(เซลโลกัม) นวัตกรรมจากเศษวุ้นมะพร้าวเหลือทิ้ง สู่วัตถุดิบอาหารพันล้าน ผลงานของ ศ.ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ นักวิจัยจากวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาฯ
Cello-gum (เซลโลกัม)
ผลิตภัณฑ์ที่มาจากความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจุฬาฯ กับ บริษัทอุตสาหกรรมอาหาร อย่าง อำพลฟู้ดส์ ที่แปรเศษวุ้นมะพร้าวเหลือทิ้งนับเป็นตัน ๆ ต่อวัน ให้กลายเป็นสารเติมแต่งประสิทธิภาพสูง ที่นำกลับมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง ลดการนำเข้าสารเติมแต่งที่ประเทศไทยต้องจ่ายปีละกว่าหมื่นล้านบาท
ทีมนักวิจัยมั่นใจความสำเร็จที่เกิดขึ้น จะเป็นโมเดลให้กับการพัฒนาตามหลักเศรษฐกิจหมุนเวียน (circular economy) ที่จะเพิ่มมูลค่าเศษเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหาร และการเกษตรเพื่อสังคม Zero Waste – ที่จะไม่มีอะไรเหลือทิ้งให้ถูกกำจัดด้วยการเผาอีกต่อไป
Cello-gum คืออะไร
เซลโลกัม คือ ผลิตภัณฑ์นาโนเซลลูโลสจากวุ้นมะพร้าว ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีอยู่ในประเทศ เศษวุ้นมะพร้าวที่เหลือทิ้งเป็นขยะจากกระบวนการผลิตวุ้นมะพร้าว ถูกดัดแปลงให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำไปใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหาร ยา และ เครื่องสำอาง
ศ.ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ ผู้อำนวยการศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) และอาจารย์ประจำวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และหนึ่งในผู้ก่อตั้ง บริษัท ไบโอเน็กซ์ จำกัด (BioNext) สตาร์ทอัพ ภายใต้ชายคา CU Enterprise พร้อมทีมวิจัย ได้แก่ รศ.ดร.ศรุต อำมาตย์โยธิน คุณวรุณ วารัญญานนท์ คุณปิยะวัฒน์ สาธิตวงศ์กุล และ ดร.พงษ์พัฒน์ ศุขวัฒนะกุล คือ เจ้าของไอเดียที่นำไปสู่นวัตกรรมดังกล่าว ซึ่งนอกจากจะช่วยแก้โจทย์ปัญหาเรื่องขยะอาหารโดยใช้หลักเศรษฐกิจหมุนเวียนแล้ว ยังเป็นการเพิ่มมูลค่าของเสียจากกระบวนการผลิตอาหารอีกด้วย
“สารเติมแต่งที่ทำขึ้นมานี้ มีความบริสุทธิ์สูง ปลอดภัย และมีตลาดรองรับ เซลโลกัมจึงเป็นตัวอย่างนวัตกรรม ซึ่งมีศักยภาพมากในการพัฒนาสู่อุตสาหกรรม”
วิจัย “แบคทีเรียเซลลูโลส” สู่นวัตกรรมเพิ่มมูลค่าขยะเศษวุ้นมะพร้าว
ศ.ดร.หทัยกานต์ เล่าว่า จุฬาฯ มีองค์ความรู้ในการนำเอาแบคทีเรียเซลลูโลส มาเข้าสู่กระบวนการทางเคมี โดยใช้โบโอเทคโนโลยี ผลิตเป็นสารเติมแต่ง ซึ่งสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และ เครื่องสำอาง ได้ โดยคุณสมบัติของสารเติมแต่งเหล่านี้ ใช้เป็นสารช่วยควบคุมความข้นหนืดของตัวผลิตภัณฑ์ และเพิ่มเนื้อในผลิตภัณฑ์
“สารควบคุมความข้นหนืด และทำให้เกิดความคงตัวในอาหารเหลว หรือ food stabilizer มีความสำคัญอย่างมากกับอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง และ ยา ยกตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์น้ำนมข้าว ที่ต้องเติมสารเหล่านี้ เพื่อรักษาความเป็นคอลลอยด์ ไม่ให้น้ำนมเกิดการแยกชั้น และช่วยเพิ่มเนื้อให้มีลักษณะเหมือนมีเนื้อข้าวอยู่ในผลิตภัณฑ์ เช่นเดียวกับ น้ำผลไม้ ที่มักใช้สารเติมแต่งจากเซลลูโลสเป็นสารเพิ่มเนื้อ” ศ.ดร.หทัยกานต์ อธิบาย
ที่ผ่านมา ทีมวิจัยมักใช้แบคทีเรียเซลลูโลสมาขึ้นรูปเป็นเมมเบรน เป็นฟิล์มถนอมอาหาร หรือ ฉลากต่าง ๆ แต่เมื่อได้รู้จักกับกลุ่มอุตสาหกรรมอาหาร อย่าง บริษัท อำพลฟู้ดส์ โพรเซสซิ่ง จำกัด ซึ่งเป็นผู้ส่งออกวุ้นมะพร้าวในระดับโลก ก็เกิดแนวคิดและความร่วมมือที่จะใช้องค์ความรู้แบคทีเรียเซลลูโลสในการทำสารเติมแต่ง เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มให้เศษวุ้นมะพร้าว
“เมื่อทางบริษัททราบข่าวเกี่ยวกับงานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ออกไป ซึ่งสามารถนำเศษวุ้นมะพร้าว ไปสู่วัสดุอื่น ๆ ที่มีมูลค่าสูงได้ ก็เกิดความสนใจ เพราะเศษวุ้นมะพร้าวที่เหลือจากการผลิตของบริษัทมีเป็นตัน ๆ ทุกวัน ซึ่งปกติแล้วจะกำจัดโดยการเผาทิ้ง หากนำมาทำเป็นสารเติมแต่งได้ ก็จะช่วยลดการนำเข้าสารเติมแต่งต่าง ๆ ที่ประเทศไทยต้องนำเข้าปีละกว่าหมื่นล้านบาท” ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงที่มาของความร่วมมือในการวิจัยร่วมกันระหว่างจุฬาฯ และ บริษัท อำพลฟู้ดส์
โครงการวิจัยนี้ เป็น 1 ใน 12 โครงการ ที่ได้ผ่านการคัดเลือกให้เข้ารอบสุดท้าย โครงการปั้นดาว ของ สำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป. อว.) เมื่อปี พ.ศ. 2563 ซึ่งทำให้ได้รับทุนสนับสนุนการสร้างโรงงงานนำร่อง (pilot plant) เพื่อนำเอาเศษวุ้นมะพร้าวมาผลิตเป็นสารเติมแต่งในอาหาร ยา และ เครื่องสำอาง
ทำไมวุ้นมะพร้าวจึงเหมาะทำเป็นสารเติมแต่ง
วุ้นมะพร้าว หรือ Nata de Coco เป็นวัสดุธรรมชาติ ที่มีลักษณะโครงสร้างทางวิทยาศาสตร์เป็นแบคทีเรียเซลลูโลส (bacterial cellulose, BC) ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นหลายประการ เช่น มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี รูพรุนมาก ดูดซับน้ำได้มาก ขึ้นรูปได้ง่าย ย่อยสลายตามธรรมชาติได้ และไม่มีความเป็นพิษ
“เมื่อนำวุ้นมะพร้าวมาใช้เป็นวัสดุผสม หรือ สารเติมแต่ง จะช่วยให้สามารถเพิ่มคุณสมบัติอื่น ๆ เช่น ทำให้อะตอม หรือ โมเลกุลของสารอื่น ๆ สามารถยึดเกาะได้ดี และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลาย”
แบคทีเรียที่ใช้ในการผลิตวุ้นมะพร้าว มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า อะซิโตแบคเตอร์ ไซลินัม (Acetobacter xylinum) ซึ่งสามารถเลี้ยงในห้องแล็บได้ โดยเลี้ยงด้วยน้ำตาล และ carbon source ที่เรียกว่า “วุ้นมะพร้าว” เพราะใช้ “น้ำมะพร้าว” เป็นอาหารสำหรับแบคทีเรีย เมื่อแบคทีเรียได้รับอาหาร ก็จะขับถ่ายออกมาเป็นไฟเบอร์ ซึ่งไฟเบอร์ตัวนี้แหละที่เป็นเซลลูโลสอย่างดี
“และเมื่อเทียบกับสารเติมแต่งที่เราต้องนำเข้าจากต่างประเทศแล้ว เซลโลกัมมีความบริสุทธิ์กว่า มีประสิทธิภาพดีกว่า ประหยัดกว่า เพราะใช้ในปริมาณที่น้อยกว่า และมาจากธรรมชาติ (bio resource)” ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงคุณสมบัติของเซลโลกัม
ที่โดดเด่นเหนือคู่แข่งในตลาด
นอกจากวุ้นมะพร้าวแล้ว เศษวัสดุทางการเกษตรอื่น ๆ ก็นำมาใช้ทำเซลโลกัมได้เช่นกัน แม้จะให้เซลลูโลสในปริมาณที่น้อยกว่า
“วุ้นมะพร้าวให้เซลลูโลสมากกว่า เมื่อเทียบกับเซลลูโลสที่สกัดจากไม้ หรือ พืชอื่น ๆ เช่น ชานอ้อย หรือ มันสำปะหลัง ซึ่งจะได้เซลลูโลสแค่ประมาณ 30% เท่านั้น แต่เราก็สามารถเอาชานอ้อย ข้าวโพด สับปะรด มาเข้ากระบวนการผลิตเป็นเซลโลกัมได้เหมือนกัน เพียงแต่ต้องมีการพลิกแพลง หรือ เพิ่มเติมอีกนิดหน่อย”
เส้นทางในอนาคต ของ “Cello-gum”
นอกจากได้ผ่านเข้ารอบสุดท้าย โครงการปั้นดาว ของ สำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป. อว.) ปี พ.ศ. 2563 โครงการวิจัยเซลโลกัมยังได้รับรางวัลชนะเลิศ จาก โครงการ Angel Fund ประจำปี พ.ศ. 2566 ด้วย
จากความสำเร็จของ Pilot Plant ทีมวิจัยเห็นโอกาสที่จะขยายกำลังการผลิตในเชิงพาณิชย์ จึงได้ก่อตั้ง บริษัท ไบโอเน็กซ์ จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทที่ spin-off มาจากวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาฯ ศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) จุฬาฯ โดยการบ่มเพาะของ CU Enterprise เพื่อทดลองพัฒนางานวิจัยและเสนอโครงการตามบริษัทใหญ่ ๆ ต่อไป
“เราอยากจะทำเป็นโมเดลเหมือนกัน คือ แทนที่แต่ละโรงงาน หรือ บริษัท ต้องทิ้งหรือกำจัดของเสียทางการเกษตร เราอาจจะนำกลับมาเข้ากระบวนการเพื่อผลิตเป็นโปรดักซ์อย่างเซลโลกัม หรือ อื่น ๆ ก็อาจจะก่อให้เกิด circular economy หรือ เศรษฐกิจหมุนเวียน และ เป็น zero waste ด้วย”
ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงสิ่งสำคัญที่สุด คือ กำลังเสริม ได้แก่ ผู้ร่วมงาน หรือ ทีมวิจัยที่ดี การส่งเสริมจากพาร์ตเนอร์ หรือ กลุ่มอุตสาหกรรมที่เราทำงานด้วย เพื่อให้เกิด eco system ที่ดี ให้ธุรกิจอยู่รอดได้อย่างยั่งยืน และต้องไม่ย่อท้อต่ออุปสรรคด้วย
ปัจจุบัน “เซลโลกัม” อยู่ในช่วงของการหาผู้ร่วมทุน และความช่วยเหลือในด้านวิศวกรรม ทั้งเรื่องของการออกแบบเครื่องจักรและโรงงาน เพื่อพัฒนากำลังการผลิตในรูปแบบของอุตสาหกรรมเต็มตัวในอนาคต พร้อม ๆ กับการทำงานวิจัยอย่างต่อเนื่อง โดยนอกเหนือจากเซลโลกัมแล้ว ทีมวิจัยภายใต้การนำของ ศ.ดร.หทัยกานต์ ยังมีแผนที่จะพัฒนาแบคทีเรียเซลลูโลสเพื่อใช้เป็น binder ในอุตสาหกรรมการตอกยาเม็ด สารเติมแต่งในอาหารเสริม และ hydrogel ในเครื่องสำอาง
