The effect of cold plasma application on productive performances and associated gene expression in crossbred Thai native chicken

Abstract

At present, Thai native chickens are the most popular economic animals due to their firm texture and good taste, making them, suitable for various Thai dishes. They are classified as healthy food due to their lower fat content than commercial breeds of broilers. For this reason, they are in demand in the consumer market and their meat prices are 2-3 times higher than that of general broilers as a result. The disadvantages of Thai native chickens are that they have low growth rates. It takes 9-11 weeks longer than commercial broiler breeds compared to industrial broiler breeds, which take only 4-6 weeks. Even when increasing the protein level in the feed above 20%, it does not significantly help native chickens to grow faster. This is due to the influence of controlled genetic traits. Therefore, raising native chickens at the industrial level has high costs and insufficient production to meet the market demand. For this reason, the introduction of safe modern technology that can help native chickens have a faster growth rate can improve production efficiency in various fields. Technology can be applied as a way to reduce the cost of raising native chicken and increase local chicken meat production with quality without residues or adverse effects on consumers.

The proposed technology is cold plasma. Plasma is the fourth state of matter due to its distinctive characteristics that are conspicuously different from other states. Plasma consists of particles that are both positively and negatively charged in proportion to zero net charges. The coexistence of these particles is neutral. Plasma can be formed using a variety of energy sources, such as a direct current source. Energy from microwaves or radio frequencies and UV radiation, releases this energy in large quantities into neutral gases until they are ionized, electrons, photons, and free radicals under normal conditions, these ions and electrons will reunite quickly but under energized conditions. Plasma particles are unstable, mainly electrons with high kinetic energy, and can move freely. This results in collisions between electrons and the surrounding particles, such as atoms, which knock electrons out of the atoms during collisions. When the electrons are released, the number of electrons is greatly increased, causing the gas to break down. and eventually, become plasma. Cold plasma can be produced by the atmospheric pressure plasma jet method and discharged in the liquid and liquid vapor by the cross-insulating discharge method (Dielectric Barrier Discharge; DBD).

The purpose of this study was to determine the effect of cold plasma on productive performance and associated gene expression in crossbred Thai native chickens. The experiment was conducted using the hatching eggs of a hybrid native chicken. The egg were stimulated by cold plasma on the 4th day of incubation, which is the optimal stage for the onset of embryo development. Three levels of cold plasma were used at, 10, 20, and 30 sec compared with the unstimulated group that used cold plasma. Subsequently, the 4 x 2 Factorial in the CRD experiment was planned with 2 factors, namely cold plasma stimulation duration, and sex, divided into 4 experimental groups with, 13 males and 13 females each and 8 repeats each. With 104 characters/treatment, all chickens received water and were fully fed (ad libitum) for 63 days. Liver tissue samples were collected at hatching and 63 days of age from, 8 chicks per group, both times for a total of 64 chicks assessed for gene expression studies. Also, the chickens were fed and weighed weekly. to study the characteristics of production efficiency.

The study found that between the ages of 0 – 42 days, body weight at 42 days, and ADG in males of the 10 and 20 sec of cold plasma group was higher than in the other groups. The weight gain and feed intake of the males in the 20-sec of cold plasma group was higher than in the other groups statistically significant (P

ไก่พื้นเมืองไทยเป็นสัตว์เศรษฐกิจที่ได้รับความนิยมสูงในปัจจุบัน เนื่องจากให้เนื้อที่แน่น มีรสชาติดี เหมาะกับอาหารไทยหลากหลายชนิด และจัดเป็นอาหารสุขภาพเนื่องจากมีปริมาณไขมันที่ต่ำกว่าไก่เนื้อสายพันธุ์ทางการค้า ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่ต้องการของตลาดผู้บริโภค และส่งผลให้ราคาเนื้อไก่พื้นเมืองสูงกว่าไก่เนื้อทั่วไป 2-3 เท่า แต่อย่างไรก็ตาม ไก่พื้นเมืองไทยมีข้อด้อยอยู่ที่มีอัตราการเจริญเติบโตต่ำ และใช้เวลาในการเลี้ยงนานกว่า 9-11 สัปดาห์ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับไก่เนื้อสายพันธุ์ทางการค้าที่เลี้ยงในรูปแบบอุตสาหกรรมจะใช้เวลาเพียงแค่ 4-6 สัปดาห์ แม้การเพิ่มระดับโปรตีนในอาหารให้สูงกว่าร้อยละ 20 ไม่ได้ช่วยให้ไก่พื้นเมืองโตเร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ทั้งนี้เนื่องมาจากอิทธิพลของลักษณะทางพันธุกรรมที่ควบคุมไว้ จึงทำให้การเลี้ยงไก่พื้นเมืองในระดับอุตสาหกรรมมีต้นทุนการเลี้ยงที่สูง และให้ผลผลิตไม่เพียงพอต่อความต้องการของตลาด ด้วยเหตุนี้หากมีการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ปลอดภัย ที่สามารถช่วยให้ไก่พื้นเมืองมีอัตราการเจริญเติบโตเร็วขึ้น มีประสิทธิภาพการผลิตด้านต่างๆ ดีขึ้น มาประยุกต์ใช้ จะเป็นวิธีที่สามารถลดช่วยต้นทุนในการเลี้ยง และเพิ่มการผลิตเนื้อไก่พื้นเมืองได้อย่างมีคุณภาพ โดยไม่มีสารตกค้างและไม่ส่งผลเสียต่อผู้บริโภค

ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวก็คือเทคโนโลยีพลาสมาเย็น โดยพลาสมาจัดได้ว่าเป็นสถานะที่ 4 ของสสาร เนื่องจากมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างไปจากสถานะอื่นอย่างชัดเจน พลาสมาประกอบด้วยอนุภาคที่มีทั้งประจุบวกและลบ ในสัดส่วนที่ทำให้ประจุสุทธิเป็นศูนย์ การอยู่รวมกันของอนุภาคเหล่านี้มีสภาพเป็นกลาง (Quasineutral) พลาสมาสามารถเกิดขึ้นได้โดยอาศัยแหล่งพลังงานหลายรูปแบบ เช่น แหล่งกำเนิดไฟฟ้าแบบกระแสตรง พลังงานจากคลื่นไมโครเวฟหรือคลื่นความถี่วิทยุ และรังสียูวี เป็นต้น ซึ่งการปล่อยพลังงานเหล่านี้ในปริมาณที่มากสู่ก๊าซที่มีสถานะเป็นกลางจนแตกตัวเป็นไอออน (Ions) อิเล็กตรอน (Electron) โฟตอน (Photon) และอนุมูลอิสระ (Free radicals) ภายใต้สภาวะปกติ ไอออนและอิเล็กตรอนเหล่านี้จะมาร่วมตัวกันใหม่ได้อย่างรวดเร็ว แต่ในสภาวะที่มีการจ่ายพลังงานจะทำให้อนุภาคในพลาสมาไม่เสถียรโดยเฉพาะอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์สูง และสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ส่งผลให้เกิดการชนกันระหว่างอิเล็กตรอนกับอนุภาคต่างๆ ที่อยู่รอบข้าง เช่น อะตอม ซึ่งในระหว่างการชนจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาจากอะตอม เมื่ออิเล็กตรอนหลุดออกมาเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างมากจะทำให้ก๊าซแตกตัว และกลายเป็นพลาสมาในที่สุด พลาสมาเย็นสามารถผลิตได้โดยวิธีพลาสมาเจ็ตที่ความดันบรรยากาศ (Atmospheric pressure plasma jet) การดิสชาร์จเหนือผิวของเหลว ดิสชาร์จในของเหลว และดิสชาร์จไอของเหลว โดยวิธีการดิสชาร์จข้ามฉนวน (Dielectric Barrier Discharge; DBD)

โดยการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการใช้พลาสมาเย็นแบบไดอิเล็กทริคแบริเออร์ดิสชาร์จต่อประสิทธิภาพการผลิตและการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องในไก่พื้นเมืองลูกผสม การทดลองนี้ทำโดยใช้ไข่ฟักของไก่พื้นเมืองลูกผสม ที่ถูกกระตุ้นด้วยพลาสมาเย็นที่อายุไข่ฟักวันที่ 4 ซึ่งเป็นระยะที่เหมาะสมที่มีการเริ่มพัฒนาของตัวอ่อน โดยใช้พลาสมาเย็น 3 ระดับ คือ 10 20 และ 30 วินาที เปรียบเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้รับการกระตุ้นด้วยพลาสมาเย็น จากนั้นวางแผนการทดลองแบบ 4 x 2 Factorial in CRD โดยมี 2 ปัจจัย คือ ระยะเวลาของการกระตุ้นด้วยพลาสมาเย็น และเพศ แบ่งออกเป็น 4 กลุ่มทดลอง กลุ่มละ 8 ซ้ำ เพศผู้และเมียอย่างละ 4 ซ้ำ ซ้ำละ 13 ตัวรวมเป็น 104 ตัว/ทรีทเมนต์ โดยไก่ทุกตัวจะได้รับน้ำ และอาหารอย่างเต็มที่ (ad libitum) ทำการเลี้ยง 63 วัน และเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อตับเมื่อไก่ฟักออก และที่อายุ 63 วัน กลุ่มละ 8 ตัว ทั้ง 2 ครั้งรวมเป็น 64 ตัว เพื่อศึกษาการแสดงออกของยีน นอกจากนี้ชั่งน้ำหนักไก่และอาหารทุกสัปดาห์ เพื่อศึกษาลักษณะประสิทธิภาพการผลิต

จากการศึกษาพบว่าช่วงอายุ 0 – 42 วัน พบว่าน้ำหนักตัวที่ 42 วัน และอัตราการเจริญเติบโตเฉลี่ยต่อวันในเพศผู้กลุ่มที่ได้รับพลาสมาเย็น 10 และ 20 วินาที มีค่าสูงกว่ากลุ่มอื่นๆ น้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นและปริมาณการกินได้ของเพศผู้กลุ่มที่ได้รับพลาสมาเย็น 20 วินาที มีค่าสูงที่กว่ากลุ่มอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P