เอนไซม์ชนิดใหม่ช่วยเร่งน้ำตาลให้แปรสภาพสู่ระบบเชื้อเพลิงชีวภาพโดยไม่ต้องใช้ยีสต์

นักวิจัยชาวออสเตรเลียได้ค้นพบวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนอ้อยให้กลายเป็นสารตั้งต้นของเชื้อเพลิงอากาศยานและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เช่น ยางและพลาสติก 

อ้อย (และวัสดุเหลือทิ้งจากอ้อย) เป็นหนึ่งในพืชผลที่มีแนวโน้มจะสามารถนำมาใช้เพื่อแปรสภาพเป็น ‘เชื้อเพลิงชีวภาพ’ ซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลในอากาศยานได้ในอนาคต 

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ได้ระบุไว้ในงานวิจัยชิ้นใหม่ของพวกเขาว่า “การใช้ชีวมวลประเภทลิกโนเซลลูโลสที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในโรงกลั่นเพื่อผลิตสารเคมีที่ผลิตขึ้นในปริมาณมากและมีมูลค่าสูงเพิ่งได้รับการยอมรับมากขึ้นและเป็นวิธีการที่สามารถนำมาใช้เพื่อทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้” 

ทีมงานวิจัยซึ่งมีฐานการดำเนินงานอยู่ที่มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งมิวนิกสามารถสร้างเอนไซม์ที่เรียกว่า PuDHT ได้ ซึ่งเอนไซม์ชนิดนี้สามารถเร่งขั้นตอนการเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นกรดไพรูวิกและแปรสภาพเป็นสารเคมีตั้งต้นที่มีประโยชน์หรือที่เรียกว่าไอโซบิวทานอล 

สำหรับนักเคมีแล้วไอโซบิวทานอลมีความคล้ายคลึงกับแป้งสาลีพร้อมขึ้นฟู สารเคมีชนิดนี้เป็น ‘ส่วนผสม’ ที่สามารถนำมาใช้ได้หลากหลายวิธีเพื่อผลิตเชื้อเพลิง พลาสติก ยางและวัตถุเจือปนอาหาร  

ศาสตราจารย์ Gary Schenk นักชีวเคมีของมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ระบุว่า “งานวิจัยของเราเกี่ยวกับเอนไซม์ชนิดนี้จะทำให้เราสามารถเร่งอัตราการผลิตและเพิ่มผลผลิตไอโซบิวทานอลจากอ้อยได้” 

“โดยทั่วไปแล้วในกระบวนการการผลิตทางชีวภาพ เซลล์ต่าง ๆ เช่น ยีสต์จะถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิต แต่ในงานวิจัยของเรามีการใช้เอนไซม์ดีไฮดราเทสที่มีความจำเพาะต่อกรดน้ำตาลในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น” 

ศาสตราจารย์ Schenk ยังกล่าวอีกด้วยว่า “การมีเอนไซม์ที่สามารถแปรสภาพน้ำตาลทำหน้าที่อยู่ภายนอกสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ เซลล์ทำให้เราสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากการใช้วิธีการผลิตทางชีวภาพแบบใช้เซลล์ซึ่งเป็นวิธีการแบบดั้งเดิมได้” 

“วิธีการนี้จะนำไปสู่การผลิตไอโซบิวทานอลที่มากขึ้นโดยลดการเกิดสารปนเปื้อนต่าง ๆ ที่ไม่เป็นที่ต้องการ” 

การผลิตไอโซบิวทานอลจากน้ำตาลแบบใช้เซลล์ทำให้ได้เซลล์ที่เพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อเหลวประมาณ 25 กรัมต่อลิตร แต่วิธีการผลิตแบบ ‘ไม่ใช้เซลล์’ ในงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ทำให้เกิดการเพาะเลี้ยงเซลล์ได้อย่างน้อย 10 เท่าของปริมาณที่ได้จากการผลิตแบบใช้เซลล์ 

หากนักวิจัยสามารถจัดหาเอนไซม์ได้มากเพียงพอในราคาที่คุ้มค่า วิธีการนี้จะสามารถนำมาใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มี ‘ปริมาณมาก’ อย่างเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับอากาศยานได้ 

ศาสตราจารย์ Damian Hine จากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ระบุว่า “แม้ว่าการผลิตเอนไซม์จะมีข้อจำกัดทางด้านการค้า แต่ตอนนี้เรามีหลักฐานมากเพียงพอที่จะพิสูจน์ให้เห็นว่าการใช้กระบวนการเอนไซม์โดยไม่ใช้เซลล์ในการผลิตปริมาณมากมีความคุ้มค่าและควรเป็นวิธีการที่มีบทบาทสำคัญต่อการผลิตทางชีวภาพในอนาคต” 

งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Chemistry – a European Journal