"Cello-gum" (เซลโลกัม) นวัตกรรมจากเศษวุ้นมะพร้าวเหลือทิ้ง สู่วัตถุดิบอาหารพันล้าน ผลงานของ ศ.ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ นักวิจัยจากวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาฯ
Cello-gum (เซลโลกัม) ผลิตภัณฑ์ที่มาจากความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจุฬาฯ กับบริษัทอุตสาหกรรมอาหาร อย่าง อำพลฟู้ดส์ ที่แปรเศษวุ้นมะพร้าวเหลือทิ้งนับเป็นตัน ๆ ต่อวัน ให้กลายเป็นสารเติมแต่ง ประสิทธิภาพสูง ที่นำกลับมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง ลดการนำเข้าสารเติมแต่งที่ประเทศไทยต้องจ่ายปีละกว่าหมื่นล้านบาท! ทีมนักวิจัยมั่นใจ ความสำเร็จที่เกิดขึ้นจะเป็นโมเดลให้กับการพัฒนาตามหลักเศรษฐกิจหมุนเวียน (circular economy) ที่จะเพิ่มมูลค่าเศษเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมอาหารและการเกษตร เพื่อสังคม Zero Waste - ที่จะไม่มีอะไรเหลือทิ้งให้ถูกกำจัดด้วยการเผาอีกต่อไป
ศ.ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ ผู้อำนวยการศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT)
"Cello-gum" คืออะไรเซลโลกัม คือผลิตภัณฑ์นาโนเซลลูโลสจากวุ้นมะพร้าว ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีอยู่ในประเทศ เศษวุ้นมะพร้าวที่เหลือทิ้งเป็นขยะจากกระบวนการผลิตวุ้นมะพร้าว ถูกดัดแปลงให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำไปใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหาร ยาและเครื่องสำอาง
ศ.ดร.หทัยกานต์ มนัสปิยะ ผู้อำนวยการศูนย์ความเป็นเลิศด้านเทคโนโลยีปิโตรเคมีและวัสดุ (PETROMAT) และอาจารย์ประจำวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และหนึ่งในผู้ก่อตั้ง บริษัท ไบโอเน็กซ์ จำกัด (BioNext) สตาร์ทอัพภายใต้ชายคา CU Enterprise พร้อมทีมวิจัย ได้แก่ รศ.ดร.ศรุต อำมาตย์โยธิน คุณวรุณ วารัญญานนท์ คุณปิยะวัฒน์ สาธิตวงศ์กุล และ ดร.พงษ์พัฒน์ ศุขวัฒนะกุลคือเจ้าของไอเดียที่นำไปสู่นวัตกรรมดังกล่าว ซึ่งนอกจากจะช่วยแก้โจทย์ปัญหาเรื่องขยะอาหารโดยใช้หลักเศรษฐกิจหมุนเวียนแล้ว ยังเป็นการเพิ่มมูลค่าของเสียจากกระบวนการผลิตอาหารอีกด้วย "สารเติมแต่งที่ทำขึ้นมานี้มีความบริสุทธิ์สูง ปลอดภัย และมีตลาดรองรับ เซลโลกัมจึงเป็นตัวอย่างนวัตกรรมซึ่งมีศักยภาพมากในการพัฒนาสู่อุตสาหกรรม"
เซลโลกัม
วิจัย "แบคทีเรียเซลลูโลส" สู่นวัตกรรมเพิ่มมูลค่าขยะเศษวุ้นมะพร้าวศ.ดร.หทัยกานต์ เล่าว่า จุฬาฯ มีองค์ความรู้ในการนำเอา แบคทีเรียเซลลูโลส มาเข้าสู่กระบวนการทางเคมี โดยใช้โบโอเทคโนโลยีและผลิตเป็นสารเติมแต่ง ซึ่งสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ยาและเครื่องสำอางได้ โดยคุณสมบัติของสารเติมแต่งเหล่านี้ใช้เป็นสารช่วยควบคุมความข้นหนืดของตัวผลิตภัณฑ์และเพิ่มเนื้อในผลิตภัณฑ์
"สารควบคุมความข้นหนืดและทำให้เกิดความคงตัวในอาหารเหลว หรือ food stabilizer มีความสำคัญอย่างมากกับอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอางและยา ยกตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์น้ำนมข้าว ที่ต้องเติมสารเหล่านี้เพื่อรักษาความเป็นคอลลอยด์ ไม่ให้น้ำนมเกิดการแยกชั้น และช่วยเพิ่มเนื้อให้มีลักษณะเหมือนมีเนื้อข้าวอยู่ในผลิตภัณฑ์ เช่นเดียวกับน้ำผลไม้ ที่มักใช้สารเติมแต่งจากเซลลูโลสเป็นสารเพิ่มเนื้อ" ศ.ดร.หทัยกานต์ อธิบาย
ที่ผ่านมา ทีมวิจัยมักใช้แบคทีเรียเซลลูโลสมาขึ้นรูปเป็นเมมเบรน เป็นฟิล์มถนอมอาหาร หรือฉลากต่าง ๆ แต่เมื่อได้รู้จักกับกลุ่มอุตสาหกรรมอาหาร อย่าง บริษัท อำพลฟู้ดส์ โพรเซสซิ่ง จำกัด ซึ่งเป็นผู้ส่งออกวุ้นมะพร้าวในระดับโลก ก็เกิดแนวคิดและความร่วมมือที่จะใช้องค์ความรู้แบคทีเรียเซลลูโลส ในการทำสารเติมแต่งเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มให้เศษวุ้นมะพร้าว
"เมื่อทางบริษัททราบข่าวเกี่ยวกับงานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ออกไป ซึ่งสามารถนำเศษวุ้นมะพร้าว ไปสู่วัสดุอื่น ๆ ที่มีมูลค่าสูงได้ ก็เกิดความสนใจ เพราะเศษวุ้นมะพร้าวที่เหลือจากการผลิตของบริษัทมีเป็นตัน ๆ ทุกวัน ซึ่งปกติแล้ว ก็จะกำจัดโดยการเผาทิ้ง ซึ่งหากนำมาทำเป็นสารเติมแต่งได้ ก็จะช่วยลดการนำเข้าสารเติมแต่งต่าง ๆ ที่ประเทศไทยต้องนำเข้าปีละกว่าหมื่นล้านบาท" ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงที่มาของความร่วมมือในการวิจัยร่วมกันระหว่างจุฬาฯ และบริษัท โครงการวิจัยนี้เป็น 1 ใน 12 โครงการที่ได้ผ่านการคัดเลือกให้เข้ารอบสุดท้ายโครงการปั้นดาวของสำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป. อว.) เมื่อปี พ.ศ. 2563 ซึ่งทำให้ได้รับทุนสนับสนุนการสร้างโรงงงานนำร่อง (pilot plant) เพื่อนำเอาเศษวุ้นมะพร้าวมาผลิตเป็นสารเติมแต่งในอาหาร ยา และเครื่องสำอาง
แบคทีเรียเซลลูโลส จากวุ้นมะพร้าวที่นำมาเข้าสู่กระบวนการทางเคมี
ทำไมวุ้นมะพร้าวจึงเหมาะทำเป็นสารเติมแต่งวุ้นมะพร้าว หรือ Nata de Coco เป็นวัสดุธรรมชาติที่มีลักษณะโครงสร้างทางวิทยาศาสตร์เป็นแบคทีเรียเซลลูโลส (bacterial cellulose, BC) ซึ่งมีคุณสมบัติเด่นหลายประการ เช่น มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี รูพรุนมาก ดูดซับน้ำได้มาก ขึ้นรูปได้ง่าย ย่อยสลายตามธรรมชาติได้ และไม่มีความเป็นพิษ
"เมื่อนำวุ้นมะพร้าวมาใช้เป็นวัสดุผสมหรือสารเติมแต่ง จึงช่วยให้สามารถเพิ่มคุณสมบัติอื่น ๆ เช่น ทำให้อะตอมหรือโมเลกุลของสารอื่น ๆ สามารถยึดเกาะได้ดี และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลาย"
แบคทีเรียที่ใช้ในการผลิตวุ้นมะพร้าวมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า อะซิโตแบคเตอร์ ไซลินัม (Acetobacter xylinum) ซึ่งสามารถเลี้ยงในห้องแล็บได้ โดยเลี้ยงด้วยน้ำตาล และ carbon source
"ที่เรียกว่า "วุ้นมะพร้าว" เพราะใช้ "น้ำมะพร้าว" เป็นอาหารสำหรับแบคทีเรีย เมื่อแบคทีเรียได้รับอาหาร ก็จะขับถ่ายออกมาเป็นไฟเบอร์ ซึ่งไฟเบอร์ตัวนี้แหละที่เป็นเซลลูโลสอย่างดี"
"และเมื่อเทียบกับสารเติมแต่งที่เราต้องนำเข้าจากต่างประเทศแล้ว เซลโลกัมมีความบริสุทธิ์กว่า มีประสิทธิภาพดีกว่า ประหยัดกว่าเพราะใช้ในปริมาณที่น้อยกว่า และมาจากธรรมชาติ (bio resource)" ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงคุณสมบัติของเซลโลกัม ที่โดดเด่นเหนือคู่แข่งในตลาด
นอกจากวุ้นมะพร้าวแล้ว ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวว่าเศษวัสดุทางการเกษตรอื่น ๆ ก็นำมาใช้ทำเซลโลกัมได้เช่นกัน แม้จะให้เซลลูโลสในปริมาณที่น้อยกว่า "วุ้นมะพร้าวให้เซลลูโลสมากกว่าเมื่อเทียบกับเซลลูโลสที่สกัดจากไม้หรือพืชอื่น ๆ เช่น ชานอ้อย หรือมันสำปะหลัง ซึ่งจะได้เซลลูโลสแค่ประมาณ 30% เท่านั้น แต่เราก็สามารถเอาชานอ้อย ข้าวโพด สับปะรด มาเข้ากระบวนการผลิตเป็นเซลโลกัมได้เหมือนกัน เพียงแต่อาจจะต้องมีการพลิกแพลงหรือเพิ่มเติมอีกนิดหน่อย"
ศ.ดร.หทัยกานต์ และผลิตภัณฑ์ "Cello-gum" ที่ได้รับรางวัล
ศ.ดร.หทัยกานต์ และคณะนักวิจัย กับผลิตภัณฑ์ "Cello-gum" ที่ได้รับรางวัล
เส้นทางในอนาคตของ "Cello-gum"นอกจากได้ผ่านเข้ารอบสุดท้ายโครงการปั้นดาวของสำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป. อว.) ปี พ.ศ. 2563 โครงการวิจัยเซลโลกัมยังได้รับรางวัลชนะเลิศจากโครงการ 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 เพื่อทดลองพัฒนางานวิจัย และเสนอโครงการตามบริษัทใหญ่ ๆ ต่อไป
"เราอยากจะทำเป็นโมเดลเหมือนกันคือแทนที่แต่ละโรงงานหรือบริษัทต้องทิ้งหรือกำจัดของเสียทางการเกษตร เราอาจจะนำกลับมาเข้ากระบวนการเพื่อผลิตเป็นพรอดักต์อย่างเซลโลกัม หรืออื่น ๆ ก็จะก่อให้เกิด circular economy หรือเศรษฐกิจหมุนเวียน และเป็น zero waste ด้วย"
ศ.ดร.หทัยกานต์ กล่าวถึงปัจจัยสู่ความสำเร็จที่เกิดขึ้นว่า "สิ่งสำคัญที่สุดคือกำลังเสริม ได้แก่ ผู้ร่วมงานหรือทีมวิจัยที่ดี การส่งเสริมจากพาร์ตเนอร์หรือกลุ่มอุตสาหกรรมที่เราทำงานด้วย เพื่อให้เกิด eco system ที่ดี ให้ธุรกิจอยู่รอดได้อย่างยั่งยืน และก็ต้องไม่ย่อท้อต่ออุปสรรคด้วย"
ปัจจุบัน เซลโลกัม อยู่ในช่วงของการหาผู้ร่วมทุน และความช่วยเหลือในด้านวิศวกรรม ทั้งเรื่องของการออกแบบเครื่องจักรและโรงงานเพื่อพัฒนากำลังการผลิตในรูปแบบของอุตสาหกรรมเต็มตัวในอนาคต พร้อม ๆ กับการทำงานวิจัยอย่างต่อเนื่อง โดยนอกเหนือจากเซลโลกัมแล้ว ทีมวิจัยภายใต้การนำของ ศ.ดร.หทัยกานต์ ยังมีแผนที่จะพัฒนาแบคทีเรียเซลลูโลสเพื่อใช้เป็น binder ในอุตสาหกรรมการตอกยาเม็ด สารเติมแต่งในอาหารเสริม และ hydrogel ในเครื่องสำอาง
"จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยเป็นมหาวิทยาลัยที่สร้างนวัตกรรมเพื่อสังคม และได้รับการจัดอันดับว่าเป็นมหาวิทยาลัยมีชื่อเสียงติด 100 อันดับแรกของโลกด้านชื่อเสียงทางวิชาการ โดย (QS) World University Rankings 2021-2022"