ในปัจจุบัน โลกกำลังเผชิญปัญหาทรัพยากรสำหรับผลิตอาหารเริ่มขาดแคลน พร้อมเทรนด์ความยั่งยืน เช่น Zero Hunger, Net Zero และการบริโภคเพื่อสุขภาพ ส่งผลให้เกิดการพัฒนาแหล่งอาหารใหม่ (novel food sources) อย่างต่อเนื่อง เช่น โปรตีนจากพืช หรือ Plant-based protein,

โปรตีนจากแมลง และ แหล่งอาหารจากทะเล  

            ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีนทางเลือก แต่ในปัจจุบัน นวัตกรรมก้าวหน้าไปอีกขั้นสู่ Precision Fermentation หรือการหมักแบบแม่นยำ ที่สามารถสร้างโมเลกุลอาหาร เช่น โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต (เช่น oligosaccharides) ขึ้นได้โดยตรงผ่านกระบวนการหมักโดยใช้จุลินทรีย์ที่ถูกออกแบบมาเฉพาะ ทำให้ใช้ทรัพยากรน้อยลง แต่ได้อาหารที่มีคุณภาพและมีความยั่งยืนมากขึ้น [1]

            กระบวนการหมักแบบแม่นยำ แตกต่างจากการหมักแบบทั่วไปอย่างไร

            กระบวนการหมักสามารถแบ่งง่าย ๆ ได้เป็น 3 แบบ อย่างแรกคือการหมักแบบดั้งเดิม ใช้จุลินทรีย์ในธรรมชาติในการเปลี่ยนแปลงสภาพอาหาร, เพื่อถนอมอาหารหรือเพิ่มโภชนาการ เช่น การทำกิมจิ การทำโยเกิร์ต เบียร์ เต้าเจี้ยว ซอส เป็นต้น แบบที่สองคือ Biomass fermentation หรือการหมักเพื่อสร้างมวลชีวภาพ เพื่อนำตัวจุลินทรีย์ที่เพิ่มจำนวนแล้ว มารับประทาน เช่น Mycoprotein, โปรตีนสาหร่าย เป็นต้น ส่วนแบบสุดท้ายหรือการหมักแบบแม่นยำ เป็นการเลี้ยงจุลินทรีย์ที่ออกแบบมาเฉพาะ (ยีสต์ รา หรือแบคทีเรีย) เพื่อให้ผลิตโมเลกุลตามที่ต้องการ นึกภาพคล้ายการเลี้ยงยีสต์ผลิตโปรตีนนมให้เรา แทนการเลี้ยงวัวเพื่อรีดนม

            ขั้นตอนคือการออกแบบพันธุกรรมจุลินทรีย์เป้าหมายโดยการดัดแปรพันธุกรรม คัดเลือกให้จุลินทรีย์สามารถผลิตโมเลกุลที่ต้องการอย่างแม่นยำ จากนั้นเพาะเลี้ยงในถังหมัก เพื่อสร้างโมเลกุลเป้าหมาย เก็บเกี่ยวและนำไปแยกโมเลกุลที่ได้ให้บริสุทธิ์เพื่อเป็นวัตถุดิบทำอาหารต่อไป ซึ่งวิธีการนี้ ทำให้ได้โปรตีนที่ไม่สามารถสร้างได้จากโปรตีนพืช เช่น โปรตีนนมอย่างเวย์และเคซีน โมเลกุล heme ที่พบในเลือด ทำให้ได้กลิ่นรสของเนื้อสัตว์ ไปจนถึงโอลิโกแซคคาไรด์ที่พบในน้ำนมแม่ เป็นต้น ซึ่งทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่คุณสมบัติเหมือนสารธรรมชาติต้นแบบ เช่น การขึ้นฟูของไข่ขาว การยืดของชีส รวมถึงรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการ

ข้อดีของ Precision fermentation

            •ใช้ทรัพยากรน้อย และมีความยั่งยืนกว่า (Sustainable Resource Use)

            การผลิตวัตถุดิบอาหารด้วย precision fermentation ใช้ที่ดิน น้ำ และพลังงานน้อยกว่าการทำปศุสัตว์และเกษตรแบบดั้งเดิมอย่างมาก เพราะกระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นในถังหมัก ซึ่งอยู่ในพื้นที่จำกัด ใช้ทรัพยากรน้ำและพลังงานอย่างคุ้มค่าและแม่นยำ ลดการบุกรุกพื้นที่ป่าเพื่อเพิ่มพื้นที่เกษตรกรรม จึงถือเป็นหนึ่งในแนวทางสำคัญของ sustainable food production หรือการผลิตอาหารแบบยั่งยืน ที่หลายประเทศผลักดัน

            •ลดต้นทุนการผลิตด้วยวัตถุดิบราคาถูก (Low-Cost Feedstock Potential)

            หนึ่งในข้อได้เปรียบสำคัญของการหมักแบบแม่นยำ คือสามารถใช้วัสดุเหลือใช้จากเกษตรและอุตสาหกรรมอาหารเป็นอาหารเลี้ยงจุลินทรีย์ เช่น กากน้ำตาล หรือของเสียจากอุตสาหกรรมการเกษตร ทำให้มีต้นทุนต่ำ ช่วยลดปริมาณขยะอาหารอีกด้วย

            •สามารถลดสารก่อภูมิแพ้หรือปรับแต่งให้ปลอดภัยยิ่งขึ้น (Allergen Reduction and Safety)

            เนื่องจากสามารถควบคุมโมเลกุลที่ต้องการผลิตได้แม่นยำ จึงสามารถออกแบบจุลินทรีย์โดยลบตำแหน่งโมเลกุลที่ทำให้เกิดอาการแพัออกไปได้ ทำให้ได้โปรตีนที่มีความปลอดภัยมากขึ้นต่ออาการภูมิแพ้อาหาร อย่างไรก็ตาม ผลลัพท์มักพบในระดับของการทดลองเท่านั้น

            •คุณค่าทางโภชนาการสม่ำเสมอ และแม่นยำ (Consistent and Precise Nutrition)

            เนื่องจากผลิตในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าโภชนาการมีความสม่ำเสมอ มีองค์ประกอบคงที่กว่าการเกษตรหรือปศุสัตว์ ที่ผลผลิตขึ้นอยู่กับปัจจัยภายนอก เช่น สุขภาพสัตว์ สภาพอากาศ ทำให้ได้วัตถุดิบที่มีมาตรฐานเดียวกันทุกครั้ง เหมาะกับอุตสาหกรรมอาหารที่ต้องการความเสถียรสูง ทั้งนี้ ต้องมีการควบคุมการผลิตที่เข้มงวดด้วย

            •ลดความเสี่ยงการปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อม (Reduced Contamination Risk)

            ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการหมักแบบแม่นยำ จะถูกแยกออกมาเป็นโมเลกุลบริสุทธิ์ และไม่พบความเสี่ยงจากการปนเปื้อนในห่วงโซ่อาหารแบบเดิม เช่น สารตกค้างจากการเกษตรและยาปฏิชีวนะ สารกำจัดศัตรูพืช หรือจุลินทรีย์ก่อโรคจากดินหรือสัตว์

            อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ส่วนมากการหมักแบบแม่นยำ ยังอยู่ในระหว่างกระบวนการพัฒนา หรือเพิ่งเริ่มเข้าสู่ตลาดในรูปแบบสตาร์ทอัพ เนื่องจากยังมีอุปสรรคเกี่ยวกับการขยายสเกล (Scale-up) และการขออนุญาตผลิต ซึ่งยังมีปัญหาที่ต้องมีการพัฒนากฏระเบียบ (Regulation) ที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ดัดแปรพันธุกรรม (GMO) จึงต้องมีการประเมินความปลอดภัย และข้อกำหนดต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อความปลอดภัยของผู้บริโภค

            หากท่านชอบคอนเทนท์ของเรา สามารถติดตามเราได้ผ่านทางการอัพเดทในเฟสบุคหรือ Hygiene blog ในเว็บไซต์ของเรา ขอบพระคุณทุกท่านสำหรับการติดตามค่ะ

เอกสารอ้างอิง

1.Augustin, M. A., Hartley, C. J., Maloney, G., & Tyndall, S. (2024). Innovation in precision fermentation for food ingredients. Critical reviews in food science and nutrition, 64(18), 6218-6238.