นักวิจัยจีน ปฏิวัติวงการชีววิทยาสังเคราะห์ เปลี่ยน “คาร์บอน” และเมทานอลให้เป็นน้ำตาล และสารเคมีที่มีค่า โดยไม่ต้องพึ่งพาการเกษตรแบบดั้งเดิม เปิดทางสู่การผลิตอาหารและยาที่ยั่งยืน พร้อมรับมือความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและประชากร
นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมเทียนจิน สังกัดสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน (CAS) ได้พัฒนานวัตกรรมเปลี่ยนเมทานอล ซึ่งผลิตได้จากคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) หรือของเสียอุตสาหกรรม ให้กลายเป็นน้ำตาลทรายขาว (ซูโครส) โดยไม่ต้องพึ่งพาการเกษตรแบบดั้งเดิมที่ใช้ที่ดินและน้ำปริมาณมาก
เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพเปลี่ยนคาร์บอน ให้เป็นอาหารและสารเคมีที่มีคุณค่า สนับสนุนความยั่งยืนและความเป็นกลางทางคาร์บอนนวัตกรรมการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ
เปลี่ยนเมทานอลเป็นน้ำตาลด้วยเทคนิค ivBT
ทีมวิจัยใช้เทคนิคการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพในหลอดทดลอง (in vitro biotransformation: ivBT) โดยใช้เอนไซม์สร้างโมเลกุลน้ำตาลจากเมทานอล ด้วยปฏิกิริยาเคมีที่รวดเร็วและใช้พลังงานต่ำ สามารถเปลี่ยนเมทานอลเป็นซูโครสได้ถึง 86% และยังผลิตคาร์โบไฮเดรตอื่นๆ เช่น ฟรุกโตส แป้ง อะมิโลส อะมิโลเพกติน เซลโลไบโอส และเซลโอลิโกแซ็กคาไรด์ ซึ่งใช้ได้ทั้งในอาหาร ยา และอุตสาหกรรม
“วิธีนี้เป็นแพลตฟอร์มที่มีแนวโน้มสูงสำหรับการผลิตชีวภาพที่ยั่งยืน โดยเปลี่ยนโมเลกุลคาร์บอนต่ำจาก CO₂ หรือของเสียอุตสาหกรรมให้เป็นน้ำตาลเชิงซ้อน” ทีมวิจัยระบุทางเลือกใหม่ท่ามกลางความท้าทาย
ปัจจุบัน จีนนำเข้าน้ำตาลราว 5 ล้านตันต่อปีเพื่อตอบสนองความต้องการ 15 ล้านตัน เนื่องจากการปลูกอ้อยและหัวบีตต้องใช้ทรัพยากรมหาศาล และเผชิญแรงกดดันจากสภาพภูมิอากาศและการเพิ่มประชากร เทคโนโลยี ivBT จึงเป็นทางเลือกที่ไม่ขึ้นกับพืช ช่วยลดการพึ่งพาการเกษตรแบบดั้งเดิม
ความก้าวหน้านี้ต่อยอดจากงานวิจัยในปี 2564 โดยทีมจากสถาบันฟิสิกส์เคมีต้าเหลียน (CAS) ที่เปลี่ยน CO₂ เป็นเมทานอลได้ที่อุณหภูมิต่ำ เปิดทางให้ใช้ขยะคาร์บอนเป็นวัตถุดิบในการผลิตน้ำตาลและสารเคมีอื่นๆ อนาคตของการผลิตอาหารและยา
ปล่อยคาร์บอนเป็นลบ
ระบบ ivBT ไม่เพียงผลิตซูโครสและแป้งด้วยพลังงานต่ำ แต่ยังสามารถปรับใช้เพื่อสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตหลากหลายที่มีบทบาทสำคัญในร่างกายและการรักษาทางการแพทย์ นักวิจัยระบุว่า “แพลตฟอร์มนี้เป็นรากฐานสำหรับการผลิตชีวภาพที่ยืดหยุ่นและปล่อยคาร์บอนเป็นลบ” ซึ่งอาจปฏิวัติการผลิตอาหารและยาในอนาคตอย่างไรก็ตาม การนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมยังต้องพัฒนาต่อ โดยทีมวิจัยวางแผนปรับปรุงประสิทธิภาพเอนไซม์และความเสถียรของระบบ เพื่อให้พร้อมสำหรับการใช้งานในวงกว้าง
นวัตกรรมนี้ไม่เพียงช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการเกษตร แต่ยังเปลี่ยนคาร์บอน และของเสียให้เป็นทรัพยากรที่มีคุณค่า สร้างโอกาสใหม่ในการผลิตอาหารและยาอย่างยั่งยืน โดยไม่ต้องพึ่งพาพืชผลและทรัพยากรที่จำกัด
อ้างอิง :