นักวิจัยนาโนเทค พัฒนาชุดตรวจวิเคราะห์ “เดกซ์แทรน (dextran)” ปนเปื้อนในกระบวนการผลิตน้ำตาล ลดการสูญเสียน้ำตาลในกระบวนการผลิต ส่งต่อเอกชนใช้ควบคุมคุณภาพการผลิตของโรงงานผลิตน้ำตาล สร้างผลกระทบทางเศรษฐกิจกว่า 112.5 ล้านบาท
ดร.สาธิตา ตปนียากร ห้องปฏิบัติการทีมวิจัยการวินิจฉัยระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า การปนเปื้อนจากโมเลกุลเดกซ์แทรน เป็นปัญหาสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตน้ำตาล เนื่องจากทำให้เกิดการสูญเสียปริมาณผลผลิตน้ำตาลทรายของโรงงาน ซึ่งส่งผลกระทบต่อเนื่องไปถึงผลกำไรและรายได้ของเกษตรกรผู้ปลูกอ้อยตลอดจนเศรษฐกิจของประเทศ
เดกซ์แทรนเป็นสารชีวโมเลกุลที่เป็นพอลิเมอร์ของกลูโคส อัตราส่วนของการสูญเสียจากการเกิดโมเลกุลเดกซ์แทรนในกระบวนการผลิตน้ำตาล พบว่า ถ้ามีการปนเปื้อนของเดกซ์แทรน 1000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำอ้อย จะสูญเสียน้ำตาล 1.123 กิโลกรัมต่อตันอ้อย โดยปริมาณเดกซ์แทรนที่ปนเปื้อนจะสัมพันธ์กับปริมาณน้ำตาลที่สูญเสียไปในลักษณะสมการเชิงเส้น จากข้อมูลการผลิตน้ำตาลในฤดูการผลิตปี 2560/61 พบว่ามีปริมาณอ้อยที่เข้าหีบทั้งหมด 125.81 ล้านตัน โดยเฉลี่ยอ้อย 1 ตัน สามารถผลิตน้ำตาลทรายได้ประมาณ 105.33 กิโลกรัม ดังนั้นหากโรงงานสามารถผลิตน้ำตาลทรายเพิ่มขึ้นเพียง 1 กิโลกรัมจากอ้อย 1 ตัน ก็จะสามารถเพิ่มปริมาณการผลิตน้ำตาลทรายได้ถึง 125.81 ล้านกิโลกรัม คิดเป็นมูลค่ามากกว่า 1.5 พันล้านบาท
นอกจากนี้ โมเลกุลของเดกซ์แทรนที่ปรากฏในน้ำอ้อยยังส่งผลต่อการอ่านค่า Pol (ร้อยละของน้ำตาลซูโครสที่วัดจากเครื่อง Polarimeter) คลาดเคลื่อนเกินความเป็นจริง ส่งผลกระทบต่อการวางแผนควบคุมคุณภาพการผลิต นอกจากนั้นโมเลกุลเดกซ์แทรนทำให้การเคี่ยวน้ำตาลยากขึ้น ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเคี่ยวและทำให้มีน้ำตาลตกค้างในกากน้ำตาลสูง อีกทั้ง เดกซ์แทรนยังขัดขวางการโตของผลึกน้ำตาลและมีผลทำให้ผลึกน้ำตาลมีรูปร่างเรียวแหลม เกิดโอกาสในการสูญเสียจากการเก็บเกี่ยวน้ำตาลสูง การแก้ปัญหาหรือกำจัดโมเลกุลเดกซ์แทรนที่ปรากฏในน้ำอ้อยอย่างรวดเร็วตั้งแต่ระยะแรกของกระบวนการผลิตจึงสำคัญอย่างมากสำหรับโรงงานน้ำตาล
วิธีทดสอบเพื่อวิเคราะห์ปริมาณเดกซ์แทรนในน้ำอ้อยของโรงงานน้ำตาลที่นิยมใช้เป็นการวิเคราะห์ปริมาณสสารในเชิงเคมีปฏิบัติ ซึ่งต้องทำในห้องปฏิบัติการและค่อนข้างใช้เวลามากในการวิเคราะห์เพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีความถูกต้องและแม่นยำ
ดร.สาธิตาและทีมวิจัยฯ จึงพัฒนาชุดตรวจวิเคราะห์เดกซ์แทรน ปนเปื้อนในกระบวนการผลิตน้ำตาล เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ซึ่งการวิเคราะห์ปริมาณเดกซ์แทรนอยู่ในรูปแบบชุดตรวจแบบรวดเร็ว โดยใช้หลักการคอมเพทิทีฟ อิมมูโนแอสเส (competitive immunoassay) เป็นการแย่งจับระหว่างเดกซ์แทรนที่ต้องการตรวจหาและเดกซ์แทรนที่เคลือบไว้บนแถบทดสอบกับอนุภาคนาโนทองคำที่ถูกเชื่อมต่อด้วยแอนติบอดีที่มีอยู่ในปริมาณจำกัด โดยใช้แอนติบอดีที่มีขายในท้องตลาด เพื่อตอบโจทย์แก่บริษัทผู้ผลิตน้ำตาลในระดับอุตสาหกรรม
“เทคโนโลยีที่เราพัฒนาขึ้นนั้น ทำให้การใช้งานชุดตรวจฯ ไม่ต้องมีขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างก่อนที่จะตรวจ การวิเคราะห์ผลทำได้โดยการสังเกตสีที่เกิดขึ้น สามารถรู้ผลได้รวดเร็ว ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือเพิ่มเติม และไม่จำเป็นต้องมีผู้เชี่ยวชาญ ดังนั้น พนักงานที่โรงงานผลิตน้ำตาลสามารถใช้งานได้อย่างสะดวก” ดร.สาธิตากล่าว พร้อมชี้ว่า ค่าคัทออฟของชุดตรวจคือ 1000 ppm/brix โดยมีค่าความไว ความจำเพาะและความถูกต้องในการตรวจวัดมากกว่า 90%
จากการวิจัยและพัฒนาชุดตรวจดังกล่าว นาโนเทค ได้ส่งมอบงานให้กับผู้ประกอบการในอุตสาหกรรมน้ำตาล ซึ่งได้นำชุดตรวจเดกซ์แทรนไปใช้จริงในการควบคุมคุณภาพการผลิตของโรงงานผลิตน้ำตาลอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2555 เป็นต้นมา
ชุดตรวจวิเคราะห์ “เดกซ์แทรน (dextran)” ปนเปื้อนในกระบวนการผลิตน้ำตาล สร้างผลกระทบทางเศรษฐกิจรวม 742 ล้านบาท (ปี 2557-2562) และ 112.5 ล้านบาทสำหรับปี 2562 โดยมีสิทธิบัตร 1 เรื่อง เป็นของบริษัทฯ เรื่อง ชุดตรวจวิเคราะห์ปริมาณเดกซ์แทรนเชิงกึ่งปริมาณ วันที่ยื่น 25 กันยายน 2556 และเลขที่คำขอรับสิทธิบัตร 1301005362