Production of acylglycerols from palm fatty acid distillates for application in food products.

น้ำมันปาล์ม เป็นน้ำมันพืชที่มีการผลิตเพื่อการบริโภคในประเทศ และส่งออกไปยังต่างประเทศมาอย่างต่อเนื่อง จากข้อมูลสำนักงานเศรฐกิจอุตสาหกรรมตั้งแต่ปี 2560 ถึงเดือนกันยาน 2564 พบว่าประเทศไทยผลิตน้ำมันปาล์มดิบและน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์เฉลี่ย 99,645 และ 86,327 ตัน โดยคิดเป็นมูลค่า 2,200 และ 1,500 ล้านบาท ตามลำดับ ซึ่งในกระบวนการผลิตน้ำมันปาล์มบริสุทธิ์นั้นจะมีผลผลิตพลอยได้ (by-product) จากกระบวนการกำจัดกลิ่น (deodorization) ได้แก่ กรดน้ำมันปาล์ม (palm fatty acid distillate; PFAD) ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 2-4 ของน้ำมันปาล์มดิบ โดยองค์ประกอบหลักของกรดน้ำมันปาล์ม ได้แก่ กรดไขมันอิสระ สารให้กลิ่น และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (bioactive compounds) ที่ผ่านมากรดน้ำมันปาล์มถูกขายในราคาต่ำให้กับโรงงานผลิตอาหารสัตว์และโรงงานผลิตโอเลโอเคมีเพื่อผลิตสบู่ รวมถึงการนำไปผลิตเป็นไบโอดีเซล ซึ่งทำให้กรดน้ำมันปาล์มไม่ได้ถูกใช้ประโยชน์อย่างเต็มประสิทธิภาพ

เอซิลกลีเซอรอล (acylglycerol) หรือ กลีเซอไรด์ (glyceride) จัดเป็นสารอินทรีย์ประเภทเอสเทอร์ระหว่างกลีเซอรอลและกรดไขมัน ที่พบในน้ำมันพืชและไขมันสัตว์ โดยสามารถจำแนกเอซิลกลีเซอรอลตามโครงสร้างได้ 3 ชนิด คือ โมโนกลีเซอไรด์ (monoglyceride) ไดกลีเซอไรด์ (diglyceride) และไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) เอซิล กลีเซอรอลชนิดไดกลีเซอไรด์และโมโนกลีเซอไรด์ ได้รับการยอมรับและถูกใช้เป็นสารอิมัลซิไฟเออร์ (emulsifier) ทั้งในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง การผลิตเอซิลกลีเซอรอลทั้งสองชนิดสามารถทำได้โดยทั้งการใช้ปฏิกิริยากลีเซอโรไลซิส (glycerolysis) ซึ่งเป็นการทำปฏิกิริยาระหว่างกลีเซอรอลกับไตรเอซิลกลีเซอรอล และปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันระหว่างกลีเซอรอลและกรดไขมันซึ่งควบคุมชนิดของผลิตภัณฑ์ได้ง่ายกว่าปฏิกิริยากลีเซอโรไลซิส การเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันสามารถใช้ได้ทั้งเอนไซม์ และกรดทั้งชนิดเอกพันธ์ (homogeneous) และวิวิธพันธ์ (heterogenous) อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดวิวิธพันธ์คือมีความปลอดภัย ไม่กัดกร่อน สามารถแยกตัวเร่งฯ ออกจากผลิตภัณฑ์ได้ง่าย สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ และลดการใช้หรือไม่จำเป็นต้องใช้น้ำในการล้างผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ยังมีชนิดของตัวเร่งฯ ให้เลือกใช้จำนวนมากกว่าเมื่อเทียบกับกรดชนิดเอกพันธ์ อย่างไรก็ตาม ชนิดของตัวเร่งฯ กรดชนิดวิวิธพันธ์ และสภาวะที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยา เช่น อุณหภูมิ ชนิดและสัดส่วนของสารตั้งต้นล้วนมีผลต่อความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาและชนิดของผลิตภัณฑ์ที่ได้ทั้งสิ้น

การสังเคราะห์เอซิลกลีเซอรอลด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน (esterification) โดยใช้กรดน้ำมันปาล์ม ซึ่งมีกรดไขมันอิสระเป็นองค์ประกอบหลักเป็นสารตั้งต้นโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์จึงมีความน่าสนใจและมีข้อดีคือนอกจากจะได้เอซิลกลีเซอรอลที่สามารถประยุกต์ใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์แล้ว ยังเป็นการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์พลอยได้ (by-product) จากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมันปาล์มได้อย่างเต็มที่ และสามารถแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากการต้องใช้น้ำล้างผลิตภัณฑ์เนื่องจากหลังสิ้นสุดปฏิกิริยาสามารถกรองเอาตัวเร่งปฏิกิริยาออกได้ง่ายโดยไม่มีสภาพของกรดในผลิตภัณฑ์ ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียม  เอซิลกลีเซอรอลจากกรดน้ำมันปาล์มด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน ซึ่งเป็นวิธีการที่ไม่ซับซ้อน ใช้สภาวะที่ไม่รุนแรง (mild condition) และง่ายต่อการผลิตในระดับที่ใหญ่ขึ้น นอกจากนี้ยังศึกษาคุณสมบัติการเป็นอิมัลซิไฟเออร์ของ เอซิลกลีเซอรอลที่ผลิตได้ในระบบอิมัลชันที่ประยุกต์ใช้ในอาหาร เพื่อเป็นแนวทางในการเพิ่มมูลค่าให้กับกรดน้ำมันปาล์มและลดปริมาณสารเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรม ประโยชน์ของงานวิจัยนี้คือได้พัฒนาต้นแบบเทคโนโลยี/กระบวนการใหม่สำหรับการผลิตสารเพิ่มมูลค่าด้วยขั้นตอนอย่างง่ายที่เหมาะกับการนำเทคโนโลยีไปต่อยอดการผลิตในระดับอุตสาหกรรมต่อไป งานวิจัยนี้สอดคล้องกับยุทธศาตร์สร้างความเข้มแข็งของงานวิจัยพื้นฐานที่มีแนวโน้มพัฒนาสู่โครงการที่ใหญ่ขึ้น พัฒนาองค์ความรู้ที่เหมาะสมกับลักษณะเฉพาะของคนไทย สร้างโอกาสการเป็นเจ้าของเทคโนโลยีภายในประเทศ