มข.ค้นพบยีสต์สายพันธุ์ใหม่ แบ่งตัวเร็ว ผลิตเอทานอลสูง


พลังงานน้ำมันเป็นปัจจัยหลักในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจและการพัฒนาประเทศ โดยประเทศไทยนำเข้าน้ำมันจากต่างประเทศถึงร้อยละ 90 และมีแนวโน้มปรับขึ้นอีกอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากแหล่งผลิตในประเทศไม่เพียงพอต่อความต้องการ จึงต้องพึ่งพาการนำเข้าเป็นหลัก แต่ราคาน้ำมันในตลาดโลกมีความผันผวน ดังนั้นเพื่อเป็นการสร้างความมั่นคงทางด้านพลังงาน ประเทศไทยจึงสนับสนุนนโยบายการนำแหล่งพลังงานทดแทนใหม่ๆ มาใช้ เช่น ก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ ไบโอดีเซล และน้ำมันแก๊สโซฮอล ทั้งนี้ น้ำมันแก๊สโซฮอล เป็นพลังงานทดแทนประเภทหนึ่งที่สำคัญซึ่งเกิดจากส่วนผสมระหว่างเอทานอลหรือเอทิลแอลกอฮอล์ที่มีความบริสุทธิ์กับน้ำมันเบนซิน ในอัตราส่วนมาตรฐาน น้ำมันแก๊สโซฮอลจึงมีคุณสมบัติสามารถใช้ทดแทนน้ำมันเบนซินได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากเอทานอลเป็นเชื้อเพลิงที่ไร้สารพิษ ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เมื่อนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์จึงเกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ โดยเอทานอลนั้นสามารถผลิตได้ในประเทศไทยซึ่งมีศักยภาพสูงมาก เนื่องจากมีแหล่งวัตถุดิบอ้อยและมันสำปะหลังเป็นจำนวนมาก


           


ผศ.ดร.นิภา มิลินทวิสมัย นักวิจัยจากภาควิชาชีวเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น เปิดเผยว่า การผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบประเภทแป้งและน้ำตาล เช่น มันสำปะหลัง กากน้ำตาล เป็นที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมการผลิตเอทานอลภายในประเทศไทย เพราะการใช้มันสำปะหลังทำให้ต้นทุนการผลิตเอทานอลต่ำ และกากน้ำตาลเป็นของเสียที่เหลือทิ้งจากโรงงานผลิตน้ำตาลในประเทศไทยที่มีการเพาะปลูกอ้อยและผลิตน้ำตาลส่งออกสูงเป็นอันดับ 2 ของโลก รองจากบราซิล โดยกระบวนการผลิตเอทานอลจากวัตถุดิบทั้งสองชนิด ต้องใช้ยีสต์ในกระบวนการหมักทางชีวภาพซึ่งถ้าใช้วัตถุดิบจากกากน้ำตาลจะสามารถผ่านกระบวนการหมักได้เลย แต่หากใช้วัตถุดิบจากมันสำปะหลังจะต้องผ่านการเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลก่อน เพื่อให้ยีสต์ได้ทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาลเป็นเอทานอล ทั้งนี้ ยีสต์เป็นจุลินทรีย์ชนิดหนึ่งที่มีการค้นพบมากกว่า 2,500 สายพันธุ์ และยีสต์สายพันธุ์ที่นำมาวิจัยอยู่ในสปีชีส์ที่มีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Saccharomyces cerevisiae หรือ แซคคาโรไมซิส ซิริวิซิอี เป็นยีสต์ชนิดเดียวกันกับที่ใช้ทำอาหาร ขนมปัง เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ แต่สำหรับการผลิตเอทานอลเพื่อใช้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงทดแทนน้ำมันเบนซิน จำเป็นจะต้องใช้ยีสต์ที่มีศักยภาพและประสิทธิภาพด้านการผลิตเอทานอลที่สูงกว่า


           


ผศ.ดร.นิภา กล่าวด้วยว่ายีสต์สายพันธุ์ใหม่นี้ถูกค้นพบจากงานวิจัยการแยกเชื้อยีสต์ที่ผลิตเอนไซม์อินเวอร์เทสสูงซึ่งมีวัตถุประสงค์เริ่มต้นเพื่อใช้ในการเพิ่มมูลค่าของน้ำตาลทราย โดยการใช้เอนไซม์อินเวอร์เทสเปลี่ยนจากน้ำตาลทรายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ได้แก่ กลูโคส และฟรุคโทส ซึ่งมีมูลค่าสูงกว่า แต่ผลการวิจัยยังพบต่ออีกว่า ยีสต์ที่ผลิตเอนไซม์อินเวอร์เทสสูงสายพันธุ์ใหม่นี้ สามารถผลิตเอทานอลได้สูงด้วย ดังนั้นจึงทำการวิจัยต่อเรื่องการผลิตเอทานอลของยีสต์สายพันธุ์ใหม่นี้โดยเฉพาะ ผลปรากฏว่ายีสต์สายพันธุ์ใหม่นี้สามารถผลิตเอทานอลได้สูงที่สุด เมื่อทดลองเปรียบเทียบในกลุ่มยีสต์ที่ผลิตเอทานอลได้ในระดับสูงด้วยกัน ทั้งนี้ ยีสต์สายพันธุ์ที่เพิ่งถูกค้นพบ ได้รับการขึ้นทะเบียนเชื้อจุลชีพโดยมหาวิทยาลัยขอนแก่น ภายใต้ชื่อว่า Saccharomyces cerevisiae KKU 6M4.1 หรือเรียกว่า ยีสต์สายพันธุ์ มข. ซึ่งมีคุณสมบัติในการผลิตเอทานอลได้สูง เจริญได้อย่างรวดเร็ว เจริญดีในอาหารที่ใช้เลี้ยงยีสต์ที่มีสภาพความเป็นกรดด่างในช่วงกว้าง (ค่า pH 5-8) และยังสามารถทนต่อไบโอไซด์ซึ่งเป็นสารที่ใช้ยับยั้งจุลินทรีย์ในกระบวนการผลิตน้ำตาลและปนมากับกากน้ำตาลหรือโมลาสที่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอล


           


ผศ.ดร.นิภา กล่าวอีกว่าเนื่องจากโรงงานอุตสาหกรรมผลิตเอทานอลโดยทั่วไปในประเทศไทยจะนำเข้าเทคโนโลยีการผลิตเอทานอลพร้อมยีสต์จากต่างประเทศ จึงยังไม่มีการผลิตยีสต์เชิงอุตสาหกรรมใช้เองภายในประเทศ เพื่อขยายผลงานวิจัยสู่ระดับอุตสาหกรรมการผลิตเอทานอล คณะนักวิจัยฯ จึงได้นำเสนอประสิทธิภาพของยีสต์สายพันธุ์ KKU 6M4.1 ยีสต์สายพันธุ์ มข. แก่ บริษัท ขอนแก่นแอลกอฮอล์ จำกัด ซึ่งให้ความสนใจและไว้วางใจให้ดำเนินการวิจัยและทดสอบยีสต์สายพันธุ์นี้ในระดับอุตสาหกรรมในโรงงานของบริษัทฯ ได้ ภายใต้ข้อตกลงการใช้ตัวอย่างวัตถุจากงานวิจัย หรือ MTA (Material Transfer Agreement) ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2558 ซึ่งผลการศึกษาในระดับโรงงานอุตสาหกรรม พบว่ายีสต์สายพันธุ์นี้มีประสิทธิภาพการผลิตเอทานอลสูงกว่ายีสต์ที่โรงงานใช้อยู่เดิม โดยคำนวณตั้งแต่กระบวนการใช้กากน้ำตาลเป็นวัตถุดิบ การผลิตเชื้อยีสต์ และกระบวนการหมักจนถึงกระบวนการกลั่นเอทานอล ได้ประสิทธิภาพผลผลิตหรือ % yield efficiency สูงกว่าประมาณ 6.4 เปอร์เซ็นต์ จากกำลังการผลิตของโรงงาน 150,000 ลิตรต่อวัน นอกจากประสิทธิภาพการผลิตเอทานอลจะสูงกว่าแล้ว ยีสต์สายพันธุ์ มข.ยังไม่จำเป็นต้องใช้กรดซัลฟูลิคในการปรับค่าความเป็นกรดด่างในอาหารที่ใช้เลี้ยงเชื้อและกระบวนการหมักเลย เนื่องจากยีสต์สายพันธุ์ มข. มีความสามารถเจริญได้ดีในอาหารที่มีช่วงความเป็นกรดด่างกว้างมากกว่ายีสต์ที่โรงงานใช้อยู่เดิม ซึ่งต้องการสภาวะความเป็นกรดด่างในระดับค่อนข้างคงที่ที่เหมาะสม ทำให้ต้องเติมกรดซัลฟูลิคเพื่อปรับระดับความเป็นกรดด่างปริมาณกว่า 120 กิโลกรัมต่อวัน ดังนั้นการใช้ยีสต์สายพันธุ์ มข.ในกระบวนการผลิตเอทานอลจึงเป็นการลดการใช้สารเคมีทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอีกด้วย การดำเนินการศึกษาวิจัยในโรงงานยังคงดำเนินต่อไป เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของยีตส์สายพันธุ์ มข.ภายใต้สภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูงในช่วงฤดูร้อน เนื่องจากอาจส่งผลต่อระบบควบคุมอุณหภูมิให้มีความเหมาะสม ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตเอทานอลลดลงได้ แต่จากรายงานผลการผลิตเอทานอลของโรงงานปรากฏว่าระดับการผลิตคงที่ จึงเชื่อมั่นว่ายีตส์ที่ถูกค้นพบสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมในประเทศไทยได้


           


ผศ.ดร.นิภา มิลินทวิสมัย กล่าวถึงประโยชน์ของยีสต์ว่ายีสต์มีประโยชน์มากมายมหาศาล นอกจากจะใช้ในการผลิตเอทานอลแล้ว ยีสต์ยังใช้ผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ขนมปัง และอาหารประเภทต่างๆ มาเป็นระยะเวลายาวนานแล้ว และยังพัฒนายีสต์เพื่อการผลิตเครื่องสำอาง เพราะสารสกัดจากยีสต์อุดมไปด้วย กรดอะมิโน วิตามิน และเกลือแร่ต่างๆ ซึ่งยังสามารถใช้เป็นอาหารเสริมสำหรับผู้ที่ต้องการ เช่น ผู้ที่มีความบกพร่องทางระบบย่อยอาหารเพราะสามารถถูกดูดซึมได้รวดเร็ว ผู้ป่วย ผู้สูงอายุ ฯลฯ และยังสามารถใช้เป็นอาหารสัตว์ได้ซึ่งจะส่งผลดีต่อระบบภูมิต้านทานโดยเฉพาะสัตว์ที่กำลังอยู่ในช่วงตัวอ่อน


           


สำหรับยีสต์สายพันธุ์ มข. นอกจากการวิจัยด้านประสิทธิภาพการผลิตเอทานอล คณะนักวิจัยฯ ยังได้วิจัยสารสกัดจากยีสต์สายพันธุ์ มข. ซึ่งสามารถใช้ผลิตเป็น อาหารเสริม ผลิตภัณฑ์อาหาร หรือเครื่องสำอาง และสารสกัดจากผนังเซลล์ของยีสต์ซึ่งอุดมไปด้วยเบต้ากลูแคน เป็นสารประเภทโพลีแซคคาไรด์ ซึ่งมีประโยชน์มากโดยเฉพาะคุณสมบัติเด่นในการกระตุ้นภูมิต้านทานของร่างกาย โดยดำเนินกระบวนการผลิตจากงานวิจัยได้เป็นผลิตภัณฑ์ผงยีสต์สกัดและผงเบต้ากลูแคนแล้วผศ.ดร.นิภา มิลินทวิสมัย กล่าว


           


จากผลความสำเร็จของงานวิจัยนี้ ทำให้ประเทศไทยมีศักยภาพเพียงพอต่อการผลิตยีสต์ในเชิงอุตสาหกรรมใช้เองภายในประเทศได้ สำหรับโรงงานที่ผลิตเอทานอลในประเทศไทย ไม่จำเป็นต้องนำเข้ายีสต์จากต่างประเทศ เพราะสามารถใช้ยีสต์สายพันธุ์ มข. ซึ่งเป็นยีสต์ของคนไทย โดยมีคุณภาพไม่ด้อยกว่ายีสต์จากต่างประเทศ ผ่านการการันตีจากโรงงานผลิตเอทานอลซึ่งมีประสิทธิภาพผลผลิตเอทานอลที่สูงกว่า และยังไม่ต้องใช้สารเคมีในกระบวนการผลิต ลดมลพิษ ยีสต์สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนเซลล์ได้อย่างรวดเร็ว ต้านแบคทีเรียได้ดีมีความทนทาน ทำให้ระบบการผลิตเอทานอลคงที่ไม่เกิดปัญหาแทรกซ้อน โดยกระบวนการเพิ่มจำนวนเซลล์ใช้ระยะเวลาสั้น ทำให้การใช้พลังงานลดลง พัฒนาสู่อุตสาหกรรมสีเขียวที่ช่วยลดภาวะโลกร้อน จึงขอเชิญชวนโรงงานที่ผลิตเอทานอลในประเทศไทยได้หันมาใช้ยีสต์ซึ่งเป็นความภาคภูมิใจของคนไทย


 





ที่มา: http://www.banmuang.co.th/news/education/50328