ปัจจุบันทั่วโลกให้ความสำคัญต่อการรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมมาก ดังนั้นอุตสาหกรรมต่างๆ จึงจำเป็นต้องกำจัดสารปนเปื้อนหรือของเสียต่างๆ ที่เกิดจากกระบวนการผลิตให้อยู่ในมาตรฐาน ของเสียหรือสารปนเปื้อนที่พบได้บ่อยจากอุตสาหกรรมที่ทำรายได้ให้กับประเทศไทยได้แก่ สารกลุ่มฟินอลลิก ทั้งสารอินทรีย์ เช่น ลิกนิน และสารเคมี เช่น สีย้อม หรือสารกำจัดศัตรูพืช ซึ่งมีการปนเปื้อนในแหล่งน้ำธรรมชาติ สารเหล่านี้เป็นพิษต่อคน สัตว์ พืช และยังย่อยสลายยากอีกด้วย
วิธีกำจัดหรือย่อยสลายสารเหล่านี้ส่วนใหญ่มักเป็นวิธีการทางเคมี (ตกตะกอนด้วยสารเคมี เช่น ปูนขาวหรือเฟอร์รัสซัลเฟต) หรือทางกายภาพ (บำบัดด้วยโอโซน) หลายประเทศพยายามหันมาใช้วิธีทางชีวภาพมากขึ้นโดยการใช้จุลินทรีย์หรือผลิตภัณฑ์จากจุลินทรีย์ เช่น เอนไซม์ เพราะปฏิกิริยาไม่รุนแรงเหมือนปฏิกิริยาเคมี ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และลงทุนต่ำกว่าวิธีทางกายภาพ
รศ.ดร.เลอลักษณ์ จิตรดอน ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และคณะ ศึกษาวิจัยพบว่า เห็ดบางชนิดในประเทศไทยทั้งเห็ดป่าและเห็ดเพาะมีเอนไซม์ที่มีความสามารถสูงในการย่อยสลายลิกนิน และได้ริเริ่มใช้เอนไซม์ย่อยลิกนินจากเห็ดที่ขึ้นตามธรรมชาติชนิดหนึ่งที่ขึ้นกับต้นสมอพิเภกไปใช้ในการแยกเยื่อปอสาเพื่อทำกระดาษได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยสามารถลดปริมาณด่างที่ปกติใช้อยู่ 15-20% ให้เหลือเพียง 6% เป็นการลดการปนเปื้อนปริมาณด่างจากอุตสาหกรรม SMEs สู่สิ่งแวดล้อม
จากการค้นพบดังกล่าว ดร.ชุรภา ธีรภัทรสกุล ดุษฎีบัณฑิตโครงการปริญญาเอกกาญจนาภิเษก (คปก.) ซึ่งมี รศ.ดร.เลอลักษณ์เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์จึงได้ศึกษาวิจัยต่อเนื่องถึงชนิดของเห็ด กลไกของเห็ดในการผลิตเอนไซม์ ชนิดของเอนไซม์ที่ผลิตได้ และความเป็นไปได้ในการนำเอนไซม์ไปใช้ย่อยสลายสารเคมีที่เป็นพิษหลายๆ ชนิด ตลอดจนใช้ความรู้ทางจุลชีววิทยา เทคโนโลยีเอนไซม์และชีวสารสนเทศในการพัฒนาการผลิตและการใช้เอนไซม์ให้เป็นประโยชน์ในการบำบัดสารเคมีฟินอลลิก ได้แก่ สีย้อมในระดับอุตสาหกรรม
ผลการวิจัยประสบความสำเร็จทั้งด้านวิชาการและการประยุกต์ใช้ดังนี้
1. ด้วยวิธีตรวจสอบลำดับดีเอนเอ (DNA) ของเห็ด และการเปรียบเทียบกับธนาคารยีน (gene bank) พบว่าเห็ดที่ศึกษาเป็นเห็ดในสกุลเดียวกับเห็ดหลินจือ คือสกุล Ganoderma แต่เป็นสายพันธุ์ใหม่จากที่เคยมีรายงานมาแล้ว
2. จากการใช้เทคโนโลยีทางจุลชีววิทยา ทำให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะการเจริญและปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อการผลิตเอนไซม์ย่อยลิกนินของเห็ด ทำให้ควบคุมเห็ดให้สร้างเอนไซม์ตามต้องการได้ เช่น หากเพาะเลี้ยงเห็ดในสภาวะที่เป็นด่าง จะสามารถบังคับให้เห็ดสร้างเอนไซม์ย่อยลิกนินชนิดแลคเคส (Laccase) ได้เพียงกลุ่มเดียวโดยไม่สร้างเอนไซม์ย่อยลิกนินกลุ่มอื่น และการใส่หรือไม่ใส่สารแอลกอฮอล์ชนิดหนึ่งจะควบคุมให้เห็ดสร้างหรือไม่สร้างเอนไซม์ได้ นอกจากนี้ ยังเป็นรายงานแรกในโลกที่พบว่า การใส่น้ำตาลกลูโคสความเข้มข้นที่ต่างกัน จะทำให้เห็ดผลิตเอนไซม์แลคเคสชนิดที่ต่างกัน
3. จากการใช้เทคโนโลยีเอนไซม์ ทำให้ได้เอนไซม์แลคเคสบริสุทธิ์ 5 ชนิดที่แตกต่างกัน และพบว่าเป็นเอนไซม์แลคเคสชนิดใหม่ 2 ชนิด เมื่อเปรียบเทียบกับเอนไซม์อื่นที่มีรายงานทั่วโลก เอนไซม์ใหม่ชนิดหนึ่งมีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากคือ ทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิสูงมาก (90 ํC) ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงสุดที่เคยมีรายงานในปัจจุบัน และยังสามารถทนอุณหภูมิสูงได้ดีอีกด้วย
4. เอนไซม์เหล่านี้นอกจากย่อยสลายสารอินทรีย์ชนิดลิกนินได้แล้วยังสามารถย่อยสารเคมีเป็นพิษได้หลายชนิด รวมทั้งสีย้อม โดยเฉพาะสีย้อมชนิด Indigo carmine ที่สามารถย่อยได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
5. งานวิจัยนี้เป็นรายงานแรกที่นำเทคโนโลยีชีวสารสนเทศเข้ามาช่วยทำนายสูตรอาหารในการเพาะเลี้ยงเห็ดที่เหมาะสมที่จะทำให้เห็ดผลิตเอนไซม์ได้มากที่สุด เพื่อการผลิตเอนไซม์ในระดับอุตสาหกรรม จากวิธีการดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเอนไซม์ได้สูงขึ้นถึง 12 เท่า
6. ด้วยความสามารถของเอนไซม์จากเห็ดชนิดนี้ที่สามารถย่อยสีย้อม Indigo carmine ซึ่งเป็นสีย้อมเฉดสีน้ำเงินที่ใช้มากในอุตสาหกรรมการผลิตกางเกงยีนส์ และเป็นสีหนึ่งที่มักปนเปื้อนในน้ำทิ้งจากโรงงานสู่สิ่งแวดล้อม สีนี้เป็นอันตรายต่อสุขภาพโดยมีความรุนแรงถึงขั้นทำให้เสียชีวิตได้ คณะผู้วิจัยจึงได้นำเอนไซม์จากเห็ดนี้มาพัฒนาให้เกิดระบบกำจัดสีย้อมในระดับกึ่งอุตสาหกรรม โดยการพัฒนาเอนไซม์ให้ตรึงอยู่กับวัสดุของแข็งที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถแยกเอาเอนไซม์กลับมาใช้ใหม่ได้อีกหลายๆ ครั้ง เนื่องจากเอนไซม์อยู่ในรูปเม็ดกลมแข็งสามารถแยกจากน้ำได้ (เอนไซม์ตรึง) จากการทดลองบำบัดสีย้อมในถังหมักแบบให้อากาศขนาด 5 ลิตร พบว่าสามารถกำจัดสีย้อมชนิด Indigo carmine ด้วยเอนไซม์ตรึงได้ 100% ซ้ำๆ กันได้ถึง 14 รอบจากเอนไซม์เพียงชุดเดียวในปริมาณน้อย และสามารถกำจัดสีได้ทั้งสิ้น 1.8 กรัม ซึ่งถือได้ว่ามีประสิทธิภาพสูงมาก
ข้อค้นพบจากการวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการนานาชาติได้แล้วถึง 3 เรื่อง และอยู่ระหว่างรอตีพิมพ์อีก 2 เรื่อง และมีศักยภาพสูงมากที่จะนำไปใช้ในการบำบัดสีย้อมระดับอุตสาหกรรม เป็นการช่วยลดปัญหามลพิษของน้ำ และเป็นระบบบำบัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ที่สำคัญคือ เป็นระบบของคนไทย เราสามารถทำได้เองโดยไม่ต้องนำเข้าเทคโนโลยีจากต่างประเทศ
ที่มาของข้อมูล : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย www.trf.or.th |