Production and bioactivity assessment of pectic-oligosaccharide from orange juice processing waste and its application in fresh-cut produces

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