ผู้ช่วยศาสตราจารย์ น.สพ.ดร.วิษณุ วรรณแสวง
ย้อนหลังไปหนึ่งศตวรรษตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๔๖๓ นักวิชาการด้านสัตว์ปีกยอมรับความสำคัญของสูตรอาหารสัตว์ และสารอาหารชนิดอินทรีย์ เช่น วิตามิน และอนินทรีย์ เช่น แร่ธาตุชนิดต่างๆ ต่อการพัฒนาของกระดูก การวิจัยด้านอาหารสัตว์ระยะแรกเป็นการศึกษาความต้องการสารอาหารสัตว์ โดยการค้นหาปัจจัยที่ยังไม่ทราบแน่ชัดเพื่อบรรเทากลุ่มอาการขาดสารอาหาร และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารอาหารที่สำคัญในระบบทางเดินอาหาร การค้นพบสำคัญเกี่ยวกับกลไกที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของกระดูกในระยะตัวอ่อน และหลังจากฟักเป็นลูกไก่เป็นการวิจัยถึงอิทธิพลของแร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิด แมงกานีส ต่อการสังเคราะห์กระดูกส่วนอีพิไฟซิส ในปัจจุบันการวิจัยให้ความสำคัญต่อแร่ธาตุอาหารสัตว์ทุกชนิด สามารถส่งผลต่อสุขภาพทางเดินอาหาร การผลิตสัตว์โดยไม่ใช้ยาปฏิชีวนะ ความปลอดภัยอาหาร และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สองทศวรรษที่ผ่านมา งานวิจัยส่วนใหญ่เป็นการศึกษารูปแบบของแร่ธาตุอาหารสัตว์ เช่น อินทรีย์ และอินทรีย์ต่อสรีรวิทยา และการผลิตสัตว์ภายใต้สายพันธุ์ไก่เชิงพาณิชย์สมัยใหม่ และสภาพความเป็นจริงของการผลิตได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ตั้งแต่การตีพิมพ์หนังสือ NRC ในปี พ.ศ. ๒๕๓๗ หากศึกษางานวิจัยล่าสุดจะเห็นว่า การใช้คำว่า “ความต้องการแร่ธาตุอาหารรอง (trace mineral requirement)” ที่เคยนิยมใช้กัน อาจไม่เหมาะสมอีกต่อไปแล้ว ระดับของธาตุอาหารรองที่ใช้ในปัจจุบัน ไม่ได้เป็นผลจากการศึกษาความต้องการในเชิงปริมาณ แต่มักเป็นผลมาจากการเปรียบเทียบประสิทธิภาพแร่ธาตุอาหารรองที่มีจำหน่ายเชิงพาณิชย์ในรูปแบบที่ต่างกันระหว่างอินทรีย์ และอนินทรีย์
การวิจัยที่เกี่ยวกับการเติบโตของกระดูกภายหลังฟักเป็นตัวลูกไก่ครั้งแรกเริ่มตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๗๐ ภายหลังจากนั้นหลายสิบปีก็มีงานวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับการพัฒนากระดูกในสัตว์ปีก โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยบรรเทาความผิดปรกติของกระดูก เช่น โรคเพอโรซิส (perosis) และโรคกระดูกอ่อน (rickets) ในสัตว์ปีก ในเวลานั้น การวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับวิตามิน และแร่ธาตุอาหารสัตว์ยังไม่ทราบแน่ชัดด้วยซ้ำ การออกแบบการทดลองเป็นการศึกษาปัญหาสุขภาพสัตว์ที่แสดงอาการทางคลินิก และทดลองให้การรักษาโดยใช้ระดับของวัตถุดิบอาหารสัตว์ชนิดต่างๆ
ภาพที่ ๑ แร่ธาตุแมงกานีสเป็นธาตุในตารางธาตุซึ่งมีสัญลักษณ์เป็น Mn มีหมายเลขอะตอมเป็น ๒๕ ช่วยให้ร่างกายสามารถใช้โคลีนได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
ในยุคแรก วิธีการศึกษาวิตามินในรูปอินทรีย์ และแร่ธาตุอาหารสัตว์ในรูปอนินทรีย์เป็นการตรวจสอบว่า ปรากฏ หรือไม่ปรากฏวิตามิน และแร่ธาตุดังกล่าวในรูปของเถ้า ตัวอย่างผลการวิจัยหนึ่งในปี พ.ศ. ๒๔๘๒ สังเกตว่า แมงกานีสที่ระดับ ๕๐ พีพีเอ็มช่วยลดการเกิดโรคเพอโรซิสในลูกไก่พันธุ์นิวแฮมเชียร์ แต่ใช้ระดับเพียง ๓๐ พีพีเอ็มเท่านั้นในลูกไก่พันธุ์เล็กฮอร์น นับเป็นหนึ่งในตัวอย่างงานวิจัยที่แสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของพันธุกรรมนอกเหนือจากความต้องการสารอาหาร คณะผู้วิจัยอีกกลุ่มก็ยังพบอีกว่า น้ำหนักร่างกายก็เป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อความรุนแรงของเพอโรซิส ในการวิจัยสำคัญฉบับหนึ่งในปี พ.ศ. ๒๕๐๗ แสดงให้เห็นว่า สายพันธุ์ไก่ น้ำหนัก และรูปแบบการเจริญเติบโตกระดูกในระยะ ๕ วันแรกหลังการฟักเป็นลูกไก่มีลักษณะคล้ายคลึงกันมาก แต่หลังจากนั้น ความแตกต่างของสายพันธุ์จึงสังเกตเห็นได้ชัดเจนมากขึ้น โดยสังเกตพบว่า ทั้งลูกไก่บาร์ร็อก และเล็กฮอร์น การพัฒนากระดูกยาวสูงที่สุดในช่วงอายุ ๐ ถึง ๓ สัปดาห์ และความสมบูรณ์ของกระดูกจะมีอัตราเร่งสูงในลูกไก่บาร์ร็อก ซึ่งเป็นสายพันธุ์หนัก ดังนั้น ช่วงเวลาวิกฤติของชีวิตอยู่ในระยะ ๓ สัปดาห์แรกภายหลังการฟักเป็นตัว โดยเฉพาะ ไก่เนื้อ
การคัดเลือกพันธุกรรมมีอิทธิพลสูงมากต่อการเจริญเติบโต และลักษณะคุณภาพซากในไก่เนื้อที่ การปรับปรุงพันธุ์สัตว์เชิงพาณิชย์ในไก่เนื้อ ไม่เพียงส่งผลต่อการเจริญเติบโต และคุณภาพซาก แต่ยังสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของกระดูกยาว การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างร่างกาย และการเคลื่อนที่ส่งผลต่ออุบัติการณ์โรคบีซีโอในกระดูกต้นขา และกระดูกแข้งที่สูงขึ้น ปัญหาขาพิการจากการติดเชื้อแบคทีเรียดังกล่าว ส่งผลกระทบทั้งทางเศรษฐกิจ และสวัสดิภาพสัตว์ นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมสัตว์ อาหารสัตว์ และการจัดการเลี้ยงสัตว์ที่พัฒนามากขึ้น ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อการผลิตสัตว์ปีก ได้แก่ การผลิตสัตว์โดยไม่ใช้ยาปฏิชีวนะ และสวัสดิภาพสัตว์
การพัฒนาสูตรอาหารสัตว์
ในระยะแรก งานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับความต้องการอาหารสัตว์สำหรับสารอาหารชนิดต่างๆเกิดขึ้นในช่วงที่ยังมีปัจจัยที่ในอดีตไม่เคยทราบมาก่อน เริ่มเป็นที่รู้จักกันมากขึ้นว่าเป็นปัจจัยร่วมด้านอาหารสัตว์ที่มีความสำคัญ ในช่วงการวิจัยระยะแรกนั้นเอง นักวิชาการมุ่งความสนใจต่อการพัฒนาสารอาหารสังเคราะห์ หรือทราบคุณสมบัติแล้ว ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้ในลูกไก่เป็นแบบจำลองการทดลองในสัตว์ สารอาหารต่างๆเหล่านี้กลายเป็นเครื่องมือวิจัยในการกำหนดไมโครนิวเทรียนต์ หรือสารอาหารที่ร่างกายสัตว์ต้องการเพียงเล็กน้อยที่มีประสิทธิภาพในการช่วยลดปัญหาการขาดสารอาหารที่สำคัญ เช่น น้ำมันตับปลา และโรคกระดูกอ่อน เป็นต้น งานวิจัยจำนวนมากในยุคนี้ใช้น้ำหนักไก่เป็นตัววัดหลักสำหรับการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารอาหาร และวัตถุดิบอาหารสัตว์ และการศึกษาหลายครั้งยังเกี่ยวข้องกับปัญหากระดูก ที่มักใช้คำว่า “ขาอ่อนแอ (leg weakness)” และในช่วงเวลาดังกล่าวก็เริ่มมีรายงานวิจัยเป็นครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับความต้องการแร่ธาตุแมงกานีสในหนูทดลอง
ภาพที่ ๒ หนังสืออ้างอิงด้านความต้องการอาหารสัตว์ของสัตว์ปีก NRC ตีพิมพ์เผยแพร่ในปี พ.ศ. ๒๕๓๗
ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุดิบอาหารสัตว์ และแร่ธาตุอาหารสัตว์หลัก
ในปี พ.ศ. ๒๔๗๓ Norris และคณะได้รายงาน “อาการอัมพาตที่เกี่ยวข้องกับสารอาหาร (Nutritional paralysis)” ของกระดูกส่วนล่างของร่างกาย และบันทึกไว้ว่า การเสริมสารอาหารที่มีเศษเนื้อ ปลาป่น และเนื้อวาฬแห้ง ช่วยลดปัญหาที่เชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการขาดวิตามินที่เป็นองค์ประกอบในนม ในช่วงเวลาน้น วิตามินบีเกี่ยวข้องกับอาการเส้นประสาทอักเสบหลายแห่ง และวิตามินจีที่เกี่ยวข้องกับโรคหนังกระ เป็นสารอาหารที่พบได้ในนม และผลิตภัณฑ์จากนม อย่างไรก็ตาม Hart และคณะ ไม่สนใจแนวความคิดเกี่ยวกับวิตามินที่ไม่ยังทราบแน่ชัด และเห็นว่า อาการอัมพาตที่เกี่ยวข้องกับสารอาหารที่ Norris รายงานนั้น มีการสังเกตพบมาเป็นเวลานานหลายปีแล้วในลูกไก่ที่ได้รับน้ำนมในปริมาณที่เพียงพอ ลูกไก่ป่วยถูกส่งจากวิทยาลัยเกษตรกรรมรัฐออทาริโอไปยังมหาวิทยาลัยโทรอนโต เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างกระดูกทางเนื้อเยื่อวิทยา ระดับแคลเซียมและฟอสฟอรัสในกระดูกและซีรัม และระดับเอนไซม์ฟอสฟาเตส พบว่า ลักษณะทางเนื้อเยื่อวิทยา ซีรัม และกระดูกคล้ายคลึงกัน สิ่งผิดปรกติที่พบได้เพียงสิ่งเดียวคือ กระดูกที่มีการเคลื่อนเพียงเล็กน้อย กระดูกโค้ง และบิด อุบัติการณ์ความผิดปรกติที่เกิดขึ้นกับกระดูกยาวมีรายงานพบได้บ่อย จนกระทั่งในปี พ.ศ. ๒๔๗๕ Titus เสนอให้เรียกชื่อความผิดปรกตินี้ว่า “เพอโรซิส (perosis)” ลักษณะความผิดปรกติจะสังเกตเห็นการขยายใหญ่ขึ้นของข้อเท้า โดยเนื้อเยื่อโดยรอบเกิดเลือดออก กระดูกต้นขาโค้ง และการหลุดของเอ็นชนิด กาสตร๊อกนีเมียส จากกระดูกอ่อนที่ข้อต่อเรียกว่า “อาการเอ็นเคลื่อน (slipped tendon)” ในปี พ.ศ. ๒๔๗๗ Milby รายงานว่า อาการเอ็นเลื่อนเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้โครงสร้างกระดูกโค้งผิดปรกติ เช่น ขาโก่ง และตั้งสมมติฐานว่า ความโค้งของกระดูกต้นขาสัมพันธ์กับความรุนแรงของรูปร่างขาที่ผิดปรกติ
ภาพที่ ๓ โรคเพอโรซิส หรือคอนโดรดิสโทรฟี ในไก่เล็กที่ได้รับอาหารขาดแคลนแร่ธาตุชนิดแมงกานีส อาการของโรคพบการผิดรูปของกระดูกยาว ลักษณะสำคัญคือ การเจริญเติบโตของกระดูกยาวช้าผิดปรกติ การบวมของข้อเท้า การบิด หรือโก่งของส่วนปลายกระดูกต้นขา และส่วนต้นของเท้า รวมถึง การเคลื่อนหลุดของเส้นเอ็นกล้ามเนื้อกาสตร๊อกนีเมียสจากร่องกระดูก ไก่แสดงอาการเคลื่อนที่ลำบาก เนื่องจาก การผิดตำแหน่งของขาบิดไปทางด้านหลัง และด้านข้าง (แหล่งภาพ Ivan Dinev)
การจับเกาะของแร่ธาตุที่กระดูก
ต้องรอไปถึงปี พ.ศ. ๒๔๗๓ นักวิชาการจึงทราบถึงบทบาทของแคลเซียม ฟอสฟอรัส และอัตราส่วนระหว่างแคลเซียม และฟอสฟอรัสในการจับเกาะของแร่ธาตุที่กระดูก และเริ่มยอมรับกันว่า ปริมาณของแร่ธาตุรวมทั้งแคลเซียม และฟอสฟอรัส รวมถึง แหล่งของแร่ธาตุ เช่น กระดูกป่น ในอาหารสัตว์ มีความสัมพันธ์โดยตรงกับอุบัติการณ์ของโรคเพอโรซิส การผสมแร่ธาตุทั้งแคลเซียมฟอสเฟต และแคลเซียมคาร์บอเนต ยังส่งผลให้เกิดโรคเพอโรซิสได้เช่นเดียวกับกระดูกป่นนึ่ง โรคเพอโรซิสลดน้อยลงได้ หากเนื้อและกระดูกป่นอยู่ในระดับต่ำ หรือแคลเซียมคาร์บอเนตถูกใช้เป็นแหล่งแคลเซียม และพบความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการพบเส้นเอ็นเคลื่อน และปริมาณฟอสฟอรัสรวมในอาหารสัตว์ โดยสามารถใช้เป็นตัวพยากรณ์โรคได้ อัตราส่วนระหว่างแคลเซียมและฟอสฟอรัสที่กว้างขึ้นไม่มีผลต่ออุบัติการเส้นเอ็นเคลื่อน แต่เมื่อใช้กระดูกป่นสำหรับเพิ่มระดับฟอสฟอรัส พบว่า อุบัติการณ์เส้นเอ็นเคลื่อนสูงขึ้น
ความสำคัญของแมงกานีส
ในการประชุมสัตว์ปีกโลกครั้งที่ ๗ เมื่อปี พ.ศ. ๒๔๘๒ มีแนวความคิดว่า ความไม่บริสุทธิ์ของโมโนแคลเซียมฟอสเฟตจากบางแหล่งผลิตช่วยป้องกันการเกิดโรคเพอโรซิสได้ ในเวลาต่อมาจึงทราบว่า ความไม่บริสุทธิ์เป็นผลมาจากแร่ธาตุชนิดแมงกานีส นักวิชาการจึงยอมรับว่า ปัจจัยด้านอาหารสัตว์ที่ทำให้ลูกไก่มีโอกาสพบโรคเพอโรซิสได้มากเป็นผลมาจากอาหารสัตว์ที่ขาดแร่ธาตุแมงกานีส ระดับของแมงกานีส ๓๕ พีพีเอ็ม เป็นระดับที่ต่ำที่สุดในอาหารสัตว์ที่ช่วยลดโอกาสการเกิดโรคเพอโรซิส ในเวลาต่อมาจึงมีรายงานว่า การเสริมแร่ธาตุสังกะสี และอะลูมิเนียม ช่วยลดอุบัติการณ์โรคเพอโรซิสลงได้ปานปลาง แต่การใช้ทั้งแมงกานีส เหล็ก และอะลูมิเนียม ในอาหารสัตว์มีประสิทธิภาพดีที่สุด โดยเฉพาะ ในอาหารสัตว์ที่มีระดับแคลเซียม และฟอสฟอรัสต่ำ คณะผู้วิจัย แนะนำว่า การป้องกันโรคเพอโรซิสจากการใช้วัตถุดิบอาหารสัตว์ที่เป็นธัญพืช เป็นผลมาจากองค์ประกอบของแมงกานีส ในการประชุมสมาคมวิทยาศาสตร์สัตว์ปีกในปี พ.ศ. ๒๔๗๙ มีการนำเสนอข้อมูลปัญหากระดูกอ่อนที่เกี่ยวข้องกับอาหารสัตว์ และยืนยันความสัมพันธ์ระหว่างระดับแร่ธาตุที่สูง และโรคเพอโรซิส โดยตั้งข้อสังเกตไว้ว่า การทดลองหลายครั้ง ยืนยันผลดีของการเสริมแมงกานีสในอาหารสัตว์ ผู้วิจัยสังเกตว่า รำข้าวร้อยละ ๑๕ ไม่มีประสิทธิภาพในการลดโรคเพอโรซิส แต่เมื่อมีการเสริมเถ้าจากรำข้าว สามารถลดการเกิดโรคเพอโรซิสได้เทียบเท่ากับการเสริมแมงกานีสคาร์บอเนต ร้อยละ ๐.๐๒ หรือแมงกานีสคลอไรด์ ร้อยละ ๐.๐๒ ในปี พ.ศ. ๒๔๘๐ Heller และ Penquite สรุปว่า มีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างปริมาณแมงกานีสในวัตถุดิบอาหารสัตว์ และอุบัติการณ์ความผิดปรกติของขา รวมถึง โรคเพอโรซิส อย่างไรก็ตาม ผู้วิจัยเตือนถึง ความเป็นพิษของการใช้แมงกานีสระดับสูง (แมงกานีสคาร์บอเนต ร้อยละ ๑.๐) การทดลองสูตรอาหารสัตว์ที่ไม่ใช้วัตถุดิบชนิดธัญพืช แล้วผสมส่วนของรำข้าว และการเสริมแมงกานีส อาจช่วยลดอุบัติการณ์ของโรคเพอโรซิสได้ ในปี พ.ศ. ๒๔๘๒ Insko ให้อาหารที่มีระดับแคลเซียม และฟอสฟอรัสต่ำ หรือสูง ร่วมกับการเสริมแมงกานีสซัลเฟตที่ระดับ ๐ หรือ ๓๐ พีพีเอ็ม พบว่า ทั้งที่อายุ ๔ และ ๘ สัปดาห์ การใช้อาหารที่เสริมแมงกานีส ๓๐ พีพีเอ็ม ช่วยลดอัตราการเกิดขาโก่ง และเอ็นเคลื่อนได้ ในการทดลองต่อมา การเสริมสังกะสี อะลูมิเนียม และเหล็กที่ระดับ ๓๐ พีพีเอ็ม ชนิดใดชนิดหนึ่ง หรือร่วมกัน พบว่า สูตรอาหารสัตว์ที่เสริมแมงกานีสเท่านั้นที่พิสูจน์ได้ว่า มีประสิทธิภาพ ในทางตรงกันข้าม สังกะสี และอะลูมิเนียม ให้ผลปานกลาง ในเวลาเดียวกัน Gallup และ Norris พบว่า เอ็นเคลื่อน และปัญหาที่ร่องกระดูกที่เกิดจากการขาดแมงกานีส มักเกิดขึ้นร่วมกับการหนาขึ้นผิดปรกติของกระดูกแข้ง และการลดลงของความยาวกระดูกแข้ง ปี พ.ศ. ๒๔๘๒ Caskey รายงานว่า กระดูกปีกก็พบลักษณะคล้ายคลึงกับกระดูกยาวจากการขาดแมงกานีส และตั้งสมมติฐานว่า เมตาโบลิซึมของแคลเซียม และฟอสฟอรัส ขึ้นกับปริมาณแมงกานีสที่เพียงพอด้วย
ปฏิสัมพันธ์ของแร่ธาตุแมงกานีสในลำไส้
ช่วงปี พ.ศ. ๒๔๗๓ เป็นช่วงเวลาที่นักวิจัยมุ่งความสนใจไปที่ปฏิสัมพันธ์ของแร่ธาตุภายในลำไส้ สัมพันธ์กับการย่อยได้ของอาหาร และการกระจายตัวของแร่ธาตุในร่างกาย ปี พ.ศ. ๒๔๘๒ Schaible และคณะ ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับแร่ธาตุแมงกานีสและการก่อโรคเพอโรซิส โดยวิเคราะห์ระดับของแมงกานีสในวัตถุดิบอาหารสัตว์หลายชนิด ตำแหน่งของพืชอาหารสัตว์บางชนิดมีแร่ธาตุแมงกานีสมากเป็นพิเศษ และมีความสำคัญต่อทั้งเมตาโบลิซึมของพืช และสัตว์ ส่วนที่เป็นรำของข้าว และข้าวสาลีเป็นประโยชน์ต่อการลดอุบัติการณ์โรคเพอโรซิส การทดลองสูตรอาหารสัตว์ที่มีแร่ธาตุสูง (ข้าวโพด ร้อยละ ๓๒ กระดูกป่น ร้อยละ ๖ และแมงกานีส ๓๗ พีพีเอ็ม) และแร่ธาตุต่ำ (ข้าวโพด ร้อยละ ๖๗ แมงกานีส ๑๑ พีพีเอ็ม) สามารถเหนี่ยวนำโรคเพอโรซิสได้ และตั้งสมมติฐานว่า สูตรอาหารสัตว์ดังกล่าวทั้งลดการละลายได้ และลดปริมาณของแมงกานีสในลำไส้ (จากการผสมกระดูกป่น) หรือทำให้ขาดแคลนแมงกานีส (สูตรอาหารสัตว์ที่ใช้ข้าวโพดสูง) เมื่อระดับแมงกานีสเป็น ๓๐ พีพีเอ็มจากเกลือที่แตกต่างกันถูกเติมลงในสูตรอาหารที่มีแร่ธาตุต่ำ ข้าวโพดสูง (แมงกานีส ๑๑ พีพีเอ็ม) ได้เป็นแมงกานีสรวม ๔๑ พีพีเอ็ม สามารถช่วยลดโรคเพอโรซิสได้ ทั้งนี้ระดับของแมงกานีสข้างต้นใกล้เคียงกับความต้องการแมงกานีสที่ระดับ ๓๕ พีพีเอ็ม Wilgus และ Patton จึงตั้งสมมติฐานว่า แคลเซียมฟอสเฟต เช่น กระดูกป่นนึ่ง สามารถตกตะกอนแมงกานีสจากสารละลาย และเหนี่ยวนำให้ขาดแมงกานีสได้ แม้ว่าสูตรอาหารสัตว์จะมีระดับแมงกานีสตามความต้องการของสัตว์แล้ว ดังนั้น แมงกานีสเป็นแร่ธาตุอาหารสัตว์ที่มีความสำคัญต่อการพัฒนากระดูกปรกติ
โรคเพอโรซิส และปัจจัยโน้มนำนอกเหนือจากแมงกานีส
แม้ว่า ผลการศึกษาจำนวนมาก แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการเสริมแมงกานีส แต่ก็ยังไม่มีประสิทธิภาพดีทั้งหมดเสมอไปสำหรับการทดลองด้วยสูตรอาหารสัตว์ที่ขาดแคลนแมงกานีส นักวิจัยบางกลุ่ม พบว่า กลุ่มอาการเพอโรซิส สามารถช่วยบรรเทาอาการได้โดยการเติมข้าวสาลี หรือผลิตภัณฑ์จากข้าวสาลีที่ผ่านการบดมาแล้ว แต่หากใช้เถ้าจากวัตถุดิบอาหารสัตว์ทั้งสองชนิด ไม่สามารถช่วยได้ บ่งชี้ว่า ปัจจัยที่ช่วยในการรักษาโรคอยู่ในรูปอินทรีย์ คณะผู้วิจัยอีกกลุ่ม พบว่า จมูกข้าวสาลีช่วยลดปัญหาโรคเพอโรซิส และรายงานประโยชน์ของสารสกัดเข้มข้นจมูกข้าวที่เป็นอินทรียวัตถุในเวลาต่อมา Wiese และคณะ (1938) แสดงให้เห็นว่า รำข้าว และการเสริมแมงกานีส ช่วยลดปัญหาเพอโรซิสได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่หากนำไปให้ความร้อนด้วยเครื่อง autoclave จะมีประสิทธิภาพลดลง บ่งชี้ว่า ข้าวสาลีประกอบด้วย ปัจจัยอินทรีย์ที่ถูกทำลายได้ง่ายมีประสิทธิภาพด้วยตัวเอง หรือร่วมกับแมงกานีส ช่วยลดปัญหาเพอโรคซิสได้
ภาพที่ ๔ โครงสร้างของเมล็ดข้าวสาลี จมูกข้าวสาลี (wheat germ) มีประสิทธิภาพในการลดปัญหาโรคเพอโรซิส (แหล่งภาพ Craving something healthy.com)
แมงกานีส แม่ไก่ระยะไข่ และการเจริญเติบโตของกระดูกในตัวอ่อน
รายงานวิจัยฉบับแรกเกี่ยวกับการเจริญเติบโตกระดูกในตัวอ่อนลูกไก่โดย Johnson (1883) ในเวลาต่อมา Fell (1925) ได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่แสดงรายละเอียดการเปลี่ยนแปลงระดับเซลล์ระหว่างการพัฒนากระดูกตัวอ่อนลูกไก่ ในปี พ.ศ. ๒๔๗๖ Byerly และคณะ สังเกตพบว่า ตัวอ่อนจากแม่ไก่ที่ให้โปรตีนจากพืชต่างๆกัน ลูกไก่หลายตัวมีกระดูกสั้น และการเสริมด้วยจมูกข้าวสาลี หรือตับ หรือหางนม ให้แม่ไก่สามารถลดปัญหาลงได้ การพบลักษณะกระดูกยาวของตัวอ่อนที่สั้นลง และหนาขึ้นผิดปรกติได้รับการยืนยันต่อมาโดยคณะผู้วิจัยอีกหลายกลุ่ม ต่อมามีการทดลองให้แม่ไก่กินอาหารที่ขาดแร่ธาตุแมงกานีส (๕.๕ พีพีเอ็ม) พบว่า อัตราการฟักไข่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (น้อยกว่าร้อยละ ๑๐) และพบตัวอ่อนที่มีกระดูกชนิดยาวที่สั้น และหนาขึ้นจำนวนมาก ความผิดปรกติดังกล่าวถูกเรียกว่า “คอนโดรดิสโทรฟี (Chondrodystrophy)” โดยตั้งชื่อตามลักษณะที่คล้ายคลึงกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เรียกว่า “คอนโดรดิสโทรเฟีย ฟีทาอิส (Chondrodystrophia foetais)” กรณี ไข่ฟักจากแม่ไก่ที่กินอาหารขาดแร่ธาตุแมงกานีส แล้วฉีดแมงกานีสให้ก่อนฟักเป็นลูกไก่ พบว่า การพัฒนาตัวอ่อนเป็นปรกติ แต่การฉีดด้วยสังกะสี หรือเหล็กไม่ได้ผล การเรียกชื่อโรคคอนโดรดิสโทรฟี และเพอโรซิส บางครั้งก็มีการใช้แทนกัน
นวัตกรรมใหม่สำหรับการจัดการตัวอ่อนในไข่ฟัก
ในอุตสาหกรรมการผลิตสัตว์ปีก นวัตกรรมใหม่มักเป็นรูปแบบของกระบวนการที่เป็นเอกลักษณ์ เพื่อสนับสนุนการผลิตเชิงพาณิชย์ การพัฒนาเทคโนโลยีการฉีดไข่ฟักเป็นตัวอย่างที่สำคัญหนึ่ง เนื่องจาก แนวความคิด และการประยุกต์ใช้เชิงพาณิชย์ให้เหมาะสมกับการปฏิบัติงานตามปรกติระหว่างการเคลื่อนย้ายไข่ฟักไปยังตู้เกิดที่อายุราว ๑๘ วัน และการให้วัคซีนมาเร็กซ์ภายหลังการฟักเป็นลูกไก่ที่โรงฟักไข่ การให้วัคซีนด้วยแรงงานคนใช้เวลามาก และต้องพึ่งพาแรงงานมาก และยังก่อให้เกิดความเครียดต่อลูกไก่ก่อนที่จะลงเลี้ยงในฟาร์ม การวิจัยด้านภูมิคุ้มกันสัตว์ปีก และวิศวกรรมการเกษตรได้มองเห็นถึงโอกาสของการให้วัคซีนฉีดไข่ฟักจนได้สิทธิบัติรจำนวนมาก ก่อนประสบความสำเร็จในการเริ่มใช้ในภาคอุตสาหกรรมจริงๆ นอกเหนือจากการให้วัคซีนมาเร็กซ์แล้ว ในเวลาต่อมายังได้ต่อยอดไปยังการให้วัคซีนป้องกันโรคติดเชื้อไวรัสอีกหลายชนิด และโรคบิดอีกด้วย
ในอนาคตอันใกล้นี้ นักวิจัยกำลังสนใจที่จะให้สารอาหาร และสารส่งเสริมด้านสรีรวิทยาให้กับตัวอ่อนพร้อมไปกับการให้วัคซีนฉีดไข่ฟัก การลดลงของแร่ธาตุอาหารสัตว์ในไข่แดงช่วงที่ตัวอ่อนอายุ ๑๗ วัน ปี พ.ศ. ๒๕๕๔ Yair และ Uni เสริมสารอาหารในไข่ฟักที่อายุตัวอ่อน ๑๗ วัน ประสบความสำเร็จในการเพิ่มระดับแร่ธาตุเหล็ก สังกะสี และทองแดง ที่อายุตัวอ่อน ๒๐ และลูกไก่แรกเกิด ทั้งยังช่วยเพิ่มระดับแมงกานีสได้อย่างมาก ต่อมาปี พ.ศ. ๒๕๕๗ Yair และคณะ ใช้วิธีเดียวกันก็ยังสังเกตการเพิ่มขึ้นของแมงกานีส ตั้งแต่อายุตัวอ่อน ๑๙ วันจนถึง ๗ วันหลังการฟักเป็นตัว ผลต่อความยาว หรือน้ำหนักของกระดูกแข้ง หรือกระดูกต้นขาตั้งแต่อายุตัวอ่อน ๑๙ วันถึง ๕๔ วันภายหลังการฟักเป็นตัว โครงสร้างของกระดูกทึบ หรือดัชนีชี้วัดการสะสมแร่ธาตุให้ผลไม่ชัดเจน ต่อมาผู้วิจัยยังศึกษาผลของการใช้แร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดอนินทรีย์ และอินทรีย์ ร่วมกับวิตามินดี ๓ เป็นส่วนผสมของสารอาหารที่อุดมสมบูรณ์เป็นพิเศษ แต่ไม่พบความแตกต่างจากการใช้แร่ธาตุอาหารทั้งสองชนิด แต่การเสริมสารอาหารทั้งสองชนิดช่วยเพิ่มปริมาณแร่ธาตุทองแดง สังกะสี และมังกานีสในไข่แดงอย่างเห็นได้ชัด แต่ก็ไม่มีผลต่อน้ำหนักตัว น้ำหนัก และความยาวของกระดูกแข้ง การเสริมแร่ธาตุชนิดอินทรีย์ และวิตามินดี ๓ ช่วยเพิ่มเถ้ากระดูกทึบร้อยละ ๑.๒ และ ๑.๔ ตามลำดับเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้เสริมสารอาหาร แต่ไม่มีผลต่อความหนาแน่นของแร่ธาตุในกระดูก โครงสร้างของกระดูกทึบเป็นพื้นที่สำคัญอย่างมากต่อการเกิดปัญหาขาที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วในไก่เนื้อสมัยใหม่
การวิจัยด้านโภชนาการสัตว์ปีกในระยะแรกที่เกี่ยวข้องกับแร่ธาตุอาหารสัตว์ และการพัฒนากระดูกนั้น ห้องปฏิบัติการนอร์ริสที่คอร์เนลล์เป็นสถานที่วิจัยหลักที่มีผลงานตีพิมพ์อย่างต่อเนื่อง และผลิตนักวิทยาศาสตร์ด้านดังกล่าวจำนวนมาก ในช่วง ๒๕ ปีที่ผ่านมา ห้องปฏิบัติการอูนิ และมหาวิทยาลัยฮิบรู ได้พัฒนาความก้าวหน้า และความเข้าใจเกี่ยวกับการพัฒนาลำไส้ในตัวอ่อน และภายหลังการฟักเป็นตัว และเป็นอนาคตสำหรับการเสริมสารอาหารในไข่ฟัก
ภาพที่ ๔ การให้อาหารลูกไก่ตั้งแต่ในไข่ พร้อมกับการเครื่องให้วัคซีน (แหล่งภาพ Fabian Brockötter)
แร่ธาตุแมงกานีส เนื้อกระดูกอ่อน และการเจริญเติบโตของกระดูกเอนโดรคอนดรัล
ปี พ.ศ. ๒๔๘๑ Gallup และ Norris ทดลองใช้อาหารสัตว์ที่มีแมงกานีสเพียงพอ และขาดแคลน เก็บตัวอย่างจากลูกไก่ที่เพศ อายุ และน้ำหนักใกล้เคียงกัน และไม่แสดงอาการโรคเพอโรซิส พบว่า ลูกไก่ที่ได้รับอาหารสัตว์ที่ขาดแมงกานีสมีกระดูกชนิดยาวที่สั้นลง และหนาตัวขึ้นที่อายุ ๒๔ วัน โดยไม่พบความแตกต่างของการสะสมแคลเซียม ประโยคสั้นๆใกล้กับตอนจบของรายงานวิจัยที่ในเวลาต่อมาพิสูจน์แล้วว่าชาญฉลาดอย่างยิ่งคือ “การขาดแร่ธาตุแมงกานีสของกระดูกบางส่วน ส่งผลต่อการผิดรูปของข้อต่อ และส่วนปลายของกระดูกชนิดยาว” ต่อมานักวิจัยหลายคณะยืนยันข้อสังเกตนี้ในสัตว์ชนิดอื่นๆ ในหนูทดลองให้อาหารสัตว์ที่ขาดแคลนแมงกานีส พบว่า หนูก็มีน้ำหนักตัวใกล้เคียงกัน ความยาวกระดูกแข้งลดลงเล็กน้อย แต่ชัดเจนมาก ความหนาแน่นของกระดูก และความแข็งแรงของกระดูกต้นขาลดลง
ข้อถกเถียงเกี่ยวกับแร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดอินทรีย์ และอนินทรีย์
การขาดแร่ธาตุอาหารสัตว์ที่แท้จริงได้สูญหายไปแล้วในการผลิตเชิงพาณิชย์ และงานวิจัยล่าสุดมักอ้างอิงเหตุผลที่ต้องค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับแร่ธาตุอาหารสัตว์ต่อไป
- เป็นเวลาเกือบ ๓๐ ปีมาแล้วที่หนังสืออ้างอิงข้อกำหนดด้านอาหารสัตว์ NRCT (1994) ตีพิมพ์
- การพัฒนาด้านพันธุกรรมสัตว์สำหรับคุณลักษณะที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ ส่งผลกระทบต่อการพัฒนากระดูก นอกเหนือจากการคัดเลือกพันธุ์สัตว์ให้มีพฤติกรรมการเข้ากินอาหารได้ดีขึ้น ก็เป็นเหตุผลสำคัญในการเพิ่มน้ำหนักตัวจากการพัฒนาด้านพันธุกรรม และเพิ่มการกินแร่ธาตุอาหารสัตว์โดยไม่ต้องเพิ่มระดับวัตถุดิบที่เติมลงในอาหารเลย
- การพัฒนาแร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดอินทรีย์เชิงพาณิชย์ให้ผู้ผลิตสัตว์ปีกได้เลือกใช้
- การใช้เครื่องมือด้านอณูชีววิทยาที่ทันสมัย ช่วยให้การคัดเลือกใช้แร่ธาตุอาหารสัตว์ได้ดีขึ้น
ทั้งแร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดอินทรีย์ และอนินทรีย์ในภาคการตลาดวัตถุดิบอาหารสัตว์มีหลากหลายชนิด และแต่ละชนิดก็มีทั้งข้อดี และข้อด้อย ปี พ.ศ. ๒๔๘๒ Gallup และคณะ รายงานการใช้แร่ธาตุแมงกานีสชนิดอนินทรีย์ ได้แก่ แมงกานีสคลอไรด์ แมงกานีสซัลเฟต โพแทสเซียมเปอร์มังกาเนต แมงกานีสคาร์บอเนต และแมงกานีสไดออกไซด์ มีประสิทธิภาพเท่ากันในการลดอุบัติการณ์ของโรคเพอโรซิสในสูตรอาหารสัตว์ที่มีระดับแมงกานีส ๕๐ พีพีเอ็ม ปี พ.ศ. ๒๕๑๓ Watson ทดลองวัดการละลายได้ของแมงกานีสออกไซด์จากแหล่งต่างๆเปรียบเทียบกับแมงกานีสซัลเฟต พบว่า การละลายได้ของแมงกานีสออกไซด์ในกรดเกลือเข้มข้นร้อยละ ๐.๔ เป็นร้อยละ ๓๐ ถึง ๕๐ และกรดเกลือเข้มข้นร้อยละ ๒.๗ เป็นร้อยละ ๘๗.๒ ความแตกต่างของน้ำหนักตัวไก่ หรือเถ้ากระดูกระหว่างแมงกานีสซัลเฟต และแมงกานีสออกไซด์แหล่งต่างๆ ไม่ได้เป็นผลมาจากความสามารถในการละลายได้
บทสรุป
บทความวิจัยฉบับนี้มุ่งเน้นให้ความสำคัญกับแร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดรอง แมงกานีส เนื่องจาก ความสำคัญต่อการพัฒนากระดูก นักวิชาการโต้แย้งว่า ความต้องการแร่ธาตุอาหารสัตว์ไม่เคยเปลี่ยนแปลงเลย นับตั้งแต่การตีพิมพ์ตำราอ้างอิงด้านอาหารสัตว์นานมาแล้ว ปัญหาการขาดแร่ธาตุอาหารสัตว์พบได้ยากมากในปัจจุบัน แต่ก็ยังนิยมอ้างอิงเพื่อเป็นเหตุผลสำหรับการใช้แร่ธาตุอาหารสัตว์ชนิดอินทรีย์ และ
อนินทรีย์ เนื่องจาก ช่วยให้ประสิทธิภาพการย่อยอาหารดีขึ้น สำหรับไก่เนื้อ และไก่งวง การพัฒนาด้านพันธุกรรมต่อคุณลักษณะสำคัญทางพันธุกรรมเพื่อการผลิตเชิงพาณิชย์ และการเปลี่ยนแปลงด้านการจัดการ เช่น การผลิตโดยไม่ใช้ยาปฏิชีวนะ ทำให้ไม่อาจกำจัดปัญหาความอ่อนแอของกระดูกให้หายไปได้ ร่วมกับการติดเชื้อ เช่น ออสทีโอคอนโดรซิส ยิ่งเพิ่มอัตราการพบความผิดปรกติของกระดูก
เอกสารอ้างอิง
Lilburn MS. 2021. Contennial review: trace mineral research with an emphasis on manganese. Poul Sci. 100: 1-10.