ผศ.ดร.การุณ ทองประจุแก้ว
ภาควิชาวิทยาศาสตร์ประยุกต์ คณะวิทยาศาสตร์
E-mail: karun.t@psu.ac.th
เอนไซม์ย่อยอาหาร (digestive enzyme) มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับความสามารถในการย่อยและใช้ประโยชน์จากอาหารของสัตว์ ดังนั้น การศึกษากิจกรรมของเอนไซม์จึงเป็นแนวทางหนึ่งที่จะทำให้ทราบเกี่ยวกับโภชนาการของสัตว์ ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการจัดการอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ผลงานวิจัยของ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. การุณ ทองประจุแก้วเกี่ยวข้องกับการใช้ เทคโนโลยีของเอนไซม์ย่อยอาหารเพื่อช่วยให้สัตว์น้ำสามารถย่อยและใช้ประโยชน์จากอาหารได้ดีขึ้น ทิศทางแรกของงานวิจัย คือ การดัดแปรผลพลอยได้ทางการเกษตรและจากอุตสาหกรรมที่มีคุณค่าทางโภชนาการต่ำให้มีโครงสร้างและสมบัติทางเคมีกายภาพที่เหมาะสมต่อการไฮโดรไลส์ของเอนไซม์ย่อยอาหารจากสัตว์น้ำ โดยใช้เทคนิคการประเมินประสิทธิภาพการย่อยในหลอดทดลอง (in vitro digestibility) ที่เลียนแบบสภาวะการย่อยให้ใกล้เคียงกับในตัวสัตว์ และใช้เอนไซม์ที่สกัดจากสิ่งมีชีวิตที่สนใจมาย่อยวัตถุดิบอาหาร การตรวจสอบโดยวิธีนี้สามารถวิเคราะห์ได้รวดเร็ว มีค่าใช้จ่ายน้อย ไม่มีผลกระทบเนื่องจากพฤติกรรมการเลือกกินของสัตว์ และสามารถเปรียบเทียบความสามารถในการย่อยของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันก็ได้ ข้อมูลที่ได้สามารถใช้คัดเลือกชนิดวัตถุดิบก่อนการประกอบสูตรอาหารจริง รวมทั้งใช้ปรับปรุงกรรมวิธีการเตรียมวัตถุดิบอาหารที่ย่อยง่าย และจำเพาะต่อชนิดและความสามารถในการย่อยของสัตว์
การดัดแปรผลพลอยได้ในงานวิจัยจะเน้นการใช้วิธีทางกายภาพ เช่น การแช่น้ำ การใช้คลื่นไมโครเวฟ คลื่นเสียงความถี่สูง รังสีแกมมา และลำแสงอิเล็กตรอน เป็นต้น เพื่อทำลายลิกโนเซลลูโลส (lignocellulose)และโครงสร้างที่เป็นผลึกในวัตถุดิบ ซึ่งขัดขวางการย่อย ข้อดีของการดัดแปรด้วยวิธีนี้ คือ มีศักยภาพสูงในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของวัตถุดิบให้อยู่ในรูปอสัณฐาน (amorphous) ไม่มีสารเคมีตกค้างที่เป็นอันตรายต่อสัตว์ และสามารถดัดแปรวัตถุดิบได้ในปริมาณมาก
งานวิจัยในทิศทางที่สอง เน้นการพัฒนาระบบการเลี้ยง การจัดการอาหาร และกรรมวิธีการผลิตอาหารที่ทำให้สัตว์มีการเจริญเติบโตเร็วและใช้ประโยชน์จากอาหารได้สูงสุด ผลงานวิจัยในสัตว์น้ำเศรษฐกิจที่ศึกษาแล้วบางส่วนมีทั้งในกลุ่มที่เลี้ยงเพื่อบริโภค เช่น ปลานิล (Oreochromis niloticus) ปลากะพงขาว (Lates calcarifer) ปลาช่อน (Channa striata) ปลากะรังจุดฟ้า (Plectropomus leopardus) ปลาเสือตอทะเล (Epinephelus coioides × E. lanceolatus) และกุ้งก้ามกราม (Macrobrachium rosenbergii) และอยู่ในระหว่างการศึกษาในหมึกหอม (Sepioteuthis lessoniana) สำหรับในกลุ่มที่เลี้ยงเพื่อความสวยงาม มีการศึกษาในปลากัด (Betta splendens) ปลาหางนกยูง (Poecilia reticulata) และอยู่ในระหว่างการศึกษาในปลาทอง (Carassius auratus)
ความรู้ด้านเอนไซม์ย่อยอาหารสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากอาหารได้ เช่น การศึกษาผลของความถี่ในการให้อาหารต่อกิจกรรมของเอนไซม์ย่อยอาหารเพื่อหาความถี่มื้ออาหารที่เหมาะสมต่อการเลี้ยงสัตว์น้ำ และเกิดความคุ้มทุน การอดอาหาร (starvation) เพื่อให้ท่อทางเดินอาหารว่าง และกลับมาให้อาหารอีกครั้ง (re-feeding) เพื่อกระตุ้นให้สัตว์น้ำอยากกินอาหารมากขึ้น (appetite) หรือการกระตุ้นให้มีการเจริญเติบโตชดเชย (compensatory growth) หลังจากที่ให้สัตว์น้ำอดอาหารและให้อาหารเป็นรอบ เป็นต้น สำหรับการศึกษาในระบบนิเวศขนาดใหญ่ รูปแบบของเอนไซม์ย่อยอาหารของสัตว์ก็สามารถบ่งบอกความหลากหลายของอาหารหรือเหยื่อในธรรมชาติได้เช่นกัน โดยหากความแตกต่างของไอโซฟอร์มเอนไซม์ที่สกัดมีมากแสดงว่าสัตว์ชนิดนั้นมีอาหารในธรรมชาติที่หลากหลาย
นอกจากจะเน้นศึกษาในกลุ่มสัตว์น้ำเศรษฐกิจแล้ว ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. การุณ ทองประจุแก้วยังศึกษาเอนไซม์ย่อยอาหารจากมูลเพื่อการจัดการอาหารและระบบการเลี้ยงเต่าตนุ(Chelonia mydas) ที่อยู่ในภาวะใกล้สูญพันธุ์ ข้อมูลจากงานวิจัยในส่วนนี้ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการอนุบาลเต่าตนุในประเทศไทย ตั้งแต่หลังจากฟักจนถึงอายุหนึ่งปีก่อนที่จะมีการปล่อยคืนสู่ธรรมชาติ (head-started) โดยทำงานวิจัยร่วมกับศูนย์วิจัยและพัฒนาทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งอันดามันมูลนิธิ และภาคเอกชนต่างๆ ปัจจุบันโครงการดังกล่าวสามารถพัฒนาระบบการเลี้ยง และการจัดการอาหารจนมีอัตราการรอดมากกว่า 95% และมีคุณภาพการเจริญเติบโตในระดับดีเยี่ยม ซึ่งอยู่ระหว่างการขยายผลเพื่อการอนุรักษ์และฟื้นฟูเต่าทะเลชนิดอื่นต่อไป
เอนไซม์จากมูลของสัตว์สามารถใช้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา ชีวเคมี และนิเวศวิทยาของสัตว์ได้ เนื่องจากรูปแบบเอนไซม์จากมูลและจากท่อทางเดินอาหารมีความคล้ายคลึงกัน การใช้เอนไซม์จากมูลอาจมีข้อดีหลายประการ เช่น เอนไซม์ที่สกัดได้อยู่ในรูปที่ทำงานได้จริง ซึ่งแตกต่างจากการสกัดจากท่อทางเดินอาหารที่อาจมีไซโมเจนและตัวยับยั้งอยู่ด้วย เอนไซม์เหล่านี้เมื่อผ่านกระบวนการย่อยจะแทรกอยู่ในรูพรุนของมูล และในสัตว์บางชนิดจะมีเยื่อบางๆ หุ้มไว้ เพื่อให้ง่ายต่อการขับถ่ายของสัตว์ รวมทั้งช่วยป้องกันกระจายตัวของเอนไซม์หลังจากที่สัตว์ขับถ่ายลงในน้ำ นอกจากนี้ การเก็บตัวอย่างมูลยังไม่รบกวนสัตว์หรือไม่ต้องฆ่าสัตว์ ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้กับการศึกษาในสัตว์น้ำใกล้สูญพันธุ์ได้เป็นอย่างดี
ปัจจุบัน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. การุณ ทองประจุแก้ว ได้เริ่มทำงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาและจัดการอาหารในสัตว์เศรษฐกิจกลุ่มอื่นๆ เช่นกัน ได้แก่ หนอนไหม แพะ และไก่เนื้อ เป็นต้น ร่วมกับนักวิจัยจากหลายสถาบัน สำหรับทิศทางงานวิจัยในอนาคต คือ การบูรณาการความรู้ด้านเอนไซม์ย่อยอาหารเพื่อการจัดการอาหารที่ครอบคลุมในสัตว์ทุกกลุ่ม และเริ่มตั้งแต่ต้นน้ำสู่ปลายน้ำ คือ “From feedstuff to fork”