เอนไซม์ (enzyme) เป็นโปรตีนที่สามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีซึ่งถือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์สิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิด การใช้งานเอนไซม์ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความหลากหลาย ความจำเพาะต่อสารตั้งต้นและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ในอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ ขนมปัง เนยแข็ง น้ำผลไม้ เป็นต้น อย่างไรก็ตามการใช้ในอาหารปศุสัตว์ถูกจำกัดจนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีก่อนหน้านี้ ในช่วงปี ค.ศ. 1980 อุตสาหกรรมสัตว์ปีกเป็นอุตสาหกรรมแรกที่สนใจนำเอนไซม์มาใช้งานและในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้มีการนำไปใช้ในอาหารสัตว์จนมีการเติบโตมากขึ้นโดยมีมูลค่าการค้าประมาณ 1,280 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2019 (Velázquez-De Lucio, et al., 2021)

     
          เอนไซม์ที่ใช้เติมแต่งในอาหารสัตว์ถือเป็นสารเติมแต่งที่ช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอและคุณค่าทางโภชนาการของอาหารสัตว์ เพิ่มการย่อยได้ พัฒนาการของสัตว์และลดผลกระทบสารต้านโภชนะ (antinutrients) รักษาสุขภาพของลำไส้ นอกจากนี้ยังสามารถยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ก่อโรคในกระบวนการย่อยอาหารได้อีกด้วย การใช้เอนไซม์อาจใช้เตรียมแยกหรือเตรียมแบบผสม (Multienzyme) สำหรับการเจริญทุกระยะของสัตว์เคี้ยวเอื้องและที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้อง (Velázquez-De Lucio, et al., 2021)

           หลักการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเอนไซม์   (Robinson, 2015)    
เอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้น (Substrate) โดยทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นที่บริเวณก่อกัมมันต์ (active site) ที่มีรูปร่างคล้ายสารตั้งต้นทำให้ทำปฏิกิริยากันได้ ส่งผลให้เอนไซม์แต่ละชนิดมีความจำเพาะกับสารตั้งต้นแต่ละตัว 
          •    ทฤษฎีแม่กุญแจและลูกกุญแจ (Lock and key Theory) เสนอโดย Emil Fischer คือ เมื่อเอนไซม์รวมตัวกับสารตั้งต้นซึ่งอาจจับกันด้วยพันธะไฮโดรเจน หรือ พันธะไอออนิก หรือ พันธะโคเวเลนท์บริเวณก่อกัมมันต์กลายเป็นเอนไซม์ซับสเตรตเชิงซ้อน (enzyme substrate complex) ภายหลังจากทำปฏิกิริยาให้ผลิตภัณฑ์ (product) ออกมาและเอนไซม์เชิงซ้อนแยกออกมาได้เอนไซม์อิสระกลับคืนมา สมการปฏิกิริยาของเอนไซม์และสารตั้งต้นจะเป็นสมการที่ย้อนกลับ 

          •    ทฤษฎีเหนี่ยวนำให้เหมาะสม (Induced-fit Theory) เสนอโดย Koshland คือ เมื่อสารตั้งต้นจับกับเอนไซม์ที่บริเวณเร่งของเอนไซม์เหนี่ยวนำให้เอนไซม์เปลี่ยนรูปให้จับกับสารตั้งต้นและเกิดปฏิกิริยาได้ดีขึ้น สารที่ไม่ใช่สารตั้งต้นแต่มีรูปร่างคล้ายสามารถเข้าจับบริเวณเร่งของเอนไซม์ได้แต่ไม่สามารถชักนำให้อ็นไซม์เปลี่ยนโครงรูปให้เหมาะสมได้ ทำให้ไม่เกิดปฏิกิริยาและไม่ได้ผลผลิตออกมา

          การออกฤทธิ์ของเอนไซม์แต่ละตัวมีความแตกต่างกันและใช้ร่วมกันได้ การใช้เอนไซม์คู่กับสูตรอาหารควรพิจารณาความสมเหตุสมผลและดำเนินการอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุด การได้มาซึ่งสารอาหารมีผลมาจากการย่อยได้ของเอนไซม์ ซึ่งมีสารตั้งต้นเป็นตัวกำหนดในการทำงานของเอนไซม์ทั้งทางตรงและทางอ้อม นอกจากนี้การเร่งกิจกรรมของเอนไซม์มีอิทธิพลมาจาก อุณหภูมิ ค่า pH ความจำเพาะกับสารตั้งต้นและอื่นๆ ดังนั้นการใช้เอนไซม์สำหรับเติมแต่งในกระบวนการผลิตอาหารสัตว์ควรสามารถทนความร้อน เสถียรและคงความสามารถของเอนไซม์ไว้ได้เมื่อผ่านเข้าระบบย่อยอาหารของสัตว์ 

          การจัดกลุ่มเอนไซม์ในเชิงพาณิชย์โดยทั่วไปจัดตามประเภทโภชนะของสารตั้งต้นที่เอนไซม์ทำหน้าที่ดังตารางที่ 1 ได้แก่ กลุ่มที่มุ่งเน้นไปที่คาร์โบไฮเดรต (กากใยและแป้ง) โปรตีนและไฟเตต (Velázquez-De Lucio, et al., 2021)

 

เอนไซม์	สารตั้งต้น	การทำงาน	ตัวอย่าง	อ้างอิง
Carbohydrase	Carbohydrates (Fiber และ/หรือ Starch)	ช่วยปรับปรุงการย่อยอาหารส่วนที่เป็นพืชและช่วยเพิ่มพลังงานในไก่และสุกร	Xylanases และ β-glucanases (สลายผนังเซลล์ ใช้ในไก่)β-mannanases, Pectinases, α-galactosidases, α-amylase (ปรับปรุงการย่อยแป้ง ช่วยการเพิ่มน้ำหนักในไก่)	Nortey et al., 2007 Yin et al., 2001
Proteases	Proteins	Proteases บางตัวสามารถเพิ่มไนโตรเจนใน ileal เพิ่มการย่อยและการเก็บในโตรเจนในทางเดินอาหารในไก่เนื้อ ลูกไก่และไก่กระทง เอนไซม์ proteases จากภายนอก (Exogenous proteases) อาจมาจากสัตว์ พืชหรือจุลชีพ ที่สามารถปรับปรุงการย่อยโปรตีนของวัตถุดิบ โดยการละลายและปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของโปรตีน ลดตัวแปรที่เป็นสารต้านโภชนะ	Proteases ที่แยกจากจุลินทรีย์ เช่น Aspergillus niger และ Bacillus spp., Chymosin, pepsin A, Bromelain, papain, ficine, aminopeptidase, bacillolysin 1, dipeptidyl peptidase III, chymotrypsin, subtilisin, trypsin	Ghazi et al., 2002 Marsman et al., 1997
Phytase	Phytates	สลายพันธะของ Phytate เพื่อปลดปล่อยแร่ธาตุ ปรับปรุงประสิทธิภาพในโค ช่วยในการดูดซึมฟอสฟอรัส ลดโอกาสการปนเปื้อนของดินและน้ำจากสิ่งขับถ่าย เพิ่มการนำไปใช้ของกรดอะมิโน	กรดไฟเตสของฮิสทิดีน (pH 5.0) ส่วนใหญ่ใช้กับอาหารสัตว์ปีกหรือสุกร	Ojha et al., 2019

          ผลจากการทำงานของเอนไซม์  (Velázquez-De Lucio, et al., 2021)
          1.    ทำปฏิกิริยาที่พันธะหรือส่วนประกอบที่ไม่สามารถย่อยได้ด้วยเอนไซม์ภายในร่างกาย (endogenous enzyme) 
          2.    การสลายตัวแปรสารต้านโภชนะที่ลดความสามารถในการย่อยและทำให้ความหนืดของอาหารเพิ่มขึ้น
          3.    ทำให้ผนังเซลล์แตกและปลดปล่อยสารอาหารที่ติดอยู่ตามผนังเซลล์ออกมา
          4.    การย่อยสารอาหาร
          5.    ลดการหลั่งและการสูญเสียโปรตีนในลำไส้ทำให้ลดความต้องการลง
          6.    เพิ่มเอนไซม์ที่ช่วยย่อยอาหาร ส่งผลให้การย่อยอาหารดีขึ้นโดยเฉพาะในสัตว์ที่มีอายุน้อยที่ระบบการย่อยอาหารยังไม่สมบูรณ์
     

          เอกสารอ้างอิง :
Velázquez-De Lucio, B.S., Hernández-Dominguez, E.M., Villa-Garcia, M.; Diaz-Godinez, G., Mandujano-Gonzalez, V., Mendoza-Mendoza, B. and Álvarez-Cervantes, 2021, ‘Exogenous Enzymes as Zootechnical Additives in Animal Feed: A Review”. Catalysts, Vol. 11, pp. 1-21. 
Robinson, P. K., 2015, “Enzymes: principles and biotechnological applications”, Essays in Biochemistry, Vol. 59, pp. 1-41.