การผลิตและการทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของเพคติคโอลิโกแซคคาไรด์จากกากส้มเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตน้ำผลไม้และการประยุกต์ใช้ในผลไม้สดตัดแต่งพร้อมบริโภค

ข้อเสนอโครงการวิจัยนี้เป็นการศึกษาการผลิตเพคติคโอลิโกแซคคาไรด์ (pectic oligosaccharides; POS) จากกากส้มเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตน้ำผลไม้ รวมทั้งวิเคราะห์โครงสร้างและการทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ POS ที่ได้ ตลอดจนถึงการนำไปใช้ในการยืดอายุการเก็บรักษาผลไม้สดตัดแต่งพร้อมบริโภค โครงการวิจัยที่เสนอนี้เกิดขึ้นจากผลการวิจัยของกลุ่มวิจัยเทคโนโลยีคาร์โบไฮเดรท มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ที่ได้ศึกษาเกี่ยวกับการสกัดเพคตินและการผลิต POS จากเปลือกส้มโอ ซึ่งได้ทำการผลิตเพคตินจากเปลือกส้มโอโดยการสกัดด้วยกรดและด่าง ได้ผลผลิตเพคตินในช่วง 20-30% (กรัมต่อกรัมเปลือกส้มโอ) ผลงานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Food hydrocolloids (Q1) จากนั้นได้นำเพคตินที่สกัดได้มาผลิต POS โดยการย่อยสลาย (oxidative degradation) ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (hydrogen peroxide, H₂O₂) ซึ่งเป็นสารออกซิไดซ์ที่สุดท้ายจะสลายตัวไปเป็นออกซิเจนและน้ำ ผลผลิตของ POS ที่ได้ในระดับห้องปฏิบัติการอยู่ในช่วง 46-57% (กรัมต่อกรัมเพคติน) ผลงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Food Chemistry (Q1) นอกจากนี้ยังได้ทำการทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของ POS ที่ได้ไปแล้วบางส่วน โดยพบว่า POS มีฤทธิ์ต้านการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคบางสายสายพันธุ์ (Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholera, Salmonella enteritidis และ Listeria monocytogenes เป็นต้น) และมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ นอกจากนี้ยังได้ศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ POS ในการเป็นสารส่งเสริมการเจริญของพืช ซึ่งผลการวิจัยพบว่า POS สามารถลดระยะเวลาในการงอกของเมล็ดข้าวลงได้ประมาณ 18% เมื่อเทียบกับชุดควบคุม และ POS ยังสามารถส่งเสริมการเจริญของต้นกล้าข้าวโดยช่วยเพิ่มความยาวรากและต้นของต้นกล้าข้าว (639% และ 48% ตามลำดับ) รวมไปถึงช่วยเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์อะไมเลสและเอนไซม์แคทาเลสในต้นกล้าข้าวได้อีกด้วย (ผลงานวิจัยอยู่ระหว่างการพิจารณาตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Plant Growth Regulation/ Q1)  POS ผลิตจากเพคตินซึ่งมีหน่วยพื้นฐานเป็นกาแลคทูโรนิกแอซิด (galacturonic acid) ที่มีหมู่ฟังชันคือ หมู่คาร์บอกซิลที่มีประจุลบ การมีประจุของโอลิโกแซคคาไรด์นี้จะมีความสัมพันธ์กับสมบัติเชิงหน้าที่ต่างๆ ด้วยสมบัติและฤทธิ์ทางชีวภาพของ POS ที่กล่าวมาข้างต้น ทำให้ POS เป็นโอลิโกแซคคาไรด์มีศักยภาพที่จะนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งทางด้านอาหาร ยาและการเกษตร มีแนวโน้มที่จะพัฒนาไปเป็นผลิตภัณฑ์ทางการค้าได้ในอนาคต

โดยทางกลุ่มวิจัยได้มีความร่วมมือกับ น.สพ.ดร. กษิดิ์เดช ธีรนิตยาธาร ประธานบริษัท โมริน่า โซลูชั่นส์ จำกัด ซึ่งเป็นผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมการผลิตอาหารเสริมสำหรับพืชและสัตว์จากธรรมชาติ ซึ่งทางบริษัทเห็นถึงศักยภาพของ POS ในแง่ของการใช้ประโยชน์และโอกาสทางการตลาด จึงได้มีการหารือร่วมกันในการพัฒนาเทคโนโลยีการและขยายขนาดการผลิต ด้วยองค์ความรู้ที่ได้จากงานวิจัยที่ผ่านมาของเราในการผลิต POS จากเปลือกส้มโอที่มีความเป็นได้ในการพัฒนาและขยายขนาดการผลิตขึ้นเป็นระดับ pilot อย่างไรก็ตามในปัจจุบันยังไม่มีการแปรรูปส้มโอเชิงพาณิชย์ในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นการยากที่จะนำเปลือกส้มโอมาเป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการพัฒนาและขยายขนาดการผลิตรวมถึงการถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ภาคอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงมีความเห็นร่วมกันว่าควรนำวัสดุเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมการแปรรูปผลผลิตทางการเกษตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งกากเหลือทิ้งจากการผลิตน้ำผักและผลไม้ เนื่องจากอุตสาหกรรมกลุ่มนี้มีปริมาณการผลิตสูงถึง 582,150 ตัน ในปี 2563 และในช่วงไตรมาสที่ 1 และ 2 ของปี 2564  ที่ผ่านมามีการผลิตอยู่ที่ 254,600 ตัน (ข้อมูลจากสำนักงานเศรษฐกิจอุตสาหกรรม) ส่งผลให้เกิดกากของเสียจากกระบวนการผลิตจำนวนมาก ซึ่งกากส้มเป็นกากที่มีเพคตินเริ่มต้นในปริมาณที่ค่อนข้างสูง (~30%) เช่นเดียวกับเปลือกส้มโอจึงมีความเป็นไปได้ในการนำมาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิต POS แทนการใช้เปลือกส้มโอ

        ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะขยายขอบเขตงานวิจัยการผลิตและการใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือทิ้งจากการผลิตน้ำผลไม้ โดยจะทำศึกษาสภาวะต่างๆ ในการผลิต POS จากกากส้มเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตน้ำผลไม้ โดยนำเทคโนโลยีและองค์ความรู้เดิมที่ใช้กับเปลือกส้มโอมาใช้ ตลอดจนการวิเคราะห์โครงสร้างและทดสอบการออกฤทธิ์ทางชีวภาพของ POS ที่ได้ เช่น การต้านการเจริญเชื้อแบคทีเรีย การกำจัดต้านอนุมูลอิสระ เป็นต้น ข้อมูลที่ได้รับจะเป็นประโยชน์สำหรับการผลิต POS ในระดับขยายขนาดการผลิตและการพัฒนาต่อยอดสู่การผลิตระดับอุตสาหกรรมต่อไป นอกจากนี้แล้วการมีประจุลบจำนวนมากของ POS จะช่วยยับยั้งการเจริญของเชื้อจุลินทรีย์ที่อาจปนเปื้อนระหว่างกระบวนการผลิตผลไม้สดตัดแต่งพร้อมบริโภค การปนเป้อนเชื้อจุลินทรีย์เป็นสาเหตุหนึ่งของการเน่าเสีย ลดค่าทางโภชนาการและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้น POS อาจจะช่วยยืดอายุและรักษาคุณภาพของผลไม้โดยเฉพาะผลไม้ที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบอยู่มาก มีปริมาณน้ำตาลสูงและมีความเป็นกรดต่ำซึ่งเน่าเสียได้ง่ายอย่างแคนตาลูป เมล่อน แตงโม เป็นต้น  โดยผลผลิตหลักที่คาดว่าจะได้จากโครงการนี้คือ องค์ความรู้ที่สามารถตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ Q1/ Q2 จำนวน 1 เรื่อง และเทคโนโลยีการผลิต POS จากกากส้มที่สามารถใช้เป็นต้นแบบในการขยายขนาดการผลิตเป็นระดับ pilot