นักวิจัย มจธ. พัฒนา แบคทีเรีย “ทนร้อน” ที่มาช่วยลดขั้นตอนในการย่อย “ขนไก่” อันเป็นของเหลือทิ้งในอุตสาหกรรมแปรรูปไก่เนื้อปีละหลายพันตัน
ในแต่ละปี อุตสาหกรรมการเลี้ยงไก่เนื้อของประเทศไทยได้ทำให้เกิด“ขยะขนไก่” จากกระบวนการแปรรูปในปริมาณมหาศาล (ไก่โตเต็มวัย 1 ตัว จะมีขนไก่มากถึง 10 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักตัว) ซึ่งแม้ว่าในขนไก่จะประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 85% ที่หากสกัดออกมาได้จะสามารถนำไปสร้างมูลค่าได้มหาศาล ตั้งแต่ผสมในอาหารสัตว์ ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ด้านอาหารและยาที่มีมูลค่าสูง แต่ปัญหาคือ โปรตีนในขนไก่เป็นโปรตีนประเภทเคราติน (Keratin) ที่โครงสร้างแข็งแรงมากและยังใช้ประโยชน์ไม่ได้ ต้องใช้ “เอนไซม์เคราติเนส” (Keratinase) มาย่อยโครงสร้างโปรตีนนี้เสียก่อน
“ในการสกัดเคราตินจากขนไก่ จะมี 2 ขั้นตอนหลัก เริ่มจากการใช้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นจุลินทรีย์หรือแบคทีเรียสายพันธุ์ที่ผลิตเอนไซม์เคราติเนสได้ในปริมาณสูง (เกือบทั้งหมดนำเข้าจากต่างประเทศ) มาหมักขนไก่ในถังขนาดใหญ่ อุณหภูมิประมาณ 70 องศาเซสเซียส เพื่อย่อยเคราตินให้เป็นกรดอะมิโนชนิดต่างๆ เสียก่อน ก่อนที่เข้าสู่กระบวนการนึ่งด้วยความร้อนประมาณ 120 องศาเซลเซียสเพื่อให้ขนไก่คลายตัว และปล่อยกรดอะมิโนเหล่านี้แยกตัวออกมาจากเซลล์ในที่สุด ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน และมีต้นทุนพลังงานและอุปกรณ์ที่ค่อนข้างสูง” ผศ. ดร.นุจริน จงรุจา อาจารย์ประจำภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) กล่าวถึงข้อจำกัดที่ผ่านมาของกระบวนการสกัดโปรตีนจากขนไก่
นั่นจึงเป็นที่มาของโครงการวิจัย “ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพเคราติเนสทนร้อนที่ได้จากดีเอ็นเอลูกผสม” ที่เริ่มดำเนินโครงการมาตั้งแต่ปี 2563 โดยได้รับทุนวิจัยจากสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) และสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) มีวัตถุประสงค์สำคัญคือ การหาแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตเอนไซม์เคราติเนส ที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส
“เป็นไปแทบไม่ได้ที่เราจะไปเจอจุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติเช่นนี้ในธรรมชาติ เราจึงใช้ความเชี่ยวชาญทาง Bio Technology เพื่อนำยีนส่วนที่คาดเดาว่าน่าจะทนร้อน ไปใส่ในแบคทีเรียที่ใช้ผลิตเอนไซม์ตัวนี้ เริ่มจากการการออกแบบและวิเคราะห์แบคทีเรียต้นแบบด้วยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ว่าตัวใดมีความเป็นไปได้มากที่สุด จากนั้นก็เป็นการทำวิศวกรรมเอนไซม์ เพื่อตัดต่อยีนตัวนี้ลงไปในตัวแบคทีเรีย ณ ตำแหน่งที่กำหนดไว้ และด้วยเทคนิคนี้ทำให้เราได้แบคทีเรียที่สามารถย่อยเคราตินในขนไก่ ที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสในที่สุด” ผศ.ดร. นุจริน ในฐานะหัวหน้าโครงการวิจัย กล่าวถึงแนวทางและข้อค้นพบการทำวิจัย
จากความสำเร็จครั้งนั้น ได้มีการการจดสิทธิบัตรการค้นพบ งานวิจัยนี้ได้รับรางวัลระดับเหรียญทอง รองชนะเลิศ อันดับ 2 ระดับอุดมศึกษา กลุ่มเกษตรและอาหาร การประกวดสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรม Thailand New Gen Inventors Award I - New Gen Award 2020 รวมถึงทางผู้ประกอบการอุตสาหกรรมเลี้ยงไก่เนื้อรายใหญ่ที่เข้าร่วมในโครงการนี้ตั้งแต่ต้น มีการนำกรดอะมิโนที่ได้ไปศึกษาต่อและพบว่ามีกลุ่มสารอะมิโนที่อาจสามารถทำเป็นสารตั้งต้นของผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงได้ ซึ่งทั้งหมดนี้อาจนับเป็นความสำเร็จของงานวิจัยชิ้นนี้แล้ว แต่สำหรับ ผศ.ดร.นุจริน และทีมวิจัย ยังมองเห็นโอกาสที่มากกว่า
“ความโดดเด่นของงานนี้ คือการทำให้เกิดกระบวนการผลิตที่มีความซับซ้อนน้อยลง ดังนั้นอุตสาหกรรมเลี้ยงไก่ขนาดเล็กหรือกลุ่มผู้เลี้ยงไก่รายย่อย หรือระดับ SMEs รวมถึงโรงเชือดไก่ ที่กระจายกันอยู่ทั่วประเทศ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้การฝังกลบหรือการเผาขนไก่ แทนการสั่งซื้อผลิตภัณฑ์สารกำจัดขนไก่จาก ตปท. หากนำเทคนิคการกำจัดขนไก่ด้วยแบคทีเรียของเราไปใช้ นอกจากจะช่วยลดปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็นจากการฝังกลบหรือเผาขนไก่ที่เป็นปัญหากับชุมชนรอบข้างในหลายพื้นที่แล้ว ยังสามารถนำสารที่สกัดได้ซึ่งมีโปรตีนกลุ่มที่มีประโยชน์ไปต่อยอดทำประโยชน์และใช้งานอื่นๆ ได้อีกด้วย”
ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงเป็นที่มาของ งานวิจัย การสำรวจตลาดเอนไซม์เคราติเนสทนความร้อนสูงเพื่อการกำจัดขนสัตว์ปีกจากอุตสาหกรรมเลี้ยงสัตว์ปีกอย่างยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ที่ได้รับทุนอุดหนุนการทำกิจกรรมส่งเสริมและสนับสนุนการวิจัยและนวัตกรรม ประจำปี 2564 จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) โดยมีวัตถุประสงค์สำคัญคือ การศึกษาความเป็นไปได้ในการถ่ายทอดเทคโนโลยีการย่อยขนไก่ด้วยแบคทีเรียที่ค้นพบให้กับผู้ประกอบการเลี้ยงไก่ขนาดกลางและขนาดย่อม หรือกลุ่มวิสาหกิจชุมชนผู้เลี้ยงไก่
“เนื่องจากกลุ่มผู้เลี้ยงไก่ขนาดกลางและขนาดเล็กมองว่าเรื่องเอนไซม์เป็นเรื่องไกลตัว ทีมคณะวิจัยจึงจึงอยากเข้าไปสร้างความเข้าใจให้เกษตรกรเห็นถึงประโยชน์ จุดเด่นของการใช้กระบวนการสกัดโปรตีนจากขนไก่ด้วยเอนไซม์ เพื่อทราบข้อมูลว่าเกษตรกร วิสาหกิจชุมชน จะมีสนใจมากน้อยแค่ไหน เพื่อเป็นข้อมูลเชิงเศรษฐศาสตร์ประกอบการศึกษาวิจัย ถึงจะขยายกำลังการผลิตจากระดับห้องทดลอง สู่ระดับการผลิตจริงในระยะต่อไป” หัวหน้าโครงการวิจัยกล่าวสรุป
