Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การพัฒนาและประเมินประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์ต้นแบบไมโครเอนแคปซูลเลชั่นโปรไบโอติกแบบละลายน้ำสำหรับเชื้อ พีดีโอค็อกคัส แอซิดิแล็กทิซิไอ ที่คัดเลือกมาจากไก่เนื้อ
Year (A.D.)
2023
Document Type
Thesis
First Advisor
Nuvee Prapasarakul
Faculty/College
Faculty of Veterinary Science (คณะสัตวแพทยศาสตร์)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Veterinary Science and Technology
DOI
10.58837/CHULA.THE.2023.1079
Abstract
Probiotics are live bacteria that can be given orally to promote gastrointestinal health. A limitation of probiotic use is their diminished efficiency following the loss of live cells during high-temperature processing and storage. Microencapsulation technology has been created to protect probiotic cells, preserve their viability, and maintain their efficacy following manufacture. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of a water-soluble microencapsulation method using gum Arabic (GA) and skim milk (SKM) over a three-month storage period following processing. Four strains of Pediococcus acidilactici (BYF26, BYF20, BF9, and BF14) that were typical lactic acid bacteria (LAB) strains isolated from the chicken gut were used. After processing, their survivability and probiotic qualities were assessed from two weeks to three months of storage at varied temperatures. As shown by scanning electron microscopy, spray-drying produced a spherical, white-yellow powder. The encapsulation efficacy (EE percent) was greatest for a coating containing 30% gum Arabic (GA): 30% skim milk (SKM) (w/v) (GA:SKM30) compared to lower concentrations of the two ingredients. Coating with GA:SKM30 (w/v) significantly enhanced BYF26 survival under simulated gastrointestinal conditions (pH 2.5-3) and maintained higher survival rates compared to non-encapsulated cells at an artificial intestinal juices (AIJ) condition of pH 6.7. De-encapsulation tests indicated that the encapsulated powder dissolved in water while keeping viable cell counts within the effective range of 106 for 6 hours. In addition, following three months storage at 4°C, microencapsulation of BYF26 in GA:SKM30 maintained the number of viable cells and the preparation’s antibacterial efficacy against pathogenic bacteria, specifically Salmonella spp. In conclusion, our prototype for water-soluble probiotic microencapsulation effectively maintains LAB characteristics and survival rates, demonstrating its potential for use in preserving probiotic strains that can be used in livestock such as chickens.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
โปรไบโอติก หรือ สารเสริมชีวนะ เป็นกลุ่มของแบคทีเรียผลิตกรดแลคติกที่เมื่อสัตว์หรือโฮสต์ได้รับในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะในส่วนของการดูดซึมอาหารภายในลำไส้ ในปัจจุบันการใช้งานผลิตภัณฑ์โปรไบโอติกในทางปศุสัตว์นั้นยังคงมีข้อจำกัดในการนำมาปรับใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นประสิทธิภาพหลังการใช้งานที่ไม่เสถียรซึ่งเป็นผลมาจากการที่เซลล์โปรไบโอติกที่มีชีวิตเจอกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมอันเนื่องมาจากความร้อนที่เกิดจากกระบวนการผลิตและกระบวนการเก็บรักษาที่ไม่เหมาะสม อย่างไรก็ตามในปัจจุบัน กระบวนการห่อหุ้มแบบไมโครเอนแคปซูเลชั่นโดยวิธีการสเปรย์ดราย ถูกนำมาปรับใช้งานกับการผลิตผลิตภัณฑ์โปรไบโอติก เพื่อลดการสูญเสียเซลล์โปรไบโอติกที่มีชีวิตและควบคุมให้โปรไบโอติกยังคงมีประสิทธิภาพอยู่ได้ภายหลังกระบวนการผลิตและหลังการเก็บรักษา โดยการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ ประเมินประสิทธิภาพของกระบวนห่อหุ้มไมโครเอนแคปซูเลชั่นแบบละลายน้ำโดยใช้กัมอารบิก (gum arabic)และนมขาดมันเนย (skim milk) เป็นสารห่อหุ้มภายหลังการเก็บรักษาเป็นระยะเวลา 3 เดือน โดยมีการใช้งานเชื้อจุลินทรีย์ผลิตกรดแลคติกที่ทำการคัดเลือกมาจากไก่เนื้อ พีดิโอค็อกคัส แอซิดิแล็กทิซิไอ (Pediococcus acidilactici) จำนวน 4 สเตรน ได้แก่ BYF26, BYF20, BF9, และ BF14 หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการการผลิต ผงโปรไบโอติกที่ได้จะถูกทดสอบประสิทธิภาพของกระบวนการโดยคำนวนจากปริมาณเซลล์โปรไบโอติกที่มีชีวิต (Encapsulation efficacy) เปรียบเทียบก่อนและหลังเสร็จสิ้นกระบวนการ โดยจากการทดสอบดังกล่าวพบว่า สูตรการห่อหุ้มที่มีส่วนผสมของ กัมอารบิก 30 เปอร์เซ็นต์ และ นมขาดมันเนย 30 เปอร์เซ็นต์ (GA:SKM 30) นั้นมีความสามารถในการคงจำนวนโปรไบโอติกที่มีชีวิตไว้ได้ในปริมาณสูงอย่างมีนัยสำคัญ(P=0.05) เมื่อเปรียบเทียบการสูตรการห่อหุ้มที่ใช้สารห่อหุ้มดังกล่าวในความเข้มข้นอื่น หลังจากนั้นผงโปรไบโอติกที่ได้จะถูกเก็บรักษาที่ อุณหภูมิห้อง (25-30 องศาเซลเซียส) และอุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 3 เดือนและจะถูกนำมาตรวจนับจำนวนเซลล์โปรไบโอติกที่มีชีวิตในวันที่ 14, 30,60 และ 90 วันตามลำดับ ในการศึกษาครั้งนี้ยังมีใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scaning electron microscope : SEM) เพื่อดูลักษณะปรากฏของผลิตภัณฑ์ผงโปรไบโอติก โดยลักษณะภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนปรากฏลักษณะเป็นทรงกลม ยิ่งไปกว่านั้นยังพบว่าสูตรการขึ้นรูปผงโปรไบโอติก GA:SKM 30 นั้นทำให้โปรไบติก BYF26 นั้นสามารถทนทานต่อการทดสอบในสภาวะทางเดินอาหารจำลอง (Gastrointestinal simulation) ที่มีค่าความเป็นกรด-ด่างอยู่ระหว่าง 2.5 ถึง 6.7 ได้อย่างมีนัยสำคัญ(P=0.05)เมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อโปรไบโอติกที่ไม่ได้ทำการห่อหุ้ม (free cell) นอกจากนี้การทดสอบประสิทธิภาพการละลายน้ำ (De-encapsulation) พบว่า หลังทำการละลายน้ำเชื้อโปรไบโอติก GA:SKM 30 สามารถคงปริมาณเชื้อที่มีชีวิตได้ในปริมาณสูงกว่า 106 CFU/mL หลังจากทิ้งไว้เป็นเวลา 6 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้อง และยังเป็นสูตรที่แสดงผลการทดสอบการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียก่อโรคได้ดีที่สุดหลังจากมีการเก็บรักษาเป็นเวลา 3 เดือน โดยเฉพาะเชื้อในกลุ่มซัลโมเนลล่า (Salmonella spp.) ในท้ายที่สุดผลิตภัณฑ์ต้นแบบโปรไบโอติกแบบละลายน้ำที่ทำการคิดค้นและประเมินประสิทธิภาพในการศึกษาครั้งนี้สามารถรักษาประสิทธิภาพการเป็นโปรไบโอติกและสามารถคงปริมาณเชื้อโปรไบโอติกที่มีชีวิตให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมได้ จึงคาดการณ์ได้ว่า สูตรกรรมวิธีดังกล่าวที่ค้นพบจะสามารถนำไปใช้ในการยืดอายุจุลินทรีย์โปรไบโอติกและสามารถนำไปปรับใช้งานทางด้านปศุสัตว์ได้ โดยเฉพาะในส่วนของอุตสาหกรรมไก่เนื้อ
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Kamwa, Ratchnida, "Development and evaluation the efficacy of a water-soluble probiotic microencapsulation prototype for pediococcus acidilactici isolated from broiler chickens" (2023). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 12755.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/12755