การพัฒนาผลิตภัณฑ์ซินไบโอติกที่มีส่วนผสมของพรีไบโอติกจากถั่วเหลืองและโปรไบโอติก เพื่อต้านการอักเสบของระบบทางเดินอาหาร

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์หลัก 4 ประการ คือ เพื่อคัดกรองเชื้อจุลินทรีย์โปรไอโอติกที่มีศักยภาพ และทดสอบคุณสมบัติของโปรไบโอติกที่นำมาใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพื่อพัฒนาการกักเก็บอนุภาคของเชื้อจุลินทรีย์โปรไบโอติกส์ในรูปชองไมโครสเฟียร์ เพื่อทดสอบคุณสมบัติของพรีไบโอติกในถั่วเหลือง และเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ซินไบโอติกที่มีส่วนผสมของโปรไบโอติก และพรีไบโอติกจากถั่วเหลือง
การคัดกรองเชื้อจุลินทรีย์โปรไบโอติก ทำโดยแยกแบคทีเรียกรดแลกติกจากผลิตภัณฑ์อาหารหมักต่าง ๆ นำไปทดสอบคุณสมบัติของโปรไบโอติกที่ดี ทั้งความสามารถในการยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ทดสอบที่ก่อโรค คือ Escherichia coli Straphylococcus aureus Sallmonella typhimurium และ Bacillus subtilis ความสามารถในการย่อยแป้ง โปรตีน และไขมัน ความสามารถในการทนกรด-เบสที่ pH 2-8 และความสามารถในการทนเกลือน้ำดีความเข้มข้น 0.15% และ 0.30% พบว่าแบคทีเรียกรดแลกติกที่สามารถยับยั้งเชื้อจุลินทรีย์ทดสอบได้ทั้ง 4 ชนิด สามารถทนความเป็นกรดที่ pH 3 ได้นานมากกว่า 1 ชั่วโมง และสามารถทนต่อเกลือน้ำดีได้ทุกความเข้มข้น มีจำนวน 8 ไอโซเลท คือ P23C3 P33A P36A P40C P43D P50B P53B และ P70 ที่ทดสอบความสามารถในการเกาะติดเซลล์เยื่อบุทางเดินอาหารชนิด Caco-2 พบว่า เชื้อ P29C3 มีอัตราการเกาะติดสูงสุด เมื่อคัดเลือกแบคทีเรียที่มีศักยภาพ จำนวน 5 ไอโซเลท คือ P29C3, P33A, P70 และ P53B ไปศึกษาคุณสมบัติยับยั้งเชื้อ Helicobacter pylory ที่ก่อโรคในทางเดินอาหาร และศึกษาความไวของเชื้อต่อยาปฏิชีวนะ พบว่า เชื้อจุลินทรีย์ทุกตัวสามารถยับยั้ง H.pylori ได้ และมีความไวต่อยา ampicillin และ clarithromycin เมื่อพิสูจน์เอกลักษณ์ของเชื้อชุดทดสอบ API 50 CHL พบว่าเชื้อ P23C3 เทียบเคียงกับเชื้อ Lactococcus lactis ssp. Lactis 1 เชื้อ P33A, P43D, P70 เทียบเคียงกับเชื้อ Lactobacillus paracasei ssp. Paracasei 1 เชื้อ P53B เทียบเคียงกับเชื้อ Lactobacillus paracasei ssp. Paracasei 2 งานวิจัยนี้สรุปได้ว่า แบคทีเรียกรดแลกติกที่มีคุณสมบัติดีที่สุดสามารถพัฒนาเป็นโปรไบโอติกที่มีศักยภาพได้ในอนาคต คือ เชื้อจุลินทรีย์ P29C3
การกักเก็บอนุภาคของเชื้อจุลินทรีย์โปรไบโอติกในรูปของไมโครสเฟียร์ มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันการทำลายจากกรดในทางเดินอาหาร ทำโดยกักเก็บเชื้อ Lactobacillus casei ด้วยวิธี Droplet extrusion/orifice method ได้เป็นแคลเซียมอัลจิเนตบีด (Bead A) นำบีดส่วนหนึ่งไปเคลือบด้วยเจลาติน ได้เป็นแคลเซียมอัลจิเนตบีดที่เคลือบเจลาติน (Bead B) ศึกษาเปรียบเทียบคุณสมบัติต่าง ๆ ของ Bead A และ Bead B ทั้งขนาดของอนุภาคของเม็ดบีด ประสิทธิภาพในการกักเก็บอนุภาคของเชื้อจุลินทรีย์โปรไบโอติก อัตราการบวม อัตราการปลดปล่อย และความสามารถในการทนกรด พบว่า ขนาดของอนุภาค Bead A และ Bead B มีค่าน้อยกว่าขนาดของไมโครสเฟียร์ (100 µm) ประสิทธิภาพในการกักเก็บเชื้อในอนุภาคของ Bead A และ Bead B มีปริมาณเชื้อที่มีชีวิตเท่ากับ 6.7×109 cfu/g และ 4.65×1011 cfu/g ตามลำดับ ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมควรมีปริมาณเชื้อมากกว่า 108 cfu/g อัตราการบวมในสภาวะกรด (pH 1.2) และเบส (pH 7.4) พบว่าทั้ง Bead A และ Bead B ไม่มีการพองตัวในสภาวะกรด แต่ในสภาวะเบส ทั้ง Bead A และ Bead B มีการพองตัวมากขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งแตกอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น เชื้อโปรไบโอติกจะไม่ถูกปลดปล่อยในขณะที่อยู่ในกระเพาะอาหาร แต่จะถูกปลดปล่อยที่ลำไส้ได้อย่างสมบูรณ์ อัตราการปลดปล่อยในสภาวะในเบสทั้ง Bead A และ Bead B สามารถปลดปล่อยเชื้อได้อย่างรวดเร็วโดยไม่มีความแตกต่างกัน แต่ Bead B จะเริ่มปลดปล่อยก่อน ส่วนความสามารถในการทนกรด พบว่า Bead B มีจำนวนเชื้อที่รอดชีวิตมากกว่า Bead A งานวิจัยนี้สรุปได้ว่า การกักเก็บอนุภาคขนาดนาโนของเชื้อจุลินทรีย์โปรไบโอติกในรูปของไมโครสเฟียร์ที่มีประสิทธิภาพ ควรกักเก็บในรูปแบบแคลเซียมอัลจิเนตบีดที่เคลือบด้วยเจลาติน จะป้องกันการทำลายเชื้อโปรไบโอติกในทางเดินอาหารได้ดีกว่า
พรีไบไอโอติกเป็นสารหรือเส้นใยอาหารจากธรรมชาติที่ไม่ถูกย่อยที่ลำไส้เล็ก แต่สามารถผ่านไปยังลำไส้ใหญ่และมีผลกระตุ้นการเจริญเติบโตและการทำงานของโปรไบโอติกในลำไส้ใหญ่ ยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลชีพ และส่งผลต่อสุขภาพของเจ้าบ้านให้ดีขึ้น งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติของพรีไบโอติกในถั่วเหลือง โดยศึกษาลักษณะทางเคมี และการพัฒนากระบวนการสกัดโอลิโกแซคคาไรด์จากถั่วเหลือง ผลการวิจัยพบว่าขนาดของโอลิโกแซคคาไรด์ (Degree of polymerization, DP) ของถั่วเหลืองมีค่าประมาณ 16.95 และมีองค์ประกอบต่าง ๆ ได้แก่ โปรตีน 35.34 คาร์โบไฮเดรต 28.30 ไขมัน 16.18 ความชื้น 8.84 เส้นใย 6.72 และเถ้า 4.6 กรัม ในถั่วเหลือง 100 กรัม ตามลำดับ และมีน้ำตาล 5 ชนิด ได้แก่ สตาชิโอส 46.37 ซูโครส 40.44 ฟรุกโตสรวมกับกลูโคส 18.66 และราฟฟิโนส 4.27 มิลลิกรัมต่อกรัมถั่วเหลืองแห้ง ตามลำดับ ส่วนการพัฒนากระบวนการสกัดโอลิโกแซคคาไรด์จากถั่วเหลืองพบว่า ตัวทำละลายที่เหมาะสมสำหรับการสกัดโอลิโกแซคคาไรด์จากถั่วเหลือง โดยให้ปริมาณราฟฟิโนส และสตาชิโอสสูงสุด คือ เอทานอลที่ความเข้มข้น 10% (v/v) รองลงมา คือ น้ำและเอทานอลที่ความเข้มข้น 50% และ 80% (v/v) ตามลำดับ และวิธีการทำแห้งสารสกัดที่เหมาะสมที่ให้ปริมาณราฟฟิโนสและสตาชิโอสหลังทำการแห้งมากที่สุด คือ การแช่เยือกแข็ง รองลงมาเป็นการระเหยลมร้อย การระเหยแห้ง และการพ่นฝอย ตามลำดับ
การพัฒนาผลิตภัณฑ์ซินไบโอติกที่มีส่วนผสมของโปรไบโอติก และพรีไบไอติกจากถั่วเหลือง โดยทำเป็น Enteric coated capsule ที่บรรจุแกรนูลของโปรไบโอติก และแกรนูลของพรีไบโอติกสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมตำรับผลิตภัณฑ์ซินไบโอติก คือใช้ sodium alginate เป็นสารช่วยเกาะความเข้มข้น 2.0% (w/v) อุณหภูมิที่ใช้ในการอบแกรนูล เท่ากับ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 12 ชั่วโมง หรือ 40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ความชื้น เท่ากับ 3-5% เคลือบด้วย Eudragit® L100-55 จำนวน 2 ครั้ง เมื่อศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพของซินไบโอติกในสัตว์ทดลอง โดยการป้อนหนูขาวด้วยโปรไบโอติก (Lactobacillus plantarum 109 cells/วัน) พรีไบโอติก (สารสกัดจากถั่วเหลือง soy oligosaccharide ขนาด 0.72 ml/kg/วัน) และซินไบโอติก (โปรไบโอติกรวมกับซินไบโอติก) เป็นเวลา 8 สัปดาห์ เก็บข้อมูลหนู เพื่อประเมินผลต่อการปรับเปลี่ยนเมทาบอลิสมของจุลินทรีย์ โดยวิเคราะห์การปรับเปลี่ยนการเกิดกิจกรรมของเอนไซม์ β-glucuronidase ซึ่งเป็นเอนไซม์บ่งชี้ความเสี่ยงของการเกิดมะเร็งลำไส้ใหญ่การปรับเปลี่ยนปริมาณกรดแลกติก และกรดไขมันสายสั้น ได้แก่ กรดอะซิติก กรดบิวทีริก กรดไอโซบิวทีริก และกรดโพรพิโอนิก รวมทั้งการปรับเปลี่ยนปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ในลำไส้ คือ Lactobacillus spp., Escherichia coli และ Salmonella spp. ผลการวิจัยพบว่า การให้โปรไบโอติก พรีไบโอติก และซินไบโอติก สามารถช่วยลดการเกิดกิจกรรมของเอนไซม์ β-glucuronidase ได้ แต่การปรับเปลี่ยนปริมาณกรดแลกติก และกรดไขมันสายสั้นยังแสดงผลไม่ชัดเจน ส่วนการปรับเปลี่ยนปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ในลำไส้นั้น ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่มทดสอบและกลุ่มควบคุมเมื่อศึกษาความปลอดภัยและความเป็นพิษเกือบเรื้อรัง ภายหลังจากการป้อนหนูขาวด้วยโปรไบโอติกพรีไบโอติก และซินไบโอติก เป็นระยะเวลา 15 สัปดาห์ สังเกตการณ์เจริญเติบโต พฤติกรรมที่ผิดปกติ ตรวจสอบค่าเคมีคลินิกของเลือด และพยาธิสภาพของอวัยวะภายในสำคัญ ผลการวิจัยพบว่าการให้โปรไบโอติก พรีไบโอติก และซินไบโอติกไม่ก่อให้เกิดความเป็นพิษแก่หนูขาว