<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/35824" type="text/javascript"></script>

การหมัก เทคโนโลยีแห่งการนำจุลินทรีย์มาใช้ประโยชน์ เทคโนโลยีสาขาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการผลิตรูปแบบใหม่ที่ได้จากการใช้ประโยชน์สิ่งมีชีวิต (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์) และกระบวนการต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ผู้เขียน: มาลินี อัศวดิษฐเลิศ ชมแล้ว: 30,431 ครั้ง post ครั้งแรก: Fri 21 March 2008, 4:22 pm ปรับปรุงล่าสุด: Tue 8 April 2008, 12:02 pm อยู่ในส่วน: เทคโนโลยี, เทคโนโลยีชีวภาพ

หากกล่าวอย่างกว้างๆ เทคโนโลยีชีวภาพ หรือ ไบโอเทคโนโลยี (Biotechno-logy) หรือ ไบโอเทค (Biotech) คือ การใช้ความรู้ในสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา จุลชีววิทยา พันธุศาสตร์ ชีวเคมี รวมถึงศาสตร์อื่น เช่น วิศวกรรมศาสตร์ เกษตรศาสตร์ แพทยศาสตร์  คอมพิวเตอร์  เป็นต้น เพื่อนำสิ่งมีชีวิตมาประยุกต์ให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์  โดยครอบคลุมตั้งแต่เทคโนโลยีที่ใช้ในการเกษตรกรรม จนถึงการผลิตยารักษาโรค...เริ่มตั้งแต่เทคโนโลยีค่อนข้างง่าย เช่น การทำน้ำปลา ซีอิ๊ว แหนม จนถึงเทคโนโลยีที่อาศัยกระบวนการหลายขั้นตอน เช่น การออกแบบ  และใช้ความรู้ทางวิศวกรรม เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ  ที่มีคุณสมบัติพิเศษตามที่ต้องการที่ไม่อาจผลิตได้ตามธรรมชาติ
 
Biotechnology-Definition (Oxford English Dictionary)
The Branch of technology concerned with modern forms of industrial production utilization living organisms, especially micro-organisms, and their biological processes.

นิยามของเทคโนโลยีชีวภาพ
เทคโนโลยีสาขาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการผลิตรูปแบบใหม่ที่ได้จากการใช้ประโยชน์สิ่งมีชีวิต (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์) และกระบวนการต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต
 

เทคโนโลยีการหมัก (Fermentation Technology)
เป็นขอบเขตหนึ่งของเทคโนโลยีชีวภาพ  เป็นวิทยาศาสตร์ประยุกต์ที่นำเอาจุลินทรีย์มาใช้ประโยชน์ทางอุตสาหกรรม โดยอาศัยการจัดการสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมเพื่อกระตุ้นให้จุลินทรีย์เจริญเติบโต และเอื้อให้จุลินทรีย์สร้างน้ำย่อยหรือเอ็นไซม์เพื่อเปลี่ยนแปลงวัตถุดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์ในรูปแบบต่างๆ  ทั้งนี้ สิ่งที่ต้องการจากกระบวนการ  อาจเป็นเซลล์ของจุลินทรีย์เอง (เช่น โปรตีนเซลล์เดียวที่ใช้เป็นแหล่งโปรตีน) หรือเอนไซม์ที่จุลินทรีย์สร้างขึ้น (เช่น เอ็นไซม์ที่ใช้ผสมกับผงซักฟอกเพื่อกำจัดคราบไขมัน คราบโปรตีน) หรือผลิตภัณฑ์ที่จุลินทรีย์สังเคราะห์ขึ้นในสภาพแวดล้อมนั้นๆ (เช่น กรดซิตริก หรือกรดมะนาว)
 
 

  ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการหมักในชีวิตประจำวันของเราเช่น เต้าเจี้ยวและซีอิ้ว ที่ได้จากการหมักถั่วเหลืองและแป้งสาลีหรือแป้งข้าวจ้าว หรือแป้งสาลีผสมแป้งข้าวเจ้า โดยใช้เชื้อรา  Aspergillus oryzae  ไวน์  เบียร์ และเครื่องดื่มอัลกอฮอล์อื่นๆ ซึ่งได้จากการหมักผลไม้ ข้าว ด้วยเชื้อยีสต์ Saccaromyces cerevisae 

 คำว่า  “การหมัก” มาจากภาษาละติน คือ “Fervere” หมายถึงการเดือด (Boil) ซึ่งสื่อถึงลักษณะของฟองก๊าซที่เกิดขึ้นในการหมักผลไม้และข้าวมอลต์โดยยีสต์ การที่น้ำหมักที่ได้มีลักษณะเป็นฟองเนื่องจากยีสต์ใช้น้ำตาลในผลไม้เป็นแหล่งอาหาร (แหล่งอาหารของยีสต์ นักวิชาการเรียกว่าแหล่งพลังงานและแหล่งคาร์บอน) ทำให้ได้คาร์บอนไดออกไซด์และแอลกอฮอล์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นี่เองที่ทำให้น้ำหมักที่ได้มีลักษณะเป็นฟอง  ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้ให้คำจำกัดความของการหมักกว้างขึ้น โดยเน้นว่าการหมักเป็นกระบวนการแปรสภาพทางชีวเคมีเพื่อให้มีการเปลี่ยนแปลงวัตถุดิบเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ โดยกระบวนการดังกล่าวต้องอาศัยการผลิตเอนไซม์ของจุลินทรีย์

ปัจจุบัน  เทคโนโลยีการหมักนำมาใช้เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์หลากหลายชนิดในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นประโยชน์และเป็นที่ต้องการของมนุษย์ เช่น  เอนไซม์  วิตามิน ไวน์ เบียร์ กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ ยาปฏิชีวนะ  และวัคซีน 

 
 

 

โดยภาพรวม กระบวนการหมักในระดับอุตสาหกรรมประกอบด้วยขั้นตอนหลายขั้นตอน

ขั้นตอนแรก
เกี่ยวข้องกับการแยกและคัดเลือกจุลินทรีย์จากแหล่งต่างๆ ให้บริสุทธิ์  การทดสอบคุณสมบัติและความสามารถด้านต่างๆ ของจุลินทรีย์ รวมถึงการดัดแปลงพันธุกรรมจุลินทรีย์เพื่อให้ได้ลักษณะที่ต้องการ ซึ่งในขั้นตอนนี้ต้องอาศัยวิธีการที่เหมาะสมและจำเพาะแตกต่างกันไปตามชนิดของวัตถุดิบ จุลินทรีย์ และผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

 
เมื่อได้จุลินทรีย์ที่ต้องการแล้ว ขั้นตอนที่สองเป็นการเตรียมหัวเชื้อจุลินทรีย์ (Inoculum) ซึ่งคือการเตรียมเชื้อจุลินทรีย์ให้แข็งแรงและมีปริมาณมากเพียงพอต่อการหมัก และการเตรียมวัตถุดิบ (Raw Material หรือ Substrate) สำหรับนำมาถ่ายลงในถังหมักเพื่อให้เป็นแหล่งอาหารและพลังงานของจุลินทรีย์  สำหรับภาชนะสำหรับเลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อให้เกิดการหมัก เรียกว่า ถังหมัก (Fermenter) หรือ ถังปฏิกรณ์ทางชีวภาพ (Bioreactor) 

สิ่งสำคัญในขั้นตอนนี้ คือการปรับสภาพแวดล้อมในการเลี้ยงจุลินทรีย์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการในปริมาณสูงในห้องปฏิบัติการ (Laboratory scale) โดยทั่วไปนิยมใช้ถังหมักขนาดเล็ก หรือในบางกรณีอาจใช้ขวดรูปชมพู่  (Flask) หากขั้นตอนนี้ประสบความสำเร็จได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพและปริมาณสูง (Quality & Quantity of end product) ก็ดำเนินการในขั้นตอนต่อไป

ขั้นตอนที่สาม
เป็นการขยายถังหมัก และปรับปรุงกระบวนการผลิตในขนาดที่ใหญ่ขึ้นในระดับต้นแบบ (Pilot scale) และขยายไปสู่กระบวนการผลิตในระดับอุตสาหกรรม (Large scale หรือ Industrial scale) ซึ่งถังหมักที่ใช้มีขนาด รูปร่าง วัสดุที่ใช้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของการใช้งาน  และผลิตภัณฑ์ที่ได้ 

ปฏิกริยาระหว่างกระบวนการหมักค่อนข้างซับซ้อนและมีปัจจัยหลายอย่างที่เกี่ยวข้องได้แก่ ส่วนผสมต่างๆ สำหรับเลี้ยงจุลินทรีย์ และสภาวะในการหมัก (Parameter) เช่น อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ ค่าความเป็นกรด-ด่าง การให้อากาศ  อัตราการไหลของสารเข้าสู่ถังหมัก เป็นต้น

ขั้นตอนที่สี่
เป็นขั้นตอนการแยกผลิตภัณฑ์ที่จุลินทรัย์สังเคราะห์ขึ้นและการทำให้บริสุทธิ์ วิธีการยุ่งยากซับซ้อนเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดผลิตภัณฑ์ เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ใช้เป็นยารักษาโรคต้องอาศัยวิธีการทำให้บริสุทธิ์มากกว่าผลิตภัณฑ์อื่นๆ 
          
กระบวนการหมักในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ต้องใช้เทคโนโลยีสูงในการควบคุมปัจจัยต่างๆ ในกระบวนการผลิต ตลอดจนการจัดการคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ซึ่งเทคโนโลยีการหมักต้องอาศัยความรู้จากหลายสาขาวิชา  ได้แก่  จุลชีววิทยา ชีวเคมี พันธุศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เคมีฟิสิกส์  คอมพิวเตอร์ และเศรษฐศาสตร์ เพื่อนำมาดำเนินการในการเลี้ยงจุลินทรีย์ในสภาวะที่เหมาะสม

พัฒนาการทางด้านอุตสาหกรรมการหมักยังมีขอบเขตกว้างมากในอนาคต  ถือเป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มีศัยภาพเปลี่ยนวัตถุดิบที่เป็นผลิตผลทางการเกษตรให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงขึ้นได้ ซึ่งเป็นเป้าหมายหนึ่งในการพัฒนาประเทศ

---

บทความอื่น

บทความแนะนำ

Blog แนะนำ

Hot Links

คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการ
เล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์

ขอบคุณผู้สนับสนุน