สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ดร.กมลวรรณ อิศราคาร และคณะ ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) พัฒนาผลิตภัณฑ์ทดแทนเนื้อไก่จากโปรตีนพืชเพื่อเป็นทางเลือกสำหรับผู้บริโภคที่ไม่รับประทานเนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์นี้มีโปรตีน เส้นใยอาหาร ไขมันจากพืชจึงไม่มีคอเลสเตอรอล สามารถปรุงสุกในลักษณะเดียวกับเนื้อไก่โดยให้กลิ่น รสชาติ และเนื้อสัมผัสที่ใกล้เคียงกันอีกด้วย

ปัจจุบันกระแสการบริโภคอาหารรักษ์สุขภาพได้รับความนิยมมากขึ้น โดยผู้บริโภคหันมาสนใจผลิตภัณฑ์อาหารจากโปรตีนพืช (plant-based food) และลดการบริโภคเนื้อสัตว์ลง ทำให้ตลาดผลิตภัณฑ์อาหารจากโปรตีนพืชมีแนวโน้มเติบโตมากขึ้น อย่างไรก็ดี การบริโภคโปรตีนพืชอาจมีเนื้อสัมผัส รสชาติ และกลิ่นที่ไม่ถูกปากในผู้บริโภคบางกลุ่ม ดังนั้น จึงเป็นความท้าทายที่ทีมวิจัยด้านวัสดุศาสตร์จะใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์การอาหาร และวัสดุศาสตร์ ในการพัฒนาอาหารจากโปรตีนพืชเพื่อตอบโจทย์กลุ่มผู้บริโภคให้กว้างขึ้น

ดร.กมลวรรณ กล่าวถึงที่มาของงานวิจัย Ve-Chick หรือเนื้อไก่จากโปรตีนพืชว่า “เมื่อประมาณปลายปี 2562 ทีมวิจัยต้องการเพิ่มการใช้ประโยชน์จากไฟเบอร์ที่เป็นผลพลอยได้จากการสกัดเพคตินจากเปลือกส้มโอ โดยนำไปใช้ปรับเนื้อสัมผัสในผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆ รวมถึงอาหารจากพืช ซึ่งเราก็สามารถพัฒนาจนได้ต้นแบบนักเก็ต (nugget) และเมื่อเห็นกระแสการเติบโต[1]ของอาหารจากพืช เราก็คิดว่าน่าจะพัฒนาไปสู่เชิงพาณิชย์ได้ จึงเริ่มมองหาวัตถุดิบอื่นๆ ในท้องตลาดที่สามารถนำมาใช้ปรับเนื้อสัมผัสและโครงสร้างให้คล้ายกับเนื้อไก่”

[1] ศูนย์วิจัยกสิกรไทย ได้คำนวณมูลค่าการบริโภคอาหารในกลุ่มโปรตีนจากพืชและนมพืช พบว่า ในปี 2561 มีมูลค่าถึง 6,321 ล้านบาท และคาดว่าในปี 2562 จะมีมูลค่าประมาณ 6,725 ล้านบาท ขยายตัว 6.4% (ที่มา: https://www.kasikornresearch.com/th/analysis/k-social-media/Pages/20190604_00.aspx) และข้อมูลจาก STATISTA แสดงให้เห็นว่ามูลค่าตลาด Plant-based foods ทั่วโลกในปี 2563 มีมูลค่า 1.3 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 3.9 แสนล้านบาท ซึ่งคาดการณ์ว่าตลาดจะเติบโตจนมีมูลค่า 3.5 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือราว 1 ล้านล้านบาท ในปี 2570 (ที่มา: https://www.bangkokbiznews.com/health/1014936)

ความลับของเนื้อไก่จากพืช

โปรตีนพืชที่นำมาผลิตเป็นเนื้อสัตว์เทียมมักเป็นโปรตีนเก็บสะสม (storage protein) ซึ่งอยู่ในเอนโดสเปิร์มของเมล็ดพืช เช่น โปรตีนจากพืชตระกูลถั่ว ข้าว และ ข้าวสาลี เป็นต้น โปรตีนชนิดนี้มีลักษณะโครงสร้างเป็นก้อนกลมที่มีสายเพปไทด์พันกันไปมา ซึ่งจะแตกต่างจากโปรตีนกล้ามเนื้อ (myofibrillar proteins) ที่มีการจัดเรียงตัวเป็นเส้นเรียงขนานกัน ดังนั้น การพัฒนาเนื้อสัตว์จากโปรตีนพืชให้มีลักษณะเนื้อสัมผัสคล้ายเนื้อสัตว์จึงต้องปรับโครงสร้างให้เป็นเส้นใยที่ใกล้เคียงกับเนื้อสัตว์

ดร.กมลวรรณ เผยว่า “เราเลือกใช้โปรตีนเข้มข้นจากพืชอย่างพืชตระกูลถั่ว เช่น ถั่วเหลือง ถั่วลันเตา และถั่วเขียว เป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งถั่วแต่ละชนิดจะให้เนื้อสัมผัสที่แตกต่างกันขึ้นกับชนิดของกรดอะมิโน โดยถั่วเหลืองมีศักยภาพในการแข่งขันมากที่สุดเพราะมีราคาต้นทุนต่ำ อีกทั้งโครงสร้างโปรตีนมีความแข็งแรงและเมื่อผสมกลูเตนจะทำให้เนื้อเทียมที่ได้ทนต่อการแช่แข็งและการละลายน้ำแข็ง นอกจากถั่วแล้วยังมีส่วนประกอบอื่นๆ เช่น ตัวประสาน (binder) ไฟเบอร์ และอื่นๆ ซึ่งเราได้จดความลับทางการค้าไว้เรียบร้อยแล้ว ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ทดแทนเนื้อไก่จากโปรตีนพืช และผลิตภัณฑ์ทดแทนเนื้อไก่จากโปรตีนพืชที่ปราศจากกลูเตนในรูปแบบพรีมิกซ์ (premix)”

วิธีการที่ใช้สร้างโครงสร้างเส้นใยให้แก่เนื้อสัตว์จากโปรตีนพืชแบ่งเป็น 2 เทคนิค คือ 1) การสร้างเส้นใยทีละเส้นจากระดับโมเลกุลสู่โครงสร้างกล้ามเนื้อ (bottom up strategy) เช่น อิเล็กโทรสปินนิง (electrospinning), การพิมพ์สามมิติ (3D printing), การเพาะเลี้ยงมัยคอโปรตีน (mycoprotein) หรือการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ 2) การสร้างโครงสร้างเส้นใยจากการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ โดยการใช้กระบวนการผลิต หรือการใช้ส่วนประกอบทำให้มีโครงสร้างปลายทางเหมือนเนื้อสัตว์ (top down strategy) เช่น กระบวนการเอ็กซ์ทรูชัน (extrusion) และการสร้างโครงสร้างเส้นใยที่เป็นชั้นๆ จากการละลายของน้ำแข็ง (freeze structuring) หรือ การผสมไบโอพอลิเมอร์ (mixing of biopolymers) เพื่อทำให้เกิดการแยกเฟส (phase separation)

ดร.กมลวรรณ กล่าวว่า “วิธีแรกจะมีต้นทุนที่สูงและใช้เวลานาน อีกทั้งยังมีข้อจำกัดในการขยายสเกล ทีมวิจัยจึงเลือกใช้วิธีที่ 2 คือสร้างโครงสร้างเส้นใยจากการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ เนื่องจากมีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์มากกว่าวิธีแรก และการผลิตในระดับอุตสาหกรรมสามารถทำได้ง่าย”

“สำหรับผลิตภัณฑ์ Ve-Chick เราเลือกใช้วิธีการปั่นผสมเพราะมีต้นทุนการผลิตที่ไม่สูง ไม่ได้อาศัยเครื่องมือ หรือ เครื่องจักรที่จำเพาะ ซึ่งการปั่นผสมเป็นวิธีระดับมหภาค (macro) จะไม่ได้ทำลายโครงสร้างโปรตีนหรือลงลึกในระดับโมเลกุล แต่จะเป็นการออกแบบโครงสร้างจากการผสมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน แล้วทำให้เกิดการแยกเฟส เพื่อให้เกิดการจัดเรียงโครงสร้างเป็นชั้น ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้สุดท้ายมีเนื้อสัมผัสเหมือนเนื้อไก่”

จุดเด่นของ Ve-Chick

เนื่องจากตลาดผลิตภัณฑ์อาหารจากโปรตีนพืชกำลังเติบโตจึงมีผลิตภัณฑ์จากแบรนด์ต่างๆ วางจำหน่าย ส่วนใหญ่มุ่งไปที่อาหารพร้อมรับประทาน (ready meal) ที่สามารถอุ่นแล้วรับประทานได้ทันที แต่ผลิตภัณฑ์ Ve-Chick ที่ทีมวิจัยเอ็มเทคพัฒนาจะมี 2 รูปแบบ ได้แก่ เนื้อไก่แบบผงสำเร็จรูป (premix) จากโปรตีนพืชปราศจากกลูเตน และเนื้อไก่กึ่งสำเร็จรูป (pre-cooked) จากโปรตีนถั่วเหลือง

สัมภาษณ์โดย ดร.บัญชา ธนบุญสมบัติ
ถอดบทสัมภาษณ์โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร

รายการก่อ กอง Science ตอนพิเศษครั้งนี้เราคุยเรื่องอาหารอีกครั้งหนึ่ง โดยเน้นที่เนื้อสัตว์จากโปรตีนพืช ซึ่งแขกรับเชิญเป็นนักวิจัยจากทีมวัสดุศาสตร์อาหาร กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูงของเอ็มเทค ดร.กมลวรรณ อิศราคาร หรือ ดร.ก้อย

ถาม : ดร.ก้อย จบการศึกษาด้านไหนครับ?
ตอบ:

ก้อยจบปริญญาตรี สาขาวิชาวิทยาศาสตร์การอาหารและโภชนาการ คณะวิทยาศาสตร์ แต่ปัจจุบันจะขึ้นอยู่กับคณะเทคโนโลยีและนวัตกรรมผลิตภัณฑ์การเกษตร มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ (มศว) ส่วนปริญญาโท และ เอก สาขาวิทยาศาสตร์การอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ค่ะ

ถาม : การที่ศึกษาจบปริญญาตรี-เอกมุ่งเน้นไปที่เรื่องอาหารโดยตรงมีความสนใจอะไรเป็นพิเศษครับ?
ตอบ:

อาจเป็นคนชอบทานและชอบทำอาหาร อีกทั้งสนใจกลไกและกระบวนการที่เกิดขึ้นจนกระทั่งสำเร็จเป็นผลิตภัณฑ์อาหารให้เรารับประทานได้ค่ะ

ถาม : ความสนใจนี้เกิดขึ้นตอนไหนครับ?
ตอบ:

เนื่องจากคุณยายเป็นคนทำอาหารเก่งมาก ตอนเด็กๆ เคยเป็นลูกมือของคุณยาย โดยช่วยหั่นโน่นเตรียมนี่แต่ทำอาหารไม่เป็น จนกระทั่งโตได้มีโอกาสไปทำงานวิจัยต่างประเทศ อยู่เพียงลำพังไม่มีใครทำอาหารให้ทานก็เริ่มทำอาหารเอง ส่วนเบเกอรี่ก็ทำเองบ้างเพราะชอบทาน และบางครั้งรู้สึกว่าร้านที่ไปซื้อรสชาติยังไม่ได้ดังใจ จึงลงมือทำเองค่ะ

ถาม : ตอนเรียนปริญญาเอกที่ต้องศึกษาลงลึก ดร.ก้อยศึกษาอาหารในแง่มุมไหนเป็นพิเศษครับ?
ตอบ:

เริ่มจากสมัยเรียนปริญญาตรี จำได้ว่าเข้าไปบอกอาจารย์ว่าสนใจศึกษาเกี่ยวกับแป้งและต้องการศึกษาต่อ หัวข้อที่ศึกษาในตอนนั้นคือการใช้แป้งมันสำปะหลังทดแทนแป้งสาลีในเค้กเนย

พอเรียนปริญญาโทก็ยังคงศึกษาเรื่องแป้ง แต่เปลี่ยนจากแป้งสาลีและแป้งมันสำปะหลังมาเป็นแป้งข้าวสำหรับทำเส้นจันท์แช่เยือกแข็งและปรับปรุงคุณภาพของเส้นจันท์โดยใช้ไฮโดรคอลลอยด์หรือแป้งดัดแปร

เมื่อเรียนปริญญาเอกก็ศึกษาเกี่ยวกับสตาร์ช (starch) แบบลงลึก    แต่เน้นในลักษณะวัสดุศาสตร์คือนำสตาร์ชมันสำปะหลังและสตาร์ชถั่วเขียวมาใช้เป็นแม่แบบ (template) ในการทำให้แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) มีรูปร่างเป็นทรงกลม