SynBio in Action | ชีววิทยาสังเคราะห์อยู่ที่ไหน [EP.02]

โลกของเรากำลังเผชิญกับความท้าทาย\หลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ส่งผลกระทบต่อผลผลิตทางการเกษตรอย่างรุนแรง และความต้องการอาหารที่ดีต่อสุขภาพ ปลอดภัย และผลิตขึ้นอย่างยั่งยืนที่เพิ่มมากขึ้น ระบบการผลิตอาหารแบบดั้งเดิมเริ่มจะไม่สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้อย่างเต็มที่ และบ่อยครั้งก็สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ชีววิทยาสังเคราะห์ (Synthetic Biology, SynBio) จึงก้าวเข้ามาเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่จะช่วยเสนอทางออกให้กับปัญหาเหล่านี้ ในบทความนี้ จะยกตัวอย่างอาหารและสารปรุงแต่งที่ผลิตด้วยวิธีทาง SynBio

อาหารจาก SynBio

สารให้ความหวานจาก SynBio ที่ทั้งหวานและดีต่อสุขภาพ

เทคโนโลยี “การหมักอย่างแม่นยำ” (Precision Fermentation) คือเบื้องหลังการผลิตสารให้ความหวานยุคใหม่ โดยเป็นการใช้จุลินทรีย์ เช่น ยีสต์ เป็นโรงงานผลิตสารความหวานที่ต้องการ มีขั้นตอนหลักคือ ค้นหาสารให้ความหวานจากธรรมชาติ เช่น โปรตีนรสหวานจากผลไม้หายาก หรือสารในหญ้าหวาน ถอดรหัสและใส่ยีนที่ควบคุมการสร้างสารนั้นเข้าไปในจุลินทรีย์ นำไปหมักในถังชีวภาพเพื่อให้จุลินทรีย์ผลิตสารให้ความหวานออกมาจำนวนมาก จากนั้นจึงนำไปสกัดและทำให้บริสุทธิ์เพื่อนำไปใช้งาน

• โปรตีนรสหวาน (Sweet Proteins) เช่น บราซซีอิน (Brazzein) ที่สกัดได้จากพืชในแอฟริกา (Pentadiplandra brazzeana) ซึ่งหวานกว่าน้ำตาลหลายร้อยถึงหลายพันเท่า แต่การสกัดโดยตรงจากพืชนั้นให้ผลผลิตน้อยและมีกระบวนการที่ยุ่งยาก¹ SynBio ทำให้เราสามารถผลิตบราซซีอินในปริมาณมากผ่านยีสต์ และยังสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของโปรตีนให้ทนต่อความร้อนหรือค่า pH ที่หลากหลายได้ดีขึ้นอีกด้วย (1) บริษัท Oobli ในต่างประเทศก็นำบราซซีอินมาใช้ในผลิตภัณฑ์ของตนแล้ว (2) นอกจากนี้ยังมี โมเนลลิน (Monellin) และ ทอมาทิน (Thaumatin) ซึ่งก็เป็นโปรตีนรสหวานจัดที่กำลังได้รับความสนใจ (3)

   

• อัลลูโลส (Allulose) เป็นน้ำตาลชนิดหนึ่งที่พบได้ในธรรมชาติในปริมาณน้อยมาก (เช่น ในลูกเกด มะเดื่อ) แต่มีแคลอรี่น้อยกว่าน้ำตาลทรายทั่วไปถึง 70-90% ในขณะที่ยังคงให้ความหวานได้ใกล้เคียงกัน เทคโนโลยีการหมักอย่างแม่นยำช่วยให้สามารถผลิตอัลลูโลสในปริมาณมากพอสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ได้ (4)

   

• น้ำตาลแอลกอฮอล์ (Sugar Alcohols) เช่น ไซลิทอล (Xylitol) และ อิริทริทอล (Erythritol) ซึ่งผลิตผ่านกระบวนการทางจุลินทรีย์ (4) สารกลุ่มนี้ให้แคลอรี่ต่ำกว่าน้ำตาล ไม่ทำให้ฟันผุ และไม่ทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว (5) โดยเฉพาะไซลิทอล การผลิตด้วยวิธีชีวภาพผ่านจุลินทรีย์นั้นถือว่าปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการผลิตด้วยวิธีทางเคมีแบบดั้งเดิมที่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะหนัก (4)

   

• ทากาโทส (Tagatose) เป็นน้ำตาลแคลอรี่ต่ำอีกชนิดหนึ่งที่สามารถผลิตได้โดยใช้แบคทีเรียกรดแลคติก (lactic acid bacteria) (4)

ความก้าวหน้าของ SynBio ไม่ได้หยุดอยู่แค่การผลิตสารให้ความหวานที่มีแคลอรี่ต่ำเท่านั้น แต่ยังมุ่งเน้นไปที่การสร้างความหวานที่ไม่เพียงดีต่อสุขภาพ แต่ยังให้รสชาติที่เป็นธรรมชาติ และผลิตขึ้นมาได้อย่างยั่งยืน ซึ่งตอบโจทย์ความต้องการของผู้บริโภคยุคใหม่ที่ใส่ใจทั้งสุขภาพและสิ่งแวดล้อม (12)

นอกจากนีั SynBio ช่วยให้เราสามารถเข้าถึงสารให้ความหวานจากธรรมชาติที่หายากเหล่านี้ได้ โดยไม่ต้องกังวลเรื่องข้อจำกัดด้านการเกษตรหรือปริมาณการผลิตอีกต่อไป ทำให้จุลินทรีย์กลายเป็น “โรงงานผลิตความหวาน” ที่ทรงประสิทธิภาพและยั่งยืน

โปรตีนทางเลือก

โปรตีนเป็นสารอาหารสำคัญที่ร่างกายขาดไม่ได้ แต่การผลิตเนื้อสัตว์ซึ่งเป็นแหล่งโปรตีนหลักของใครหลายคนในปัจจุบัน กำลังสร้างแรงกดดันมหาศาลต่อโลกของเรา การทำฟาร์มปศุสัตว์แบบดั้งเดิมต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก ทั้งที่ดินผืนใหญ่สำหรับเลี้ยงสัตว์และปลูกพืชอาหารสัตว์ ปริมาณน้ำมหาศาล และยังปล่อยก๊าซเรือนกระจก (โดยเฉพาะก๊าซมีเทนจากวัว) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของภาวะโลกร้อน (6) ในขณะเดียวกัน ความต้องการโปรตีนทั่วโลกก็มีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นตามจำนวนประชากร (7) “โปรตีนทางเลือก” (Alternative Proteins) จึงกลายเป็นคำตอบสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์และผู้ประกอบการทั่วโลกกำลังให้ความสนใจอย่างมาก และ SynBio ก็คือเทคโนโลยีเบื้องหลังที่ทำให้โปรตีนทางเลือกเหล่านี้มีความเป็นไปได้จริงและน่าตื่นเต้นยิ่งขึ้น (7)

โปรตีนทางเลือกที่พัฒนาด้วย SynBio สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้ดังนี้

• โปรตีนจากพืชฉบับเพิ่มประสิทธิภาพ (Upgraded Plant-Based Proteins) โปรตีนจากพืช เช่น ถั่วเหลือง ถั่วลันเตา หรือธัญพืชต่างๆ ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ SynBio เข้ามาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ (Upgrade) ให้โปรตีนเหล่านี้มีคุณสมบัติที่น่าสนใจยิ่งขึ้น (8) นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เทคนิคการตัดต่อยีนเพื่อปรับปรุงรสชาติ เนื้อสัมผัส และคุณค่าทางโภชนาการของโปรตีนจากพืชให้ใกล้เคียงกับเนื้อสัตว์มากขึ้น (7) ตัวอย่างที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือ บริษัท Impossible Foods ที่ใช้ SynBio ในการผลิต “ฮีม” (Heme) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่พบในเลือดสัตว์และทำให้เนื้อมีรสชาติและสีที่เป็นเอกลักษณ์ โดย Impossible Foods ผลิตฮีมจากยีสต์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม ทำให้เบอร์เกอร์จากพืชของพวกเขามีรสชาติ กลิ่น และสีสันที่ชวนให้นึกถึงเนื้อจริงๆ (9) บริษัท Motif FoodWorks ก็เป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่พัฒนาส่วนผสมต่างๆ จาก SynBio เพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัสและรสชาติของอาหารจากพืชให้ดียิ่งขึ้น (10)

   

• เนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง หรือ เนื้อสัตว์จากห้องแล็บ (Cell-Cultured Meat / Lab-Grown Meat) นี่คือการสร้าง “เนื้อสัตว์จริงๆ” ขึ้นมาจากการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์ในห้องปฏิบัติการ โดยไม่จำเป็นต้องเลี้ยงและฆ่าสัตว์ทั้งตัว (7) กระบวนการนี้เริ่มต้นจากการเก็บตัวอย่างเซลล์ต้นกำเนิด (Stem Cells) หรือเซลล์กล้ามเนื้อจำนวนเล็กน้อยจากสัตว์ (เช่น วัว หมู ไก่ หรือปลา) จากนั้นนำเซลล์เหล่านี้ไปเลี้ยงในถังเพาะเลี้ยงเซลล์ (Bioreactor) ที่มีสารอาหารและปัจจัยการเจริญเติบโต (Growth Factors) ที่เหมาะสม เซลล์จะแบ่งตัวเพิ่มจำนวนและพัฒนาไปเป็นเส้นใยกล้ามเนื้อ จนกลายเป็นชิ้นเนื้อที่พร้อมนำไปปรุงอาหารได้ (11) บริษัท UPSIDE Foods และ GOOD Meat (ซึ่งเป็นบริษัทลูกของ Eat Just) เป็นผู้บุกเบิกในวงการนี้ และเป็นสองบริษัทแรกที่ได้รับอนุญาตให้จำหน่ายเนื้อไก่เพาะเลี้ยงแก่ผู้บริโภคในสหรัฐอเมริกา (11) ก่อนหน้านั้น สิงคโปร์ถือเป็นประเทศแรกในโลกที่อนุมัติการขายเนื้อไก่เพาะเลี้ยงจาก Eat Just (12)

   

• โปรตีนจากการหมัก (Fermentation-Derived Proteins) เทคโนโลยีการหมักถูกนำมาใช้เพื่อผลิตโปรตีนในสองรูปแบบหลักๆ ได้แก่ การหมักอย่างแม่นยำ (Precision Fermentation) คล้ายกับการผลิตสารให้ความหวาน คือการใช้จุลินทรีย์ (เช่น ยีสต์ เชื้อรา หรือแบคทีเรีย) ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ผลิตโปรตีนจำเพาะชนิดใดชนิดหนึ่งออกมา (13) ตัวอย่างเช่น บริษัท Perfect Day ที่ใช้การหมักอย่างแม่นยำในการผลิตโปรตีนนม (เช่น เคซีนและเวย์) ที่เหมือนกับโปรตีนในนมวัว แต่ไม่ต้องใช้วัวแม้แต่ตัวเดียว โปรตีนเหล่านี้สามารถนำไปทำไอศกรีม ชีส โยเกิร์ต และผลิตภัณฑ์นมอื่นๆ ได้ (13) นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาการผลิตโปรตีนไข่โดยไม่ต้องพึ่งแม่ไก่อีกด้วย (14)

   

• การหมักชีวมวล (Biomass Fermentation) วิธีนี้เน้นการใช้จุลินทรีย์ที่มีโปรตีนสูงและเจริญเติบโตได้รวดเร็ว มาเป็นส่วนผสมหลักของอาหารโดยตรง (15)  ตัวอย่างคือ Quorn ซึ่งใช้ไมโคโปรตีน (Mycoprotein) ที่ได้จากการหมักเชื้อราชนิดหนึ่ง (15)  อีกบริษัทที่น่าสนใจคือ Nature’s Fynd ที่ค้นพบเชื้อรา Fusarium strain flavolapis จากน้ำพุร้อนในอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตน สหรัฐอเมริกา และนำมาผลิตเป็นโปรตีนที่เรียกว่า “Fy protein” ซึ่งมีคุณค่าทางโภชนาการสูงและสามารถนำไปทำผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย เช่น ครีมชีส หรือนักเก็ตจากพืช (16)

การเกิดขึ้นของโปรตีนทางเลือกเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงการแทนที่เนื้อสัตว์แบบเดิมๆ แต่เป็นการกระจายแหล่งโปรตีน (Protein Diversification) ให้มีความหลากหลายมากขึ้น SynBio ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราสร้างโปรตีนที่เลียนแบบของเดิมได้ แต่ยังเปิดโอกาสให้เราค้นพบและพัฒนาแหล่งโปรตีนใหม่ๆ ที่มีคุณลักษณะเฉพาะตัวและมีประโยชน์แตกต่างกันไป เช่น โปรตีน Fy ของ Nature’s Fynd ที่มาจากสิ่งมีชีวิตทนความร้อนสูง (extremophiles) (16) หรือการปรับปรุงโปรตีนจากพืชให้มีคุณค่าทางโภชนาการมากขึ้น มีองค์ประกอบกรดอะมิโนที่ครบถ้วนสมบูรณ์และย่อยง่ายขึ้น (8)

โปรตีนทางเลือกทั้งสามกลุ่มนี้ไม่ได้แยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง แต่มีความสัมพันธ์และส่งเสริมซึ่งกันและกัน (6) ส่วนผสมที่ได้จากการหมักอย่างแม่นยำ เช่น รสชาติ ไขมัน หรือโปรตีนจำเพาะอย่างฮีม สามารถนำไปใช้เพิ่มคุณภาพให้กับผลิตภัณฑ์จากพืชหรือเป็นส่วนประกอบสำคัญในอาหารเลี้ยงเซลล์สำหรับเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงได้ (17) โปรตีนที่ได้จากการหมักชีวมวลก็สามารถนำไปผสมกับโปรตีนจากพืชเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ที่มีเนื้อสัมผัสและคุณค่าทางโภชนาการที่ดีขึ้น (6) ความเชื่อมโยงเหล่านี้จะยิ่งผลักดันนวัตกรรมในวงการโปรตีนทางเลือกให้ก้าวหน้าไปอีกขั้น

วิตามิน

ความจริงแล้ว จุลินทรีย์หลายชนิด เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ และเชื้อรา มีความสามารถในการสังเคราะห์วิตามินบางชนิดได้เองตามธรรมชาติอยู่แล้ว (18)  นักวิจัย SynBio จึงได้นำความสามารถนี้มาต่อยอด โดยใช้เทคนิคทางวิศวกรรมเมแทบอลิซึม (Metabolic Engineering) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ SynBio เพื่อออกแบบ จุลินทรีย์เหล่านี้ให้กลายเป็น “โรงงานผลิตวิตามิน” ที่มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น เมื่อได้จุลินทรีย์ที่ผ่านการปรับปรุงแล้ว ก็นำไปเลี้ยงในถังหมักขนาดใหญ่ภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างเหมาะสม ทั้งอุณหภูมิ ค่า pH ปริมาณออกซิเจน และชนิดของสารอาหาร เพื่อให้จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถผลิตวิตามินออกมาได้ในปริมาณสูงสุด (5)(6) กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ทำให้ได้วิตามินที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่ยังช่วยลดต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเทียบกับวิธีการผลิตแบบเดิมๆ SynBio สามารถนำมาใช้ผลิตวิตามินได้หลากหลายชนิด ทั้งวิตามินที่ละลายในน้ำและวิตามินที่ละลายในไขมัน ตัวอย่างเช่น

• วิตามิน B2 (Riboflavin) เป็นวิตามินที่ผลิตในเชิงอุตสาหกรรมโดยใช้จุลินทรีย์อย่าง Ashbya gossypii หรือ Bacillus subtilis มาเป็นเวลานานแล้ว (19) Riboflavin มักถูกใช้เป็นอาหารเสริมและเป็นวัตถุเจือปนอาหารเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการและให้สีเหลืองตามธรรมชาติแก่อาหาร เช่น ผลิตภัณฑ์นม ซอส อาหารเด็ก และเครื่องดื่มชูกำลัง (20)

   

• วิตามิน B12 (Cobalamin) ผลิตโดยใช้แบคทีเรีย เช่น Pseudomonas denitrificans หรือ Propionibacterium shermanii (21) วิตามิน B12 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของระบบประสาทและการสร้างเม็ดเลือดแดง

   

• วิตามิน C (Ascorbic Acid) สามารถผลิตได้ผ่านกระบวนการหมักแบบสองขั้นตอน (two-step fermentation) หรือหนึ่งขั้นตอน (one-step fermentation) โดยใช้จุลินทรีย์ เช่น Ketogulonicigenium vulgare ร่วมกับ Bacillus megaterium หรือการใช้ Erwinia sp. ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม (22)(23)

   

• วิตามิน K2 การผลิตวิตามิน K2 ในระดับอุตสาหกรรมผ่านกระบวนการหมักก็ประสบความสำเร็จแล้วเช่นกัน (24)

   

• วิตามิน B อื่นๆ รวมถึงวิตามิน B1 (Thiamine), B3 (Niacin), B5 (Pantothenic acid), B6 (Pyridoxine), B7 (Biotin), และ B9 (Folate) ก็มีการวิจัยและพัฒนาการผลิตผ่านจุลินทรีย์ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมอย่างต่อเนื่อง (25)

การผลิตวิตามินบี 12 ด้วยกระบวนการหมักโดยใช้ Pseudomonas denitrificans
หรือ Propionibacterium shermanii

(ภาพจาก Fermentative production of vitamin B12 by Propionibacterium shermanii and Pseudomonas denitrificans and its promising health benefits: A review – Tripathi – 2024 – Food Science & Nutrition – Wiley Online Library)

นอกจากการผลิตวิตามินในรูปแบบบริสุทธิ์เพื่อใช้เป็นอาหารเสริมหรือส่วนผสมแล้ว SynBio ยังมีบทบาทในการเพิ่มปริมาณวิตามินในอาหารโดยตรงผ่านกระบวนการหมัก เช่น การใช้วิศวกรรมจุลินทรีย์ที่ใช้ในการหมักโยเกิร์ตหรือชีส ให้สามารถผลิตวิตามินบางชนิดได้มากขึ้นในระหว่างกระบวนการหมักนั้นเอง (26) ทำให้ผลิตภัณฑ์อาหารหมักเหล่านั้นมีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้นโดยธรรมชาติ นี่คือการเปลี่ยนจากการเติมวิตามินจากภายนอก มาเป็นการสร้างวิตามินจากภายในตัวอาหารเอง ซึ่งเป็นแนวทางที่บูรณาการและอาจเป็นที่ยอมรับของผู้บริโภคได้ง่ายกว่า

เนรมิตรสชาติ สีสัน และยืดอายุอาหารด้วยจุลินทรีย์ 

การผลิตสารปรุงแต่งอาหารแบบดั้งเดิมมักอาศัยการสังเคราะห์ทางเคมี (27) หรือการสกัดจากพืชและสัตว์ (28) ซึ่งอาจมีข้อจำกัดหลายประการ เช่น ต้นทุนสูง ความไม่แน่นอนของวัตถุดิบ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หรือความกังวลของผู้บริโภคเกี่ยวกับสารเคมีตกค้าง (27) SynBio โดยเฉพาะการหมักอย่างแม่นยำได้เสนอทางเลือกใหม่ในการผลิตสารปรุงแต่งเหล่านี้จากจุลินทรีย์ ซึ่งถือเป็นกระบวนการที่เป็นธรรมชาติและยั่งยืนกว่า (7)

• การผลิตสารให้กลิ่นรส (Flavor Production) จุลินทรีย์หลากหลายชนิด ทั้งยีสต์ เชื้อรา และแบคทีเรีย สามารถถูก “ออกแบบ” ให้ผลิตสารประกอบที่ให้กลิ่นรสต่างๆ ได้อย่างน่าทึ่ง เช่น กลิ่นผลไม้ (ส้ม สตรอว์เบอร์รี) กลิ่นดอกไม้ กลิ่นคาราเมล หรือแม้กระทั่งกลิ่นวานิลลา (27)  ที่น่าสนใจคือ กระบวนการหมักนี้สามารถใช้วัตถุดิบราคาถูกหรือของเหลือทิ้งจากการเกษตร เช่น กากผักผลไม้ หรือรำข้าว มาเป็นอาหารให้จุลินทรีย์ได้อีกด้วย (27)  ตัวอย่างเช่น วานิลลิน (Vanillin) ซึ่งเป็นสารให้กลิ่นวานิลลาที่สำคัญในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม สามารถผลิตได้จากยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม บริษัท Evolva และ Conagen เป็นตัวอย่างของบริษัทที่ใช้เทคโนโลยีนี้ในการผลิตวานิลลินและสารให้กลิ่นรสอื่นๆ อีกหลายชนิด (29)(30) อีกตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดก็คือ ฮีม (Heme) ที่เริ่มมีการนำมาใช้เพื่อสร้างกลิ่นรสของเนื้อให้กับโปรตีนทางเลือก (17)

   

• การผลิตสีผสมอาหาร (Colorant Production) แทนที่จะใช้สีสังเคราะห์ที่อาจมีข้อกังวลด้านความปลอดภัย หรือสีจากธรรมชาติที่อาจสกัดได้ยากและมีราคาแพง SynBio ช่วยให้เราสามารถผลิตสีผสมอาหารจากจุลินทรีย์ได้ จุลินทรีย์หลายชนิดมีความสามารถในการผลิตเม็ดสี (Pigments) ตามธรรมชาติอยู่แล้ว เช่น สีแดง ส้ม เหลือง หรือแม้กระทั่งสีน้ำเงิน ตัวอย่างเช่น สีแดงจากเชื้อรา Monascus purpureus, เบต้าแคโรทีน (ให้สีส้มแดง) จากเชื้อรา Blakeslea trispora หรือสาหร่าย Dunaliella salina, และ Pyocyanin ให้สีน้ำเงิน จาก Pseudomonas aeruginosa (31) การผลิตด้วยการหมักอย่างแม่นยำช่วยให้ได้สีที่มีความสม่ำเสมอ ปริมาณมาก เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และอาจปลอดภัยกว่าสีสังเคราะห์บางชนิด (3)

   

• การผลิตสารกันเสียจากธรรมชาติ (Biopreservation) SynBio ยังสามารถนำมาใช้ในการผลิตสารกันเสียจากธรรมชาติ หรือที่เรียกว่า “การถนอมอาหารด้วยวิธีชีวภาพ” โดยการใช้จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ หรือสารที่จุลินทรีย์เหล่านั้นผลิตขึ้น เช่น แบคเทอริโอซิน (Bacteriocins) ซึ่งเป็นโปรตีนขนาดเล็กที่มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเน่าเสียหรือก่อโรค มาช่วยยืดอายุการเก็บรักษาอาหารและเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้บริโภค (32)

องค์ประกอบทางเคมีของแบคเทอริโอซิน (Bacteriocins)

(ภาพจาก Bacteriocin – Wikipedia)

ชีววิทยาสังเคราะห์ หรือ SynBio กำลังเปิดศักราชใหม่ให้กับอุตสาหกรรมอาหารและโภชนาการอย่างแท้จริง ด้วยศักยภาพในการสร้างสรรค์ส่วนผสมอาหารที่หลากหลาย ตั้งแต่สารให้ความหวานที่ดีต่อสุขภาพ โปรตีนทางเลือกที่ยั่งยืน วิตามินที่ผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไปจนถึงสารปรุงแต่งรสชาติและสีสันจากธรรมชาติที่ปลอดภัยและน่าดึงดูดใจ  เทคโนโลยีนี้ไม่ได้เป็นเพียงความฝันของนักวิทยาศาสตร์อีกต่อไป แต่กำลังกลายเป็นความจริงที่จับต้องได้มากขึ้นเรื่อยๆ และมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อวิธีที่เราผลิต บริโภค และคิดเกี่ยวกับอาหารในอนาคตอย่างลึกซึ้ง

อย่างไรก็ตาม การเดินทางของ SynBio ในอุตสาหกรรมอาหารยังคงต้องเผชิญกับความท้าทายอีกหลายด้าน ทั้งการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ การพัฒนากฎหมายและข้อบังคับที่เหมาะสมและทันต่อการเปลี่ยนแปลง การสร้างความเข้าใจและการยอมรับจากผู้บริโภค รวมถึงการจัดการกับประเด็นทางจริยธรรม ต้นทุน และการเข้าถึงเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์อย่างเป็นธรรม การก้าวข้ามอุปสรรคเหล่านี้จำเป็นต้องอาศัยความร่วมมือจากทุกภาคส่วน ทั้งนักวิจัย ผู้ประกอบการ ภาครัฐ และที่สำคัญที่สุดคือผู้บริโภคเอง

SynBio ไม่ได้เป็นเพียง “อาหารแห่งอนาคต” ที่เราตั้งตารอคอย แต่เป็นความหวังในการเผชิญหน้ากับความท้าทายด้านอาหารและโภชนาการที่โลกกำลังเผชิญอยู่ หากเราสามารถนำศักยภาพของ SynBio มาใช้ได้อย่างชาญฉลาดและมีความรับผิดชอบ เทคโนโลยีนี้ก็อาจจะเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญที่นำไปสู่ระบบอาหารที่ยั่งยืน ปลอดภัย และเพียงพอสำหรับทุกคนบนโลกใบนี้ได้อย่างแท้จริง

References

1. Protein-based sweeteners as sugar substitutes [Internet]. Fraunhofer-Gesellschaft. 2024 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2024/december-2024/protein-based-sweeteners-as-sugar-substitutes.html
2. Morell C. How are sweet proteins made? The process of precision fermentation explained [Internet]. Oobli. 2023 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://oobli.com/blogs/news/how-are-sweet-proteins-made
3. Hinds T. What’s new on our Periodic Table of Precision Fermentation? [Internet]. Rethinkx.com. RethinkX; 2025 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.rethinkx.com/blog/whats-new-on-the-periodic-table-april-2025
4. Awofe AH, Monioluwa LA, Wuraola AB, Oluyemisi OF. Microbial production of sweeteners and their industrial applications: Current status and future prospects. Sci World J [Internet]. 2025;20(1):186–96. Available from: https://www.ajol.info/index.php/swj/article/view/295344/277883
5. Powell J. Low-calorie sweeteners [Internet]. The Nutrition Source. 2013 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://nutritionsource.hsph.harvard.edu/healthy-drinks/artificial-sweeteners/
6. Environmental impacts of alternative proteins [Internet]. The Good Food Institute. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://gfi.org/resource/environmental-impacts-of-alternative-proteins/
7. Uppal R. Global synthetic biology in agriculture and food market: Revolutionizing the future of food production [Internet]. International Defense Security & Technology. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://idstch.com/technology/biosciences/global-synthetic-biology-in-agriculture-and-food-market-revolutionizing-the-future-of-food-production/
8. Zhang D, Xu F, Wang F, Le L, Pu L. Synthetic biology and artificial intelligence in crop improvement. Plant Commun [Internet]. 2025;6(2):101220. Available from: http://dx.doi.org/1016/j.xplc.2024.101220
9. Impossiblefoods.com. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://faq.impossiblefoods.com/hc/en-us/articles/360034767354-How-do-you-make-heme
10. Madewithmotif.com. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://madewithmotif.com/ingredientwerks/
11. Congress.gov. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.congress.gov/crs-product/R47697
12. BBC News. Singapore approves lab-grown “chicken” meat. BBC [Internet]. 2020 Dec 2 [cited 2025 Jun 20]; Available from: https://www.bbc.com/news/business-55155741
13. Synthetic biology: The future of food or a Pandora’s box [Internet]. Digicomply.com. SGS Société Générale de Surveillance SA; 2025 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.digicomply.com/blog/synthetic-biology-the-future-of-food-or-a-pandoras-box
14. CSIRO. Reimagining food using fermentation. [cited 2025 Jun 20]; Available from: https://www.csiro.au/en/about/challenges-missions/Future-protein-mission/Novel-protein-production-systems/Precision-fermentation
15. Mount H. What is fermentation for alternative proteins? [Internet]. The Good Food Institute. 2021 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://gfi.org/fermentation/
16. Fynd N. Frequently asked questions [Internet]. Nature’s Fynd. #creator; 2020 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.naturesfynd.com/faq
17. Impossiblefoods.com. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://impossiblefoods.com/blog/innovation-for-the-sake-of-the-planet
18. Fermentation for vitamin biosynthesis – BOC sciences [Internet]. Bocsci.com. 2025 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://bio-fermen.bocsci.com/services/fermentation-for-vitamins.html
19. Averianova LA, Balabanova LA, Son OM, Podvolotskaya AB, Tekutyeva LA. Production of vitamin B2 (riboflavin) by microorganisms: An overview. Front Bioeng Biotechnol [Internet]. 2020;8:570828. Available from: http://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2020.570828
20. Rana B, Bhattacharyya M, Patni B, Arya M, Joshi GK. The realm of microbial pigments in the food color market. Front Sustain Food Syst [Internet]. 2021;5. Available from: http://dx.doi.org/10.3389/fsufs.2021.603892
21. Tripathi A, Pandey VK, Panesar PS, Taufeeq A, Mishra H, Rustagi S, et al. Fermentative production of vitamin B12 by Propionibacterium shermanii and Pseudomonas denitrificans and its promising health benefits: A review. Food Sci Nutr [Internet]. 2024;12(11):8675–91. Available from: http://dx.doi.org/10.1002/fsn3.4428
22. Zhang Q, Lyu S. Microbial interactions in a vitamin C industrial fermentation system: Novel insights and perspectives. Appl Environ Microbiol [Internet]. 2022;88(18):e0121222. Available from: http://dx.doi.org/10.1128/aem.01212-22
23. Hardy K, Van De Pol H, Grindley J, Payton MA. Production of a vitamin c precursor using genetically modified organisms. World Patent. 1987000863:A1, 1987.
24. Frontiers [Internet]. Frontiersin.org. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.frontiersin.org/research-topics/24105/synthetic-biology-for-future-food-challenges
25. Wang Y, Liu L, Jin Z, Zhang D. Microbial cell factories for green production of vitamins. Front Bioeng Biotechnol [Internet]. 2021;9:661562. Available from: http://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2021.661562
26. Genscript.com. [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://www.genscript.com/applications-of-synthetic-biology-in-food-industry-and-agriculture.html
27. Melini F, Melini V. Role of microbial fermentation in the bio-production of food aroma compounds from vegetable waste. Fermentation [Internet]. 2024;10(3):132. Available from: http://dx.doi.org/10.3390/fermentation10030132
28. Silva MM, Reboredo FH, Lidon FC. Food colour additives: A synoptical overview on their chemical properties, applications in food products, and health side effects. Foods [Internet]. 2022;11(3):379. Available from: http://dx.doi.org/10.3390/foods11030379
29. Goldsmith N, Hansen EH, Meyer J-P, Brianza F. Process for producing vanillin. World Patent. 2015121379:A3, 2015.
30. Conagen. Conagen is fermenting vanilla: Sustainable. Commercial. Accessible. Natural [Internet]. Conagen, Inc. 2019 [cited 2025 Jun 20]. Available from: https://conagen.com/conagen-is-fermenting-vanilla-to-make-accessible-natural-sustainable-commercial-vanillin-solutions-to-brands-and-manufacturers-for-use-in-global-products/
31. Yangilar F, Yildiz PO. Microbial pigments and the important for food industry. Erzincan Üniv fen bilim enst derg [Internet]. 2016;9(2). Available from: http://dx.doi.org/10.18185/eufbed.55880
32. Bhattacharya D, Nanda PK, Pateiro M, Lorenzo JM, Dhar P, Das AK. Lactic acid bacteria and bacteriocins: Novel biotechnological approach for biopreservation of meat and meat products. Microorganisms [Internet]. 2022;10(10):2058. Available from: http://dx.doi.org/10.3390/microorganisms10102058