ห่วงโซ่อุปทานของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย

ห่วงโซ่อุปทานของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย


การศึกษาห่วงโซ่อุปทานของผลิตภัณฑ์เป้าหมาย


ห่วงโซ่อุปทาน (Supply Chain) : เอนไซม์ (Enzyme)


>
เอนไซม์ (Enzyme) เป็นกลุ่มของโปรตีนที่มีหน้าที่พิเศษแตกต่างจากโปรตีนทั่วไป คือ มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้ทั้งในกระบวนการ แคแทบอลิซึม (Catabolism) คือ การสลายเพื่อให้ได้พลังงาน และกระบวนการแอนาบอลิซึม (Anabolism) คือ การสร้างพอลิเมอร์ของสารชีวโมเลกุล เป็นต้น โดยเอนไซม์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นจะมีความจำเพาะต่อสารที่ทำปฏิกิริยาที่ต่างกัน เช่น ความจำเพาะต่อสารตั้งต้น (Substrate specificity) ความจำเพาะต่อพันธะ (Bond specificity) และความจำเพาะต่อหมู่ที่จะย่อย (Group specificity) โดยการทำงานของเอนไซม์นั้นสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิที่สูง หรือใช้ความรุนแรงของกรดด่างมากซึ่งมีความปลอดภัย และเมื่อสิ้นสุดการทำปฏิกิริยาแล้วจะได้เอนไซม์กลับคืนมาในรูปแบบเดิมโดยไม่ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์รูปแบบอื่น การผลิตเอนไซม์เพื่อใช้งานในปัจจุบันนั้นหลัก ๆ สามารถผลิตได้จากกระบวนการสกัดและการแยก (Extract and separation) คือ การสกัดเอนไซม์และแยกออกจากเนื้อเยื่อของพืชและสัตว์ และกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ (Biosynthesis) คือ การผลิตเอนไซม์จากจุลินทรีย์ซึ่งการสังเคราะห์โดยกระบวนการนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เนื่องจากเป็นวิธีที่มีขั้นตอนไม่ยุ่งยาก มีค่าใช้จ่ายไม่สูง ประกอบกับสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก ด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดการพัฒนาคิดค้นเทคโนโลยี งานวิจัยต่าง ๆ และแหล่งที่มารองรับเพื่อใช้ในการผลิตเอนไซม์นำมาใช้งานอย่างมีนัยสำคัญ โดยการผลิตเอนไซม์จากกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ (Biosynthesis) ในอุตสาหกรรม
เอนไซม์เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความสำคัญและจำเป็นโดยเฉพาะอุตสาหกรรมชีวภาพ โดยเอนไซม์จะทำหน้าที่เป็นสารเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ (Bio-catalyst) ที่จะช่วยในการเร่งการเกิดปฏิกิริยาเคมีของสารตั้งต้น (Substrate) เพื่อเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ในสภาวะที่เหมาะสม โดยเอนไซม์ที่มีประสิทธิภาพจะสามารถช่วยให้เกิดร้อยละของผลได้ (Yield) ของปฏิกิริยาสูง กล่าวคือ ได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมายที่ต้องการในสัดส่วนที่มากเมื่อเทียบกับการใช้สารตั้งต้นในปริมาณที่เท่ากัน นอกจากนี้ ยังช่วยลดสัดส่วนของการเกิดผลิตภัณฑ์ข้างเคียง (Byproduct) รวมถึงของเสียจากกระบวนปฏิกิริยาหรือการผลิตได้เป็นจำนวนมาก ทำให้ในปัจจุบัน การพัฒนาประสิทธิภาพของเอนไซม์มีการแข่งขันสูง ซึ่งประสิทธิภาพของเอนไซม์นั้น เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ส่งผลต่อราคาด้วยเช่นกัน ในห่วงโซ่อุปทานอุตสาหกรรมการผลิตเอนไซม์ ในระยะเริ่มต้น หลังจากที่มีการดำหนดเป้าหมายในการใช้งานเอนไซม์เรียบร้อยแล้ว จะเป็นการศึกษา เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตที่สามารถผลิตเอนไซม์ที่มีความจำเพาะต่อปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมาย ซึ่งขั้นต้นนี้จำเป็นต้องอาศัยระยะเวลาในการศึกษาทดทอง งบประมาณในการวิจัยและพัฒนา รวมถึงองค์ความรู้และเทคโนโลยีสนับสนุนด้านการวิจัยและพัฒนา อาทิ ห้องเพาะเลี้ยงเชื้อ อุปกรณ์สำหรับการควบคุมสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเพาะเลี้ยงเชื้อ สารอาหารที่ใช้สำหรับการเพาะเลี้ยงเชื้อ อุปกรณ์สำหรับการทำปฏิกิริยาเคมี และการทำให้บริสุทธิ์ เป็นต้น โดยหลังจากที่ได้มีการคัดเลือกจุลินทรีย์เป้าหมายที่สามารถผลิตเอนไซม์เป้าหมายที่มีประสิทธิภาพแล้ว จะเป็นการพัฒนาต่อยอดในการผลิตระดับห้องปฏิบัติการ (Laboratory scale production) เพื่อทดลองหาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเติบโตของจุลินทรีย์และการผลิตเอนไซม์ของจุลินทรีย์ในห้องปฏิบัติการ โดย จะได้มีการศึกษาวิจัยเพื่อปรับปรุงโครงสร้างของเอนไซม์ให้มีความจำเพาะต่อสารตั้งต้นมากยิ่งขึ้น ซึ่งผลจากการศึกษาจะได้นำไปใช้ในการเพิ่มขนาดการผลิต (Up-scale production) เพื่อผลิตในปริมาณที่เพิ่มขึ้น ก่อนที่จะเป็นการผลิตในระดับอุตสาหกรรม (Industrial Scale) ต่อไป โดยจะได้มีการทดสอบประสิทธิภาพของเอนไซม์โดยใช้เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง หรือการบริการจากหน่วยงานที่รับบริการทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของเอนไซม์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน