เอนไซม์ในกระเพาะวัวช่วยเพิ่มกำลังผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากข้าวโพด

เอนไซม์จากแบคทีเรียในกระเพาะวัวกำลังจะเป็นกุญแจสำคัญของการเปลี่ยนข้าวโพดเป็นพลังงานชีวภาพเร็ว ๆ นี้ตามการเปิดเผยของนักวิทยาศาสตร์จาก Michigan State University (MSU)

เอนไซม์ในกระเพาะวัวที่ว่านี้ทำหน้าที่ช่วยย่อยหญ้าและเส้นใยจากพืชอื่น ๆ ให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ซึ่งพร้อมสำหรับการนำไปผลิตเอทธานอลสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์หรือรถบรรทุกต่อไป

นักวิทยาศาสตร์จาก MSU ได้ค้นพบวิธีการที่จะทำให้ต้นข้าวโพดนั้นมีเอนไซม์ที่ว่านี้เป็นส่วนประกอบ โดยพวกเขาได้ทำการใส่ยีนของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในกระเพาะของวัวลงไปในยีนของต้นข้าวโพด ทำให้ที่บริเวณใบและก้านของต้นข้าวโพดสามารถเปลี่ยนให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวได้เลย โดยที่ไม่ต้องอาศัยเอนไซม์หรือสารเคมีอื่น ๆ ซึ่งมีราคาแพง

ซึ่งวิธีการนี้ Mariam Sticklen อาจารย์จาก MSU กล่าวในงานประชุมประจำปีของ American Chemical Society ที่นิวออร์ลีนส์เมื่อวันที่ 9 เมษายนนี้ว่า เราสามารถเปลี่ยนส่วนของข้าวโพดที่เป็นขยะเช่น ใบและก้าน ให้กลายมาเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้ จากเดิมที่มีแต่เม็ดข้าวโพดเท่านั้นที่เอามาทำเชื้อเพลิงชีวภาพ หัวข้อสัมมนาของ Sticklen ในงานประชุมนี้คือ พันธุวิศวกรรมสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพกับความพยายามในการผลิตเอทธานองจากเซลลูโลส (Plant Genetic Engineering for Biofuel Production: Towards Affordable Cellulosic Ethanol) ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Review Genetics

การทำงานของแบคทีเรียนี้ในวัวคือ มันจะปล่อยเอนไซม์ที่ช่วยทำหน้าที่ย่อยเส้นใยพืช หรือเซลลูโลสให้กลายเป็นพลังงาน แต่งานวิจัยนี้นับว่าเป็นการก้าวกระโดดสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเลยทีเดียว เนื่องจากก่อนหน้านี้ การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในอุตสาหกรรมนั้นจะใช้ได้แค่เมล็ดของข้าวโพดมาผลิตเอทธานอลเท่านั้น แต่สำหรับงานวิจัยนี้เราสามารถใช้ต้นข้าวโพดได้ทั้งต้นในการผลิตเอทธานอล ซึ่งทำให้ต้นทุนในการผลิตลดต่ำลงมากทีเดียว

การเปลี่ยนเส้นใยพืชให้กลายเป็นน้ำตาลนั้น จำเป็นต้องใช้เอนไซม์ 3 ชนิดด้วยกัน ซึ่งข้าวโพดที่ปลูกขึ้นมาสำหรับผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพนี้ในงานวิจัยของ Sticklen ได้รวบรวมเอนไซม์ที่จำเป็นทั้งสามตัวนั้นไว้

ข้าวโพดเวอร์ชั่นแรกนั้นได้เริ่มผลิตเมื่อปี 2007 โดยมีการใส่เอนไซม์ที่มาจากแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนลงไป เอนไซม์ตัวแรกนี้ทำหน้าที่ตัดสายโซ่ยาว ๆ ของเซลลูโลสให้มีขนาดสั้นลง

ข้าวโพดเวอร์ชั่นที่สอง หรือ สปาร์ตัน คอร์น ทู (Spartan corn II) ซึ่งมียีนของเชื้อราในธรรมชาติที่สามารถผลิตเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนเซลลูโลสสายโซ่สั้น ๆ ที่ได้จากเอนไซม์ตัวแรก ให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่

ข้าวโพดเวอร์ชั่นสุดท้ายคือ สปาร์ตัน คอร์น ทรี (Spartan Corn III) ซึ่งมียีนของแบคทีเรียในกระเพาะวัวที่สามารถผลิตเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาลโมเลกุลคู่ให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ที่พร้อมจะนำไปหมักเพื่อเปลียนให้กลายเป็นเอทธานอลต่อไป

อย่างไรก็ตาม การใส่ยีนของแบคทีเรียในกระเพาะวัวลงไปในเซลล์พืชนั้น ต้องอาศัยการพัฒนาและปรับปรุงในห้องทดลองมากมายกว่าจะประสบความสำเร็จกับต้นข้าวโพด เพราะว่าถ้าหากเซลล์นั้นผลิตเอนไซม์ขึ้นมาผิดที่ผิดทาง ต้นข้าวโพดก็ไม่อาจเจริญเติบโตดี เนื่องจากมันจะย่อยสลายตัวมันเองในที่สุด นี่เป็นเหตุผลว่าทำไม Sticklen จำเป็นจะต้องหาที่เฉพาะที่เหมาะสมสำหรับใส่เอนไซม์ลงไป

ที่เฉพาะสำหรับใส่เอนไซม์เพื่อผลิตสปาร์ตัน คอร์น ทรี (Spartan Corn III) นั้นคือช่องว่างเล็ก ๆ ในเซลล์ หรือ vacuole ซึ่งเจ้าช่องเล็ก ๆ อันนี้เอง เป็นช่องว่าที่มีีความปลอดภัยเพียงพอที่จะเก็บเอนไซม์เอาไว้จนถึงวันเก็บเกี่ยว

แต่อย่างไรก็ตาม เจ้าช่องเล็ก ๆ อันนี้มีอยู่แค่เฉพาะส่วนของพืชที่มีสีเขียวเท่านั้น เอนไซม์จึงมีแค่ในใบและก้านของต้นข้าวโพด ในขณะที่ส่วนอื่น ๆ เช่นเมล็ด, ราก หรือเกสรนั้นไม่มี

งานวิจัยชิ้นนี้ของ Sticklen ได้รับเงินทุนสนับสนุนจาก MSU และ Consortium for Plant Biotechnology Research

ที่มา http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080408085453.htm




รูปภาพจาก iStockphoto/Jan Brons