นักวิจัยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สวทช.) รับทุน Spearhead พัฒนาต้นแบบสารคีเลต 8 ชนิด สู่ธาตุอาหารเสริมแบบ คอกเทล ซึ่งพัฒนาสูตรให้เหมาะกับสัตว์ประเภทต่างๆ ได้ ตอบโจทย์ความต้องการของอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ ในการเพิ่มประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์จากสัตว์ ลดการทิ้งของเสีย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สร้างนวัตกรรมไทยใช้เองในประเทศ ลดการนำเข้า พร้อมส่งต่อเอกชนสู่เชิงพาณิชย์ หวังขยายการใช้ประโยชน์ทั้งไทยและตลาดโลก
ดร.วรายุทธ สะโจมแสง หัวหน้าทีมวิจัยนาโนเทคโนโลยีเพื่อสิ่งเเวดล้อม กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและ การเคลือบนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สวทช.) กล่าวว่า งานวิจัยเรื่อง “การพัฒนา กระบวนการผลิตสารคีเลตของกรดอะมิโนกับโลหะสำหรับใช้เป็นแร่ธาตุอาหารเสริมของสัตว์” ของ นาโนเทค ได้รับทุนจากแผนงานวิจัยและนวัตกรรมขนาดใหญ่เพื่อขับเคลื่อนยุทธศาสตร์การวิจัยและนวัตกรรม 20 ปี (Spearhead ปีงบประมาณ 2562) ภายใต้ชุดโครงการวิจัยเรื่อง “การพัฒนาอุตสาหกรรม การผลิต Functional Ingredients และการประยุกต์” ร่วมกับ ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) เป็นการพัฒนาเทคโนโลยีคีเลชัน และพัฒนาสูตรเป็นธาตุคีเลตรวมของสารคีเลต กรดอะมิโนกับโลหะในระดับกึ่งอุตสาหกรรม ซึ่งในปัจจุบันเป็นสารที่ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ 100%
ในปี พ.ศ. 2562 อุตสาหกรรมอาหารสัตว์ของประเทศไทยมีมูลค่ามากถึง 2.6 แสนล้านบาท และในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา มีการเติบโตสูงถึงร้อยละ 7-10 ต่อปี โดยเป็นการผลิตอาหารสำหรับสัตว์ปีกมากที่สุด 11.4 ล้านตัน รองลงมาคืออาหาร สุกร 5.5 ล้านตัน อาหารสัตว์น้ำ 1 ล้านตัน และอาหารสัตว์เคี้ยวเอื้อง 0.9 ล้านตัน ข้อจำกัดหลักของอุตสาหกรรมนี้คือ สารคีเลตของกรดอะมิโนทั้งหมดต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ไม่สามารถผลิตได้เองในประเทศไทย ทำให้ต้นทุนอาหารสัตว์ สูงขึ้น ส่งผลให้ผู้ผลิตอาหารสัตว์ต้องเลือกใช้ได้เฉพาะกับอาหารเกรดคุณภาพสูงที่ สามารถขายได้ในราคาแพงขึ้นเท่านั้น การใช้ประโยชน์จากสารคีเลตของกรดอะมิโน จึงอยู่ในวงจำกัด
นอกจากนี้ ด้วยข้อจำกัดของสิทธิบัตรการประดิษฐ์สารคีเลตของกรดอะมิโน จากต่างประเทศ ยังส่งผลให้ฟาร์มเลี้ยงสัตว์ในไทยมีแนวโน้มการใช้อาหารสัตว์ ที่มีส่วนผสมคุณภาพต่ำลง เนื่องจากแรงกดดันจากต้นทุนราคาอาหารสัตว์ที่สูงขึ้น การผลิตอาหารสัตว์ส่วนใหญ่ยังคงใช้แร่ธาตุอนินทรีย์ที่อยู่ในรูปเกลือจำพวกซัลเฟต เช่น ทองแดงซัลเฟต แมงกานีสซัลเฟต และเกลือออกไซด์อย่างซิงค์ออกไซด์ เป็นต้น ซึ่งแร่ธาตุในรูปนี้มีการดูดซึมต่ำ สัตว์ไม่สามารถนำไปใช้ในร่างกายให้เกิดประโยชน์ได้เต็มประสิทธิภาพ และยังถูกขับทิ้งเป็นของเสียออกสู่ธรรมชาติอีกด้วย
ดร.วรายุทธ กล่าวว่า ปัจจุบันแนวโน้มการบริโภคผลิตภัณฑ์จากสัตว์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งสุกร ไก่ และสัตว์น้ำ ทำให้ผู้ผลิตจำเป็นต้องหาวิธีการที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ผลผลิตที่คุณภาพดี ต้นทุนต่ำ และเพียงพอต่อความต้องการของตลาด ผลิตภัณฑ์จากสัตว์จะมีคุณภาพดีต้องมาจากสัตว์ที่สุขภาพดี ดังนั้นอาหาร สำหรับสัตว์จึงเป็นปัจจัยสำคัญในการเพิ่มผลผลิตจากสัตว์ ต่างๆ การเสริมแร่ธาตุในรูปสารคีเลตของกรดอะมิโนกับโลหะในอาหารสัตว์ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ซึ่งเป็นวิธีที่เริ่มเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์
ดังนั้นทีมวิจัยจึงได้สังเคราะห์สารคีเลตจากกรดอะมิโน 2 ชนิด ได้แก่ ไกลซีน และเมไทโอนีน และโลหะอีก 4 ชนิด ได้แก่ ทองแดง สังกะสี แมงกานีส และเหล็ก ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารคีเลตแบบน้ำ และสามารถทำเป็นคีเลตแบบผงแห้งด้วยวิธีการทำแห้งแบบพ่นฝอย หรือด้วยการทำแห้งเยือกแข็งแบบสุญญากาศ ทั้งหมด 8 ชนิด คือ ไกลซีนคอปเปอร์คีเลต ไกลซีนซิงค์คีเลต ไกลซีนเฟอรัสคีเลต ไกลซีนแมงกานีสคีเลต เมไทโอนีนคอปเปอร์คีเลต เมไทโอนีนซิงค์คีเลต เมไทโอนีนแมงกานีสคีเลตและเมไทโอนีนเฟอรัสคีเลต
โดยแร่ธาตุรอง (Trace Mineral) ที่จำเป็นในรูปแบบของกรดอะมิโนคีเลต มีความเสถียรสูง ไม่เข้าทำปฏิกิริยากับสารอื่น ทำให้ใช้ประโยชน์ของแร่ธาตุได้ มากขึ้น ลดการขับของเสียทิ้งลง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และเพิ่มกระบวนการ ดูดซึมบริเวณผนังลำไส้ผ่านทางกลไกการดูดซึมกรดอะมิโน สามารถผสมเข้ากันกับ อาหารได้ดี จากผลการทดสอบประสิทธิภาพสารคีเลต เพื่อใช้เป็นแร่ธาตุอาหารเสริม ในกุ้งและปลานิลดำ พบว่า สารคีเลตสามารถเพิ่มการดูดซึมในกุ้งขาวและปลานิลดำ และสามารถใช้ประโยชน์จากแร่ธาตุของสารคีเลตได้ดี แม้มีปริมาณน้อยกว่าแร่ธาตุ อนินทรีย์ถึง 2 เท่า
“จุดเด่นของสารคีเลตที่พัฒนาขึ้นนั้น สามารถยืนยัน การเกิดคีเลตของกรดอะมิโนกับโลหะได้ สารคีเลตมีความคงตัว ในช่วง pH ที่กว้าง ละลายน้ำได้ดี ที่สำคัญ ยังสามารถพัฒนาสูตรเป็นแร่ธาตุคีเลตรวมที่ประกอบไปด้วยแร่ธาตุคีเลตของโลหะต่างๆ เพื่อให้เหมาะสมกับสัตว์แต่ละประเภทได้ เช่น สัตว์บก สัตว์น้ำ สัตว์ปีก สัตว์ที่ให้น้ำนม และสัตว์เลี้ยง เป็นต้น” ดร.วรายุทธ กล่าว
ปัจจุบันงานวิจัยนี้ได้รับอนุสิทธิบัตร 4 เรื่อง และ อยู่ระหว่างการเจรจากับเอกชนในการรับถ่ายทอดเทคโนโลยี ซึ่งหากเกิดการรับการถ่ายทอดเทคโนโลยีคีเลชัน นำไปสู่ การผลิตสารคีเลตได้เองภายในประเทศ จะช่วยลดการนำเข้า สารคีเลตจากต่างประเทศและสามารถแข่งขันในเรื่องราคาและประสิทธิภาพ ที่สามารถทำตลาดได้ทั้งในและต่างประเทศ
| คำว่า คีเลต (Chelate) เป็นคำที่ได้มาจากภาษากรีก คือ Chele ซึ่งมีความหมายว่า “กรงเล็บ” (Claw) ดังนั้นถ้าพิจารณาจากรากศัพท์จะเห็นได้ว่า โลหะประจุบวกถูกจับด้วยลิแกนด์มากกว่าหนึ่งตำแหน่ง ในลิแกนด์หนึ่งตัว ในที่นี้ลิแกนด์คือ กรดอะมิโน ซึ่งการจับโลหะประจุบวกของลิแกนด์สามารถเกิดขึ้นได้ มากว่าหนึ่งตัว ทำให้เกิดโครงสร้างที่เรียกว่า เฮทเทอโร- ไซคลิกริง (Heterocyclic Ring) ระหว่างโลหะประจุบวก กับลิแกนด์ ซึ่งทำให้มีลักษณะคล้ายกับกรงเล็บของ ล็อบสเตอร์ (Lobster) หรือกรงเล็บของปู (Crab) โดย สารลิแกนด์จะยึดจับโลหะประจุบวกให้อยู่ร่วมกันอย่างเหนียวแน่นในรูปของสารคีเลตด้วยพันธะทางเคมีที่แข็งแรง |
Source: นิตยสาร Green Network ฉบับที่ 103 มกราคม-กุมภาพันธ์ 2564 คอลัมน์ Innovation โดย กองบรรณาธิการ