"เนื้อจากสาหร่าย": สาหร่ายขนาดเล็กและถั่วเหลืองจะกลายเป็นเนื้อทอดแห่งอนาคตได้อย่างไร

เราจะไว้วางใจใครได้บ้างในเรื่องโปรตีนชนิดใหม่สำหรับโลกกระทะร้อน? สเตฟาน กูลดิน นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์ (TUM/TUMCREATE, โครงการ Proteins4Singapore) นำเสนอคำตอบที่แปลกใหม่ นั่นคือ สาหร่ายขนาดเล็ก + ถั่วเหลือง ในบทความล่าสุดในนิตยสาร Natureเขาอธิบายว่าวัตถุดิบได้มาจากเซลล์เพาะเลี้ยงเดี่ยวที่มีโปรตีน 60-70% แล้วจึง “ปรับแต่ง” การประกอบตัวเองและเนื้อสัมผัสให้เลียนแบบความเหนียวนุ่มและความชุ่มฉ่ำของ “เนื้อ” บริบทคือเป้าหมาย “30x30” ของสิงคโปร์ นั่นคือการผลิตอาหาร 30% ภายในประเทศภายในปี 2030 ในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนที่ดิน ซึ่งไบโอรีแอคเตอร์สาหร่ายขนาดกะทัดรัดดูสมเหตุสมผลอย่างยิ่ง

ความเป็นมาของการศึกษา

แหล่งโปรตีนทางเลือกไม่ใช่กระแสนิยม แต่เป็นการตอบสนองต่อปัญหาคอขวดหลายประการพร้อมกัน ไม่ว่าจะเป็นการเติบโตของประชากร ข้อจำกัดด้านสภาพภูมิอากาศ การขาดแคลนที่ดินและน้ำ และในบางมหานครใหญ่ ความเปราะบางของห่วงโซ่อุปทานที่ต้องพึ่งพาการนำเข้า สิงคโปร์เป็นตัวอย่างที่ชัดเจน ประเทศนำเข้าอาหารส่วนใหญ่ และได้ตั้งเป้าหมาย "30x30" ไว้ว่าจะผลิตอาหารภายในประเทศให้ได้ 30% ภายในปี 2030 ในพื้นที่เช่นนี้ ไบโอรีแอคเตอร์แบบกะทัดรัดและโฟโตไบโอรีแอคเตอร์แบบปิดที่ใช้สาหร่ายขนาดเล็กจึงมีความสมเหตุสมผล เพราะแทบไม่ต้องใช้ดิน ทำงานได้ตลอดทั้งปี และปรับขนาดได้ "ตามเมือง" แทนที่จะเป็น "ตามเฮกตาร์"

สาหร่ายขนาดเล็กน่าสนใจไม่เพียงแต่ในด้านการผลิตแบบ “แนวตั้ง” เท่านั้น สาหร่ายขนาดเล็กหลายสายพันธุ์ ( คลอเรลลา แนนโนคลอรอปซิส อาร์โธสไปรา/“สไปรูลินา” ) ให้โปรตีน 50-70% ในวัตถุแห้ง และยังมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน รงควัตถุ และสารต้านอนุมูลอิสระควบคู่มาด้วย โปรตีนเข้มข้นและสารแยกได้จากชีวมวลเหล่านี้ ซึ่งเป็น “องค์ประกอบพื้นฐาน” ของระบบอาหาร ข้อได้เปรียบเหนือพืชผลบนบกหลายชนิดคือความยืดหยุ่นในการจัดองค์ประกอบผ่านการควบคุมสภาพการเพาะปลูกและการไม่ขึ้นกับฤดูกาล ทำให้สามารถกำหนดชุดการผลิตให้เป็นมาตรฐานได้ง่ายขึ้น

แต่ "ผงสีเขียว" ไม่สามารถเปลี่ยนเป็น "ชิ้นเนื้อ" ได้ด้วยตัวเอง โปรตีนจากสาหร่ายมีรสชาติและกลิ่นเฉพาะตัว (คลอโรฟิลล์ กลิ่น "ทะเล") ความสามารถในการละลายและการเกิดเจลที่แปรผัน และผนังเซลล์ที่แข็งแรงทำให้ย่อยได้ยากหากไม่ได้ผ่านกระบวนการอย่างถูกต้อง ดังนั้น เทคโนโลยีลำเลียงจึงประกอบด้วย การแยกส่วน การฟอกสี/การดับกลิ่น การปรับคุณสมบัติเชิงหน้าที่ (อิมัลชัน การกักเก็บน้ำ และความหนืด) ในขณะเดียวกัน การอบแห้งและการแยกชีวมวลต้องใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ มิฉะนั้นจะสูญเสียผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและราคาไปบางส่วน เมื่อรวมเข้ากับกฎระเบียบ "อาหารใหม่" และปัญหาสารก่อภูมิแพ้ จะเห็นได้ชัดเจนว่าเหตุใดเส้นทางจากเครื่องปฏิกรณ์ไปยังเคาน์เตอร์จึงยาวไกล

กุญแจสำคัญของประสบการณ์ “เนื้อสัตว์” คือการจัดโครงสร้าง โปรตีนเข้มข้นต้องถูกบีบให้จัดเรียงตัวเป็นโครงสร้างจุลภาคแบบเส้นใยเป็นชั้นๆ ที่ให้ “สัมผัส” ที่ยืดหยุ่นและกักเก็บน้ำและไขมันไว้ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากสนามเฉือน การอัดรีด การควบคุมการแยกไมโครเฟส และการเติมลิพิด/สารตั้งต้นของอะโรมาติก ในทางปฏิบัติ โปรตีนจากสาหร่ายมักถูกผสมกับโปรตีนถั่วเหลือง ซึ่งทำให้ได้กรดอะมิโนที่เหมาะสม ปรับปรุงการสร้างเนื้อสัมผัส และ “ลด” รสชาติของสาหร่ายได้ง่ายขึ้น อุปสรรคสุดท้ายคือผู้บริโภค เราต้องการสูตรอาหารท้องถิ่น การชิมแบบปิดตา และการติดฉลากที่ชัดเจน นี่คือเหตุผลที่วัสดุศาสตร์และเครื่องมือทางประสาทสัมผัสถูกเพิ่มเข้าไปในอัลกอริทึมเคมีอาหาร หากปราศจากสิ่งเหล่านี้ “เนื้อสาหร่าย” จะยังคงเป็นแค่การสาธิตในห้องปฏิบัติการ ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ที่ผู้คนจะซื้อซ้ำ

ทำไมต้องไมโครสาหร่าย?

• โปรตีนเต็มเปี่ยม บางชนิดให้โปรตีนมากถึง 60-70% ในวัตถุแห้ง ซึ่งเทียบเท่าและสูงกว่าแหล่งโปรตีนทั่วไป
• รูปแบบเมือง พวกมันเติบโตในเตาปฏิกรณ์ แทบไม่ต้องใช้พื้นที่ และใช้น้ำน้อย สะดวกสำหรับมหานครอย่างสิงคโปร์
• การประมวลผลที่ยืดหยุ่น เศษส่วนโปรตีนถูกสกัดจากชีวมวล ซึ่งสามารถใช้เป็น "ตัวสร้าง" เนื้อสัมผัสได้

ทีมของกูลดินกำลังทำอะไรอยู่?

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นไปที่วิธีการทำให้โปรตีนจากพืชมีพฤติกรรมเหมือน "เนื้อสัตว์" วิธีการทางวิทยาศาสตร์วัสดุศาสตร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในเรื่องนี้ โดยการควบคุมการจัดเรียงตัวของเส้นใยโปรตีนและปฏิกิริยาระหว่างเส้นใยกับน้ำและไขมัน ทำให้เราสามารถสร้างโครงสร้างจุลภาคที่ต้องการได้ เช่น การแบ่งชั้น ความเป็นเส้นใย และความยืดหยุ่น ในกรณีนี้ "ฟิสิกส์ของสสารอ่อน" จะทำงานตามที่ต้องการ

• วัตถุดิบ: ส่วนผสมของสาหร่ายขนาดเล็กและโปรตีนถั่วเหลือง - ความสมดุลของรสชาติ คุณค่าทางโภชนาการ และราคา
• กระบวนการ: การสกัด → การเลือกสภาวะการประกอบด้วยตนเอง → การทดสอบความเปรี้ยว/เคี้ยวและความชุ่มฉ่ำ → การปรับสูตร
• สถานที่: กลุ่ม TUMCREATE/Proteins4Singapore - สะพานเชื่อมระหว่างมูลนิธิและเทคโนโลยีอาหารเพื่อตอบสนองความต้องการของนครรัฐ

สิ่งที่ชัดเจนอยู่แล้วและอะไรที่ทำให้ "เนื้อทางเลือก" บนสาหร่ายช้าลง

• ข้อดี:
  • ความหนาแน่นของโปรตีนสูงและโปรไฟล์กรดอะมิโนที่ครบถ้วนในสายพันธุ์จำนวนหนึ่ง
  • ความสามารถในการปรับขนาดในระบบปิด
  • แนวโน้มในการลดปริมาณการปล่อยคาร์บอนและการใช้น้ำ
• ความท้าทาย:
  • รสชาติและกลิ่น (คลอโรฟิลล์ กลิ่น “ทะเล”) จำเป็นต้องได้รับการปกปิดและฟอกสีเม็ดสี
  • คุณสมบัติเชิงหน้าที่ (ความสามารถในการละลาย การเกิดเจล) แตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์และขึ้นอยู่กับการแปรรูป
  • เศรษฐศาสตร์และกฎระเบียบ: เสถียรภาพของห่วงโซ่อุปทานพืชผล การกำหนดมาตรฐานโปรตีนเข้มข้น

เหตุใดสิงคโปร์ (และไม่เพียงเท่านั้น) จึงต้องการสิ่งนี้

สิงคโปร์นำเข้าอาหารมากกว่า 90% และตั้งเป้าที่จะผลิตอาหารภายในประเทศให้ได้ 30% ภายในปี 2573 เครื่องปฏิกรณ์สาหร่ายขนาดเล็กแบบกะทัดรัด + การแปรรูปโปรตีนให้เป็นผลิตภัณฑ์ "เนื้อสัตว์" เป็นวิธีหนึ่งที่จะเพิ่มปริมาณโปรตีนต่อตารางเมตร และลดความเสี่ยงจากภาวะขาดแคลนอาหาร เช่นเดียวกับเมืองที่ประสบปัญหาการขาดแคลนที่ดินและน้ำ

วิธีทำ "เนื้อชิ้น" จาก "โจ๊กเขียว"

• โครงสร้าง: ควบคุมการแยกไมโครเฟสและการวางแนวของเส้นใยโปรตีน (การอัดรีด สนามเฉือน) - ดังนั้นจึงมีลักษณะเป็นเส้นใยและมีลักษณะเป็น "คลื่น" เมื่อถูกกัด
• ความชุ่มฉ่ำ: ห่อหุ้มไขมัน จับน้ำด้วยไฮโดรคอลลอยด์ เลียนแบบ “น้ำเนื้อ”
• รสชาติ: การหมัก การคัดเลือกโปรไฟล์ไขมันและสารตั้งต้นของกลิ่นหอม - เคลื่อนตัวออกจากกลิ่น "สาหร่าย" ไปสู่ "อูมามิ"

อะไรต่อไปสำหรับ Proteins4Singapore

• จากห้องปฏิบัติการสู่เวิร์กช็อปขนาดย่อม: ความเสถียรของชุดการผลิต อายุการเก็บรักษา การขนส่งแบบเย็น
• โภชนาการและความปลอดภัย: สารก่อภูมิแพ้โปรตีนจากพืช การย่อยได้ การติดฉลาก
• การทดสอบผู้บริโภค: การชิมแบบปิดตาและการวิจัยพฤติกรรมในอาหารเอเชีย – รสชาติสำคัญ

ความคิดเห็นของผู้เขียน

เนื้อหาฟังดูเป็นแนวคิดเชิงปฏิบัติและมองโลกในแง่ดีแบบ "วิศวกรรม" สาหร่ายขนาดเล็กไม่ได้แปลกใหม่เพื่อการโฆษณาชวนเชื่อ หากแต่เป็นผู้สร้างผลิตภัณฑ์โปรตีนที่แท้จริง หากมองผ่านมุมมองของนักวิทยาศาสตร์วัสดุศาสตร์ กุญแจสำคัญไม่ได้อยู่ที่การปลูกชีวมวลที่มีโปรตีน 60-70% เท่านั้น แต่คือการทำให้เศษส่วนของโปรตีนรวมตัวกันเป็นโครงสร้างจุลภาคของ "เนื้อสัตว์" และในขณะเดียวกันก็รักษารสชาติ ความชุ่มฉ่ำ และราคาไว้ ดังนั้น การเดิมพันจึงอยู่ที่คู่หูของสาหร่ายขนาดเล็กและถั่วเหลือง: สาหร่ายขนาดเล็กมีความหนาแน่นของโปรตีนและให้ผลผลิตที่หนาแน่น ในขณะที่สาหร่ายขนาดเล็กมีเนื้อสัมผัสที่พิสูจน์แล้วและมีรสชาติที่ "นุ่ม"

ผู้เขียนเน้นย้ำถึงสิ่งสำคัญหลายประการที่มัก “ไม่ได้พูดถึง”:

• เนื้อสัมผัสและประสาทสัมผัสสำคัญกว่าสโลแกน การมี "รอยเท้าสีเขียว" ถือเป็นข้อดี แต่ผู้คนก็มักจะซื้อสิ่งที่เคี้ยวแล้วรู้สึกสบายและอร่อย ดังนั้น จึงเน้นที่การรวมตัวกันของโปรตีน ใยอาหาร และการเก็บกักไขมัน/น้ำในร่างกาย
• หน้าที่มีความสำคัญมากกว่าอนุกรมวิธาน ไม่สำคัญว่า "สาหร่ายชนิดใด" สำคัญกว่าคุณสมบัติเชิงหน้าที่ (ความสามารถในการละลาย การเกิดเจล และการเกิดอิมัลชัน) ของโปรตีนที่แยกออกมาหลังจากการแปรรูป
• การผสมผสานนี้ไม่ใช่การประนีประนอม แต่เป็นกลยุทธ์ ส่วนผสมของสาหร่ายและโปรตีนถั่วเหลืองช่วยปิดสามภารกิจในคราวเดียว ได้แก่ โปรไฟล์กรดอะมิโน ประสิทธิภาพทางเทคโนโลยี และการลดทอนกลิ่นอายของ "ทะเล"
• ตรรกะการผลิตในเมือง สำหรับสิงคโปร์และมหานคร กุญแจสำคัญคือ "โปรตีน/ตร.ม." และความเป็นอิสระตามฤดูกาล: เครื่องปฏิกรณ์แบบปิด ห่วงโซ่อุปทานสั้น และความเสถียรของการผลิตแบบแบตช์
• เศรษฐกิจและพลังงานคือตัวกรองความจริง การขจัดน้ำ/ฟอกสี และการขยายขนาดเวิร์กช็อปขนาดเล็กราคาถูกเป็นอุปสรรคสำคัญ หากปราศจากสิ่งเหล่านี้ นิเวศวิทยาและราคาอาจ "ระเหย" ไปได้ในขั้นตอนการผลิต
• กฎระเบียบและความไว้วางใจ "อาหารใหม่" คือมาตรฐาน สารก่อภูมิแพ้ ฉลาก และการทดสอบผู้บริโภค และสำหรับอาหารท้องถิ่น (ไม่ใช่แค่ "รูปแบบเบอร์เกอร์")

สิ่งที่ผู้เขียนกล่าวไว้ว่าจะต้องเกิดขึ้นต่อไปเพื่อให้ “เนื้อสาหร่าย” ก้าวจากการสาธิตไปสู่ผลิตภัณฑ์จำนวนมาก:

• กำหนดมาตรฐานโปรตีนเข้มข้น (แต่ละชุดโดยใช้เมตริกการทำงาน ไม่ใช่แค่เปอร์เซ็นต์โปรตีน)
• แก้ปัญหาขั้นตอนสกปรกอย่างประหยัดพลังงาน เช่น การแยกน้ำ การดับกลิ่น/การฟอกสี โดยไม่สูญเสียคุณค่าทางโภชนาการ
• เปิดตัวสายการผลิตขนาดมินิในเมือง: ตั้งแต่เครื่องปฏิกรณ์ไปจนถึงสายการอัดรีดนำร่องและการขนส่งแบบควบคุมอุณหภูมิ
• เชื่อมโยงสูตรอาหารกับบริบทของอาหาร (เอเชีย/ยุโรป): กลิ่น ไขมัน เครื่องเทศ - เพื่อการทดสอบพฤติกรรมจริง
• คำนวณ LCA (คาร์บอน/น้ำ/พลังงาน) อย่างตรงไปตรงมาสำหรับมาตราส่วนจริง ไม่ใช่กรัมในห้องแล็บ

สารสำคัญ: โปรตีนทางเลือกไม่ใช่ “ส่วนผสมชั้นเลิศ” เพียงชนิดเดียว แต่เป็นการผสมผสานระหว่างวิทยาศาสตร์วัสดุและโซลูชันด้านอาหาร สาหร่ายขนาดเล็กให้ความกระชับและความหนาแน่นของโปรตีน ถั่วเหลืองให้ “การเสริมแรง” ของเนื้อสัมผัสที่เชื่อถือได้ และวิศวกรรมที่เชี่ยวชาญทำให้โปรตีนเหล่านี้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่คุณอยากกินซ้ำอีกครั้ง

บทสรุป

สาหร่ายขนาดเล็กไม่ใช่เพียงจินตนาการแห่งอนาคต แต่เป็นแพลตฟอร์มเทคโนโลยีสำหรับเมืองที่ขาดแคลนที่ดินและต้องการโปรตีน ผลงานของ Guldin และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่า หากคุณควบคุมการประกอบตัวเองและเนื้อสัมผัสของโปรตีนได้ สารสกัด "สีเขียว" จะกลายเป็นผลิตภัณฑ์ "เนื้อสัตว์" อย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับกลยุทธ์ความยั่งยืนด้านอาหาร 30x30 ของสิงคโปร์อย่างสมเหตุสมผล จากนั้นก็มาถึงการวิ่งระยะไกล: กลิ่น ราคา มาตรฐาน และความรักของผู้บริโภค

ที่มา: Christine Ro. วัตถุดิบ: การเปลี่ยนโปรตีนจากสาหร่ายเป็นเนื้อเทียม Nature, 18 สิงหาคม 2025; สัมภาษณ์ S. Guldin (TUM/TUMCREATE, Proteins4Singapore) บริบทเพิ่มเติม: เป้าหมาย 30×30 และเอกสารประกอบเกี่ยวกับ Proteins4Singapore doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02622-7