เรื่องโดย รวิศ ทัศคร
หลังจากที่ตอนแรกเราได้ทำความเข้าใจกับหลักการ Zero Waste และแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนกันไปแล้ว ฉบับนี้จะพาไปเจาะลึกกันต่อว่า ในโลกของอุตสาหกรรมอาหารยุคใหม่ เทคโนโลยีชีวภาพและเทคโนโลยีดิจิทัลกำลังเข้ามามีบทบาทอย่างไรในการยกระดับการผลิตให้มีประสิทธิภาพสูงสุด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และยั่งยืน
อุตสาหกรรมอาหารกำลังพยายามลดการพึ่งพาเนื้อสัตว์แบบดั้งเดิมที่ใช้ทรัพยากรสูง โดยหันมาพัฒนาโปรตีนทางเลือกซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน ได้แก่ โปรตีนอัจฉริยะจากพืช (plant-based smart protein) วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรอย่างรำข้าวสาลี รำข้าว กากเมล็ดพืช และกากผลไม้ซึ่งมีเส้นใยและโปรตีนสูง นำมาผ่านกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพและกระบวนการหมักเพื่อสร้างโปรตีนอัจฉริยะจากพืชที่มีคุณสมบัติในการสร้างเนื้อสัมผัสเลียนแบบเนื้อสัตว์ แนวทางนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนวัตถุดิบ แต่ยังเป็นการจัดการขยะการเกษตรที่มักถูกเผาทิ้งและก่อให้เกิดมลพิษ
เนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง (cultivated meat) เป็นนวัตกรรมที่ใช้ทรัพยากรที่ดินและน้ำลดลงถึงร้อยละ 90-95 และ 78-96 ตามลำดับ รวมถึงลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกได้ร้อยละ 80-90 เมื่อเทียบกับการผลิตเนื้อวัวแบบดั้งเดิม และมีการประยุกต์ใช้แนวคิดเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียน (circular bioeconomy) โดยนำอาหารเลี้ยงเซลล์ที่ใช้แล้วกลับมาผ่านกระบวนการรีไซเคิล หรือนำสารเมตาบอไลต์จากกระบวนการไปใช้เป็นแหล่งไนโตรเจนสำหรับการหมักแบบแม่นยำ (precision fermentation) เพื่อลดของเสียในกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง
โปรตีนทางเลือกอื่น ๆ เช่น โปรตีนจากแมลง พืชน้ำอย่างแหน ผำ ไมคอโปรตีนจากเชื้อรา พวกนี้ใช้พื้นที่และทรัพยากรน้ำน้อยมาก อีกทั้งยังใช้น้ำเสียหรือของเสียจากการเกษตรเป็นแหล่งอาหารในการเพาะเลี้ยงได้ด้วย
เศรษฐกิจหมุนเวียนมีหลักยึดสำคัญคือ ต้องการเปลี่ยนขยะให้เป็นทรัพยากรที่มีมูลค่า ถ้าเรารีวิวผลงานวิจัยตีพิมพ์ต่าง ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จะเห็นงานวิจัยจำนวนมากที่เกี่ยวกับการเพิ่มมูลค่าหรือสกัดสารสำคัญจากของเสียและผลพลอยได้ในอุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้นว่า ในการจัดการกากธัญพืชและกากมอลต์จากอุตสาหกรรมเบียร์ซึ่งเป็นขยะปริมาณมหาศาล ปัจจุบันถูกนำมาผ่านกระบวนการสกัดหรือกระบวนการทำให้แห้งเพื่อผลิตเป็นแป้งเสริมโปรตีนและใยอาหารสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์เบเกอรี่และอาหารว่างเพื่อสุขภาพ นอกจากนี้ยังนำไปหมักเพื่อสร้างสารพรีไบโอติกและเอนไซม์ที่มีประโยชน์
ส่วนในอุตสาหกรรมกาแฟนั้น กากกาแฟ เปลือกเชอร์รีกาแฟ และเยื่อหุ้มเมล็ดที่อุดมไปด้วยเส้นใย โปรตีน และสารต้านอนุมูลอิสระ นักเทคโนโลยีทางอาหารได้ใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่หลายวิธี เช่น การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวด (supercritical CO2) การใช้คลื่นไมโครเวฟ และกระบวนการหมักแบบแห้ง (solid state fermentation) มาเพื่อสกัดสารพอลิฟีนอลและคาเฟอีน นำไปใช้เป็นสารปรุงแต่งอาหารเชิงหน้าที่ สารให้กลิ่นรส (ผ่านปฏิกิริยาเมลลาร์ด) และส่วนผสมในอาหารสัตว์
เรื่องราวยังไม่หมดเพียงเท่านั้น ในวงการอุตสาหกรรมสัตว์น้ำที่มักมีเศษเนื้อ เกล็ด ครีบ ก้าง และชิ้นส่วนต่าง ๆ ของปลาและสัตว์น้ำเหลือทิ้ง อาจใช้กระบวนการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ร่วมกับปฏิกิริยาเมลลาร์ดและการหมักด้วยจุลินทรีย์เพื่อสร้างสารประกอบที่ให้กลิ่นรส เช่น อัลดีไฮด์ คีโตน และเปปไทด์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ สารเหล่านี้ใช้เป็นผงปรุงรสและอาหารฟังก์ชันได้หลากหลาย
ขณะที่เศษผัก ผลไม้ โดยเฉพาะเปลือกกล้วยที่มีสัดส่วนถึงหนึ่งในสามของน้ำหนักกล้วยและก่อให้เกิดแก๊สเรือนกระจกเมื่อถูกทิ้งในหลุมฝังกลบ เอามาสกัดเพกทิน เซลลูโลส และสารต้านอนุมูลอิสระเพื่อใช้ประโยชน์ในรูปแบบแป้งผสม สารทดแทนไขมัน รวมทั้งใช้เป็นหมึกพิมพ์สำหรับเทคโนโลยีการพิมพ์อาหารสามมิติสำหรับผู้ที่มีความต้องการโภชนาการเฉพาะบุคคลได้ด้วย
นอกจากนี้ยังมีการรวมวิศวกรรมระดับนาโนเข้ากับเทคโนโลยีชีวภาพ ตัวอย่างเช่น การประยุกต์ใช้สารสกัดจากขยะการเกษตร (เช่น เปลือกผลไม้ กากกาแฟ) เป็นสารรีดิวซ์เพื่อสังเคราะห์อนุภาคนาโนของโลหะ (เช่น เงิน ทอง) กระบวนการนี้ปลอดภัยกว่าการใช้สารเคมีรุนแรง อนุภาคนาโนที่ได้สามารถนำไปใช้ทำความสะอาดแหล่งน้ำ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสลายสารมลพิษ หรือใช้ในวัสดุบรรจุภัณฑ์เพื่อยืดอายุอาหาร
เมื่อพูดถึงตัวของอาหารแล้ว จะไม่กล่าวถึงบรรจุภัณฑ์อาหารไม่ได้ ทุกคนคงทราบดีอยู่แล้วว่าบรรจุภัณฑ์พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทิ้งสร้างวิกฤตมลพิษระดับโลก อุตสาหกรรมอาหารจึงมีความเคลื่อนไหวมานาน 20–30 ปี เร่งผลักดันนวัตกรรมบรรจุภัณฑ์ทางเลือกตามแนวคิดขยะเหลือศูนย์ (Zero Waste) และเศรษฐกิจหมุนเวียน (circular economy) มาตั้งแต่ยุค 90s และเริ่มใช้จริงมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2000 เช่น บรรจุภัณฑ์จากพอลิเมอร์ชีวภาพ โดยจะสกัดเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส แป้ง และเพกทิน จากของเสียทางการเกษตร เช่น ฟางข้าวสาลี ซังข้าวโพด ชานอ้อย เปลือกทุเรียน เปลือกมันฝรั่ง มาผลิตเป็นฟิล์มหรือถาดชีวภาพ นอกจากนี้ยังมีการใช้เปลือกอัลมอนด์เป็นวัสดุคอมโพสิตร่วมกับพลาสติกพีแอลเอ (polylactic acid) เพื่อผลิตถาดใส่อาหารที่ย่อยสลายเป็นปุ๋ยหมักได้เกินร้อยละ 90 ภายใน 120 วัน
ปัจจุบันมีการพัฒนาฟิล์มและสารเคลือบที่รับประทานได้อย่างแพร่หลาย โดยสร้างฟิล์มบางจากโปรตีน คาร์โบไฮเดรต หรือไขมัน เพื่อเคลือบผิวผัก ผลไม้ และเนื้อสัตว์ ช่วยลดการสูญเสียน้ำ ชะลอการหายใจ และยืดอายุการเก็บรักษาอาหาร นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเป็นบรรจุภัณฑ์แอ็กทิฟ โดยเสริมสารสกัดจากธรรมชาติหรือน้ำมันหอมระเหย เพื่อเพิ่มฤทธิ์ต้านจุลชีพและต้านการเกิดออกซิเดชัน
วัตถุดิบหลักที่นำมาใช้นั้นมาจากวัสดุเหลือทิ้งในอุตสาหกรรมเกษตรและอาหารทะเลที่มีปริมาณมหาศาล เช่น ไคตินและไคโตซานจากเปลือกกุ้งและกระดองปูที่ช่วยต้านแบคทีเรียได้ดีเยี่ยม เพกทินหรือเซลลูโลสจากกากผลไม้ รวมถึงโปรตีนจากกากถั่วเหลืองและถั่วลิสงที่นำมาขึ้นรูปเป็นฟิล์มรักษ์โลกช่วยป้องกันรังสียูวี นอกจากนี้ผลพลอยได้จากการแปรรูปนมอย่างบัตเตอร์มิลก์หรือกากกี (ghee residue) ยังนำมาใช้เป็นสารห่อหุ้มและเสริมโภชนาการ ส่วนซังข้าวโพด เปลือกทุเรียน และกากแอปเปิล ก็นำมาผลิตเป็นหลอดกาแฟที่รับประทานได้และย่อยสลายได้โดยไม่ทิ้งสารพิษตกค้างในสิ่งแวดล้อม
ในบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะใช้เทคโนโลยีจุดคาร์บอน (carbon dot: CD) ซึ่งเป็นวัสดุนาโนที่สังเคราะห์ได้จากขยะอาหาร เช่น กากกาแฟ เปลือกมะเขือม่วง เปลือกกล้วย ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อนำ CD ไปผสมในฟิล์มชีวภาพจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติการป้องกันรังสียูวี การต้านอนุมูลอิสระ และการต้านเชื้อแบคทีเรีย ยิ่งไปกว่านั้นจากคุณสมบัติการเรืองแสงของ CD ยังใช้เป็นเซนเซอร์อัจฉริยะเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของค่า pH ซึ่งบ่งบอกถึงความเน่าเสียของอาหารอย่างเนื้อสัตว์และอาหารทะเลได้แบบเรียลไทม์
พลาสติกทั่วไปย่อยสลายยาก นักวิจัยจึงพัฒนากระบวนการหมักโดยใช้แบคทีเรีย Bacillus megaterium หรือ Cupriavidus necator มาหมักคาร์บอนจากจากน้ำเสียหรือขยะอินทรีย์ให้กลายเป็นพลาสติกชีวภาพอย่างพอลิไฮดรอกซีแอลคาโนเอต (polyhydroxyalkanoates: PHAs) และพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต (polyhydroxybutyrate: PHB) ที่สลายตัวได้ในธรรมชาติ อีกทั้งยังมีการศึกษาเกี่ยวกับจุลินทรีย์สายพันธุ์ Pestalotiopsis microspora ซึ่งเป็นเชื้อราที่มีความสามารถพิเศษในการย่อยสลายพลาสติกพอลิยูรีเทน อาจนำใช้ในการจัดการขยะและพัฒนาเป็นบรรจุภัณฑ์จากเส้นใยเชื้อราที่ย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว
บทบาทของเทคโนโลยีดิจิทัลและ Industry 4.0/5.0 ในอุตสาหกรรมอาหาร
การนำเทคโนโลยีดิจิทัลและปัญญาประดิษฐ์ หรือเอไอ (AI) มาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสิ่งสำคัญที่จะนำไปสู่การการผลิตที่ยั่งยืนและการจัดการขยะให้เป็นศูนย์ ในขณะนี้เอไอและมาชีนเลิร์นนิง (machine learning: ML) เข้ามามีบทบาทในการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อควบคุมคุณภาพ คาดการณ์อายุการเก็บรักษาอาหาร เพื่อลดการสูญเสียอาหารในขั้นตอนโลจิสติกส์ได้ถึงร้อยละ 10-20 นอกจากนี้ยังมีการผสานเอไอเข้ากับเซนเซอร์ต่าง ๆ เช่น จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (e-nose) ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ (e-tongue) และการถ่ายภาพสเปกตรัมเพื่อตรวจจับสิ่งเจือปน สารพิษหรือเชื้อก่อโรคได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
นอกจากนี้อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) และบล็อกเชน (blockchain) ก็มีบทบาทในการตรวจติดตามสภาวะแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความชื้นแบบเรียลไทม์ระหว่างการขนส่ง หากเกิดความผิดปกติ ระบบจะแจ้งเตือนเพื่อแก้ไขได้ทันที ช่วยลดปัญหาอาหารเน่าเสียได้ ส่วนเทคโนโลยีบล็อกเชนช่วยสร้างความโปร่งใสและความสามารถในการสืบย้อนของห่วงโซ่อุปทาน ช่วยติดตามที่มาของสินค้าและตรวจสอบรอยเท้าคาร์บอน ทำให้คู่ค้ามีความมั่นใจในเรื่องการค้าที่เป็นธรรมและการจัดหาอย่างยั่งยืน
นอกจากสองอย่างข้างต้น ยุคนี้ยังมีการใช้เทคโนโลยีฝาแฝดดิจิทัล (digital twin) ซึ่งเป็นแบบจำลองดิจิทัลของกระบวนการผลิตอาหารในโลกเสมือนจริง เช่น กระบวนการหมัก การอบ การแช่แข็ง เพื่อทดลองและปรับปรุงก่อนนำไปใช้จริง เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ลดการใช้พลังงาน และลดความสูญเสียระหว่างการตั้งค่าเครื่องจักรได้อย่างมาก โดยไม่ต้องใช้วัตถุดิบจริง
และยังมีการทดลองการวิเคราะห์ทางประสาทสัมผัสด้วยเทคโนโลยีความจริงเสมือน (VR sensory analysis) เพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมผู้บริโภค โดยการจำลองสภาพแวดล้อมสามมิติที่ใกล้เคียงกับสถานการณ์จริง
เทคโนโลยีนี้ช่วยส่งเสริมการเรียนรู้และสนับสนุนการตัดสินใจเลือกบริโภคอาหารที่ยั่งยืน กระตุ้นให้เกิดพฤติกรรมการบริโภคอย่างมีความรับผิดชอบซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการบรรลุ Sustainable Development Goals เป้าหมายที่ 12
อุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ 5.0 นั้นจะมุ่งเน้นการผสมผสานการทำงานของหุ่นยนต์ ระบบอัตโนมัติ และเซนเซอร์ขั้นสูงเข้ากับการทำงานของมนุษย์ เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นในการผลิตเนื้อสัตว์ เพิ่มความปลอดภัยในการทำงาน และลดเศษขยะจากการตัดแต่ง
ส่วนการแปรรูปอาหารนั้น อุตสาหกรรมอาหารได้เปลี่ยนผ่านจากวิธีการดั้งเดิมที่ใช้พลังงานสูงไปสู่เทคโนโลยีการแปรรูปสีเขียวและประหยัดพลังงาน เพื่อลดการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกและสนับสนุนเป้าหมายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (SDG 13) ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีให้ความร้อนแบบโอห์มมิก เป็นการให้ความร้อนโดยปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านอาหาร ทำให้เกิดความร้อนจากภายในอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ เทคโนโลยีนี้ช่วยลดพลังงานในกระบวนการละลายน้ำแข็งได้ร้อยละ 34-37 และกระบวนการอบได้ถึงร้อยละ 54-58 อีกทั้งยังลดการใช้น้ำในกระบวนการผลิต และลดการใช้สารเคมี เช่น ลดการใช้สารละลายด่างในการปอกเปลือกผลไม้ลงได้ร้อยละ 15-17
อีกเทคโนโลยี คือ การแปรรูปด้วยความดันสูงยิ่ง (high pressure processing: HPP) ซึ่งใช้ความดันในช่วง 300–600 MPa ซึ่งมากกว่าความดันก้นทะเลร่องลึกมาเรียนาถึงห้าเท่า หรือเท่ากับน้ำหนักของช้างสี่เชือกยืนขี่กันเหยียบลงบนเหรียญ 1 บาท วิธีนี้ใช้ฆ่าเชื้อโดยไม่ต้องใช้ความร้อน จึงประหยัดพลังงานมาก
นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีแบบไม่ใช้ความร้อนแบบอื่น ๆ อีก เช่น การใช้พลาสมาเย็นที่อุณหภูมิและความดันบรรยากาศ การใช้แสงอัลตราไวโอเลตแบบพัลส์ การใช้สนามไฟฟ้าแบบพัลส์ รวมถึงเทคโนโลยีการทำแห้งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การใช้คลื่นไมโครเวฟช่วยอบแห้งภายใต้ความดันสุญญากาศ
การทำตามแนวทาง Zero Waste ไม่สามารถทำให้สำเร็จได้อย่างฉับพลัน แต่ต้องปรับความคิด ความเคยชินกันทั้งระบบ ทั้งในแง่ของการผลิต การบริโภค และการกำจัดของเสีย ความยากไม่ได้มาจากการขาดแคลนเทคโนโลยี เพราะนวัตกรรมทางวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ ไม่ว่าจะเป็นการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ การบำบัดสารพิษ การผลิตแก๊สชีวภาพ หรือการสร้างวัสดุนาโน เรามีพร้อมหมดแล้ว ขาดก็แต่ความจริงจังจากนโยบายภาครัฐ การให้ความรู้แก่ประชาชน และการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานเท่านั้น ถ้าเราทำได้จริงก็จะส่งต่อความยั่งยืนให้กับลูกหลานของเราได้อย่างแน่นอนครับ
About Author
