โปรตีนเซลล์เดียว: อาหารแห่งอนาคตเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
อนาคตภายในปี พ.ศ. 2593 คาดการณ์ว่าโลกจะต้องผลิตอาหารเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 70 และต้องผลิตเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์นมให้ได้ปริมาณ 1,250 ล้านตันต่อปี เพื่อตอบสนองความต้องการของประชากรโลกที่เพิ่มขึ้น แต่นั่นย่อมหมายถึงการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่มากขึ้นอย่างมหาศาลจากภาคการเกษตร ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อสภาพภูมิอากาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่จะดีกว่าหรือไม่ หากเรามีวิธีการผลิตโปรตีนคุณภาพสูงโดยไม่ทำลายสิ่งแวดล้อมหรือสัตว์ ดังนั้น “โปรตีนเซลล์เดียว (Single Cell Protein; SCP)” จึงเป็นทางออกหนึ่งที่จะช่วยแก้ปัญหาและตอบสนองความต้องการนี้ได้
การผลิตโปรตีนเซลล์เดียว
ขั้นตอนการผลิตโปรตีนเซลล์เดียว ประกอบด้วย 1) การเตรียมอาหารสำหรับเพาะเลี้ยง การผลิตเพื่อการบริโภคของมนุษย์นั้นจำเป็นต้องใช้วัตถุดิบหรือส่วนผสมที่เป็นเกรดอาหาร (Food grade) ส่วนการผลิตอาหารสัตว์สามารถใช้ส่วนเหลือทิ้ง (By-products) หรือของเสีย (Wastes) ได้ 2) การเพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะที่เหมาะสมของจุลินทรีย์นั้นๆ 3) การแยก การทำให้เซลล์แตก และการทำให้เข้มข้น และบางกรณีอาจมีขั้นตอนที่ 4) การทำแห้งหรือการทำให้อยู่ในรูปแบบที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นส่วนผสม (Ingredients) หรือผลิตภัณฑ์
แหล่งที่มาและคุณค่าทางอาหารของโปรตีนเซลล์เดียว
โปรตีนเซลล์เดียวจัดเป็นแหล่งอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูงกว่าโปรตีนจากพืชและแมลง เนื่องจากมีไขมันต่ำ มีกรดอะมิโนจำเป็นครบถ้วน อีกทั้งยังมีใยอาหาร แร่ธาตุ (ทองแดง สังกะสี ซีลีเนียม แมงกานีส และฟอสฟอรัส) รวมถึงวิตามิน (ไรโบฟลาวิน กรดโฟลิก ไบโอติน วิตามินซี และวิตามินดี) นอกจากนี้ โปรตีนเซลล์เดียวบางชนิดยังประกอบด้วยกลุ่มเส้นใยมัยคอโปรตีน (Mycoprotein) ที่พันกัน ซึ่งส่งผลให้เกิดเนื้อสัมผัสและสมบัติทางประสาทสัมผัสที่คล้ายกับเนื้อสัตว์ และโปรตีนเซลล์เดียวยังมีกระบวนการผลิตที่ง่ายกว่าและใช้ต้นทุนต่ำกว่าการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง โดยโปรตีนเซลล์เดียวที่วางจำหน่ายในท้องตลาดสามารถผลิตได้จากจุลินทรีย์กลุ่มต่อไปนี้
-โปรตีนเซลล์เดียวจากสาหร่าย
-โปรตีนเซลล์เดียวจากเชื้อราและยีสต์
-โปรตีนเซลล์เดียวจากแบคทีเรีย
ความท้าทายในการผลิตโปรตีนเซลล์เดียว
แม้ว่าโปรตีนเซลล์เดียวจะเป็นโปรตีนทางเลือกที่น่าสนใจ ทั้งในแง่ของความยั่งยืนและสิ่งแวดล้อม ตลอดจนคุณค่าทางสารอาหาร แต่ความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์จากโปรตีนเซลล์เดียวยังเป็นเรื่องที่จำเป็นต้องพิจารณาทั้งในแง่ของกระบวนการผลิตและการบริโภค โดยการผลิตโปรตีนเซลล์เดียวจะต้องคำนึงถึงการจัดการหรือกำจัดสารอื่นๆ ที่จุลินทรีย์ผลิตขึ้นในระหว่างการเจริญ เช่น โปรตีนเซลล์เดียวจากเชื้อราอาจเกิดการปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อรา (Mycotoxin) โปรตีนเซลล์เดียวจากแบคทีเรียอาจเกิดการปนเปื้อนของกรดนิวคลีอิกที่ทำให้เกิดโรคเกาต์และนิ่ว ส่วนโปรตีนจากสาหร่ายควรมีกระบวนการทำให้เซลล์แตกก่อนเพื่อให้การดูดซึมสารอาหารมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากร่างกายมนุษย์ไม่สามารถย่อยผนังเซลล์ของสาหร่ายได้ อีกทั้งการยอมรับของผู้บริโภคต่อโปรตีนเซลล์เดียวก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่มีความสำคัญ ซึ่งต้องสร้างการยอมรับทั้งในแง่ของคุณค่าทางโภชนาการและประโยชน์ต่อสุขภาพ
By: Pinpanit Boonchuay, Ph.D.
Research and Development | Food Innovation and Packaging Center (FIN)
Chiang Mai University | fininfo.fin@gmail.com
Assoc. Prof. Yuthana Phimolsiripol, Ph.D.
Dean | Faculty of Agro-Industry| Chiang Mai University
yuthana.p@cmu.ac.th
By 2050, it is projected that the world will need to increase food production by 70%, producing 1,250 million tons of meat and dairy products annually to meet the demands of the growing global population. However, this unavoidably leads to a significant rise in greenhouse gas emissions from agriculture, which has a direct impact on the climate. Wouldn’t it be better if we had a way to produce high-quality protein without harming the environment or animals? Therefore, “Single Cell Protein (SCP)” is one potential solution for addressing this issue and meeting these needs.
The Production of Single-Cell Proteins
Producing single-cell proteins involves several steps, including 1) Preparation of the cultivation medium: For human consumption, it is necessary to use food-grade raw materials or ingredients. For animal feed production, by-products or waste can be used. 2) Cultivation under optimal conditions for the specific microorganism. 3) Separation, cell disruption, and concentration. In some cases, there may also be a fourth step: 4) Drying or converting the product into a suitable form, whether as ingredients or final products.
Sources and Nutritional Value of Single Cell Proteins
-Single-cell proteins from algae
-Single-cell proteins from fungi and yeast
-Single-cell proteins from bacteria
Challenges in Single cell protein Production
While single-cell protein represents an attractive alternative protein source in terms of sustainability, environmental impact, and nutritional value, the safety of single-cell protein products remains a critical concern regarding production processes and consumption. The single-cell protein production must address the management or removal of by-products produced by microorganisms during cultivation. For instance, single-cell protein derived from fungi may be contaminated with mycotoxins, while protein from bacteria might contain nucleic acids that could cause gout and kidney stones. Algae-based proteins require cell disruption processes to enhance nutrient absorption, as the human body cannot digest algal cell walls effectively. Consumer acceptance is also a key factor, necessitating recognition of both nutritional value and health benefits.