เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรมอาหาร (Food Biotechnology) กำลังมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงตลาดอาหารโลก โดยการนำเทคโนโลยีชีวภาพมาใช้ในกระบวนการผลิตและปรับปรุงอาหาร ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต แต่ยังมีส่วนช่วยในการแก้ไขปัญหาความมั่นคงทางอาหารและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ซึ่งตลาดเทคโนโลยีชีวภาพในอาหารมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีมูลค่าประมาณ 25 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 และคาดว่าจะเติบโตถึง 50 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2027 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยปีละ 10%
เทคนิคการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในอาหาร
1. การหมักด้วยจุลินทรีย์ (Microbial Fermentation) เป็นกระบวนการที่ใช้จุลินทรีย์ในการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของอาหาร เพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการและรสชาติ เช่น
- การหมักถั่วเหลือง เพื่อผลิตเต้าหู้และซอสถั่วเหลือง ซึ่งช่วยลดสารต้านโภชนาการและเพิ่มสารอาหารและเพิ่มสารอาหารที่มีประโยชน์
- โยเกิร์ต ได้จากการหมักนมด้วยแบคทีเรียแล็กติก
- กิมจิ ใช้แบคทีเรียแล็กติกในการหมักผัก
2. การผลิตเอนไซม์ (Enzyme Production) เอนไซม์เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเคมีในกระบวนการผลิตอาหาร ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแปรรูปอาหาร ใช้เอนไซม์ในกระบวนการผลิตน้ำตาลจากแป้ง เช่น
- ขนมปัง เอนไซม์ถูกใช้ในกระบวนการผลิตขนมปังเพื่อย่อยแป้งให้เป็นน้ำตาลที่ยีสต์สามารถใช้ได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความฟูและเนื้อสัมผัส
- น้ำผลไม้ใส เอนไซม์ Pectinase ถูกใช้ในการผลิตน้ำผลไม้ใสโดยการย่อยเพคตินในผลไม้ ทำให้น้ำผลไม้มีความใสและมีเนื้อสัมผัสที่ดีขึ้น
- โปรตีนไฮโดรไลเสตจากถั่วเขียว การใช้เอนไซม์ในการย่อยโปรตีนจากถั่วเขียวสามารถผลิตโปรตีนไฮโดรไลเสตที่มีคุณสมบัติต้านภูมิแพ้และสามารถใช้เป็นส่วนผสมในอาหารเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการได้
3. การใช้เทคนิคการแก้ไขจีโนม (Genome Editing Techniques) เทคนิคการแก้ไขจีโนม เช่น CRISPR-Cas9 ถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์เพื่อเพิ่มผลผลิตและความต้านทานต่อโรค การแก้ไขจีโนมช่วยให้สามารถพัฒนาพืชที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่แปรปรวน และลดการใช้สารเคมีในเกษตรกรรม เช่น
- มะเขือเทศที่ทนทานต่อโรค การแก้ไขจีโนมของมะเขือเทศเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อโรคและแมลงศัตรูพืช ซึ่งช่วยลดการใช้สารเคมีในการปลูกและเพิ่มผลผลิต
- ข้าวโพดที่มีคุณสมบัติพิเศษ การใช้เทคนิคการแก้ไขจีโนมเพื่อพัฒนา เช่น การเพิ่มปริมาณแป้งหรือโปรตีน ซึ่งสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและอาหารสัตว์
4. การผลิตสารอาหารจากจุลินทรีย์ (Microbial Biotechnology) การใช้จุลินทรีย์ในการผลิตสารอาหาร เช่น
- โปรตีนเซลล์เดียว ที่ได้จากจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ และสาหร่าย ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งโปรตีนทดแทน โปรตีนเซลล์เดียวมีเป็นแหล่งโปรตีนที่ยั่งยืนและมีคุณค่าทางโภชนาการสูง
- วิตามินและกรดอะมิโน จุลินทรีย์ถูกใช้ในการผลิตวิตามินและกรดอะมิโนที่สำคัญ เช่น วิตามินบี 12 และกรดอะมิโนจำเป็น
5. การผลิตอาหารจากเซลล์ (Cellular Agriculture) หรือการเพาะเลี้ยงเซลล์เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตเนื้อสัตว์จากเซลล์สัตว์โดยไม่ต้องใช้การเลี้ยงสัตว์ ช่วยให้สามารถผลิตเนื้อสัตว์ที่มีคุณภาพสูงและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการเลี้ยงสัตว์แบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเทคนิคในการผลิตโปรตีนจากเซลล์พืชและสัตว์เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น
- ผลิตภัณฑ์นมจากเซลล์ (Cellular Dairy Products) ใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการสร้างโปรตีนที่พบในนม เช่น เคซีนและเวย์ โดยไม่ต้องใช้วัวในการผลิตนม
- เนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง (Cultured Meat) เนื้อสัตว์จากเซลล์เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์ในห้องปฏิบัติการ โดยไม่ต้องฆ่าสัตว์จริง ๆ
- ชีสจากเซลล์ (Cellular Cheese) โดยใช้โปรตีนจากเซลล์เพื่อสร้างชีสที่มีคุณสมบัติคล้ายกับชีสที่ผลิตจากนมวัว
- การใช้ AI ในเทคโนโลยีชีวภาพอาหาร เช่น การออกแบบเอนไซม์ใหม่ การหมักที่แม่นยำ และการตรวจสอบความปลอดภัยของอาหาร ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการผลิตอาหาร
- การพัฒนาพืชต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการปรับปรุงพันธุ์พืชให้สามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ภัยแล้งหรือดินเค็ม โดยการใช้เทคโนโลยีนาโนในการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมสารอาหารและป้องกันโรคพืช
- การปรับปรุงคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร นวัตกรรมในกระบวนการแปรรูปอาหาร เช่น การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการพัฒนาเครื่องจักรและเทคนิคการเก็บรักษาใหม่ ๆ ช่วยเพิ่มคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร
- www.semanticscholar.org/paper/9826767b80dd18c2b3534ecdc6eafac7e730007d
- www.semanticscholar.org/paper/d02c4ac559138f532d89b9caac2f4dc0e2e56bd4
- www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10364311/
- www.semanticscholar.org/paper/1c3f0349809e9392bfcd4cbf9ad8aea3bc21f838
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36546356/
- www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8522976/
- www.semanticscholar.org/paper/014ecc15f87c10814382a98077f09cee6e374459
- www.semanticscholar.org/paper/13cc5554ab786ce52cd37dcfca82010ae8c0b8c0
- www.semanticscholar.org/paper/aa8bd06d6259006b11c1ace3710c94404d67ff7d
- www.semanticscholar.org/paper/619c81da4e4a22d723e9c56eb41777fa7998045f
