1

Biotechnological Product Innovation

Lecture 418/11/2013

Biotechnological Product Innovation In Industry

Dr. Vijitra Luang-In

Outline

• สถานะของนวัตกรรมในประเทศ

• นวัตกรรมอ�ตสาหกรรมเคม�

• นวัตกรรมอ�ตสาหกรรมพลาสต�กและพอล�เมอร

• นวัตกรรมการผล�ตเอนไซมท� ใช้"ในอ�ตสาหกรรม

ในชวงตนปค.ศ.1990 เปนตนมาอุ�ตสาหกรรมทางดานเทคโนโลยี�ช�วภาพน�าไปใชในการผล�ตสารเคม�ใหบร�ส�ทธ์ิ"�ประมาณรอุยีละ 60 ซึ่'(งผล�ตภ)ณฑเก+อุบท,) งหมดยี)งม�การผล�ตเพ-+อุใชในอุ�ตสาหกรรมในปจจ�บ)น

ในอุ�ตสาหกรรมเคม�ม�การน�าเทคโนโลยี�ช�วภาพมาใชโดยีการเปล�(ยีนร/ปแบบขอุงอุ�ตสาหกรรมเคม�แบบด)2งเด�มมาใชต)วเรงทางช�วภาพ และการท�าว�ศวกรรมเมแทบอุล�กเพ-+อุใหเก�ดผล�ตภ)ณฑท-�แตกตางจากเด�ม (Kirk et al., 2002) อุ�ตสาหกรรมเหลาน�2ไดน�าเทคน�คทางดานพ)นธ์ิ�ว�ศวกรรม และอุงคความร/เก-�ยีวก)บช�วโมเลก�ลมาใชในการด)ดแปลงพ)นธ์ิ�กรรมขอุงส�(งม�ช�ว�ต เพ+(อุ เปล-�ยีนแปลงค�ณสมบ)ต� และปฏิ�ก�ร�ยีาการควบค�มในว�ถี�ช�วส)งเคราะหภายีในส�(งม�ช�ว�ต ซึ่'(งจะช)กน�าใหเก�ดการผล�ตสารเคม�ใหม-หร+อุเพ-�มศ)กยีภาพในการผล�ตสารเคม�ท�(หลากหลายีข'2น

นว)ตกรรมอุ�ตสาหกรรมเคม�

ต)วอุยีางการใชว�ศวกรรมเมแทบอุล�ก (Metabolic Engineering) ในการผล�ตไบโอุเอุทานอุล (bioethanol) ม�ด)งน�21 )การสร,างสายีพ)นธ์ิ�"ขอุงธ์ิ)ญพ+ช (Plant

Breeding) ท�(เปนว)ตถี�ด�บท-�(�ใหปร�มาณแปงท-�

ส/งและม�ค�ณสมบ)ต�ท-�งายีตอุการยีอุยีสลายีดวยีเอุนไซึ่ม

2) การด)ดแปลงเอุนไซึ่ม (Protein Engineering) เพ+(อุใชในการเปล�(ยีนแปงเปนน6าตาลไดอุยีางม�ประส�ทธ์ิ�ภาพ3) การสรางสายีพ)นธ์ิ�จ�ล�นทร�ยีท-�ทนตอุสภาวะท�(ม�เอุทานอุล (Genetic Engineering) เพ-+อุใชในกระบวนการหม)กในชวงการเปล-�ยีนน6าตาลเปนเอุทานอุล 4) การพ)ฒนากระบวนการเก8บผลผล�ตเอุทานอุลใหม�ประส�ทธ์ิ�ภาพส/ง และลดคาใชจายีในกระบวนการทางดานการใชสารเคม�ในการสก)ดและท�าใหบร�ส�ทธ์ิ"�

นวัตกรรมผล�ตไบโอเอทานอลในระดับอ�ตสาหกรรม

นวัตกรรมอ�ตสาหกรรมพลาสต�กและพอล�เมอร

Polyhydroxyalkanoates: PHAs

เทคโนโลยี�ช�วภาพไดเขามาเก�(ยีวขอุงก)บอุ�ตสาหกรรมพลาสต�ก และสารพอุล�เมอุรอุ+(นๆโดยีเฉพาะการผล�ต พลาสต�กท�(ยีอุยีสลายีได (polyhydroxyalkanoates; PHAs) จากแบคท�เร�ยีโดยีใชว)ตถี�ด�บเหล+อุท,� งทางการเกษตร

ในการผล�ตพอุล�เมอุร"ช�วภาพ (biopolymer) จากจ�ล�นทร�ยี"น)2นจะได,สารท�(ม�ค�ณสมบ)ต�ท�(แตกตางก)นตามสายีพ)นธ์ิ�ขอุงจ�ล�นทร�ยีและกระบวนการหม)ก ต)วอุยีาง เชน บร�ษ)ท Dupont ไดพ)ฒนา สายีพ)นธ์ิ� � E. coli เพ-+อุใชในการเปล-�ยีนแปงจากขาวโพดเปน 1,3-propanediol ซึ่-'งจะลดคาใชจายีลงอุยีางมาก เม-+อุ เปร�ยีบเท�ยีบก)บการใชสารเคม� และ 1,3-propanediol ท�(ไดน,)นสามารถีน�าไปใชในการผล�ต polypropylene terephthalate ซึ่-'งเปนพอุล�เอุสเทอุรท�(ม�ค�ณสมบ)ต�ท-�ม�ความเหน�ยีวยี+ดหยี�น�และงายีตอุการยีอุมส�

Polylactic Acid (PLA) นวัตกรรมวัสดั�ส� งทอในอนาคตว)ตถี�ด�บท�(ใช,ในการผล�ต Polylactic Acid (PLA) ค+อุแป<งท�(มาจากทร)พยีากรธ์ิรรมชาต�ท�(เก�ดข'2นใหม-ได, (renewable resource) ซึ่'(งได,แก-พ+ชท�(ม�แป<งเป=นอุงค"ประกอุบหล)ก เช-น ข,าวโพด และม)นส�าปะหล)ง โดยีม�กระบวนการผล�ตเร�(มต,นจากการบด หร+อุ โม-พ+ชน)2นให,ละเอุ�ยีดเป=นแป<ง จากน)2นท�าการยี-อุยีแป<งให,ได,เป=นน�2าตาล และน�าไปหม)ก (fermentation) ด,วยีจ�ล�นทร�ยี"เก�ดเป=น Lactic Acid

จากน)2นน�า Lactic Acid ท�(ได,มาผ-านกระบวนการทางเคม� เพ+(อุเปล�(ยีนโครงสร,างให,เป=นสารใหม-ท�(ม�โครงสร,างทางเคม�เป=นวงแหวนเร�ยีกว-า lactide หล)งจากน)2นน�ามากล)(นในระบบส�ญญากาศเพ+(อุเปล�(ยีนโครงสร,างได,เป=นโพล�เมอุร"ขอุง lactide ท�(เป=นสายียีาวข'2นเร�ยีกว-า Polylactic Acid (PLA) ซึ่'(งการก�าหนดความยีาวขอุงสายีโพล�เมอุร"ให,ได,ตามท�(ต,อุงการจะเป=นส�(งท�(ท�าให,ค�ณสมบ)ต�ขอุง PLA เปล�(ยีนไปตามล)กษณะการใช,งาน ท)2งน�2 PLA สามารถีน�าไปเป=นว)ตถี�ด�บในการผล�ตผล�ตภ)ณฑ"พลาสต�กและส�(งทอุ ได,เช-นเด�ยีวก)บเม8ดพลาสต�กจากป>โตรเล�ยีม อุ�กท)2ง PLA ยี)งม�ค�ณสมบ)ต�พ�เศษค+อุม�ความใส สามารถียี-อุยีสลายีได,เอุงเม+(อุน�าไปฝั@งกลบในด�น

Products from bioplastic/biopolymer

เอนไซมน"นเก� ยวัของกบอ�ตสาหกรรมเคม�โดัยเปนตวัเรงในปฏิ�ก�ร�ยาท� หลากหลาย ในตลาดัโลกเอนไซมม� ม)ลคาประมาณ 1,500 ลานเหร�ยญสหรฐและม�การเต�บโตข-.นรอยละ 5-10 ในท�กๆปเม0 อเปร�ยบเท�ยบกบตวัเรงปฏิ�ก�ร�ยาทางเคม�น.น พบวัาเอนไซมจะม�การเรงปฏิ�ก�ร�ยาท� จ2าเพาะเจาะจง และม�การท2างานในอ�ณหภู)ม� ควัามดันและควัามเปนกรดั-ดัางท4�ใกลเค�ยงกบธรรมช้าต� และยงใช้กระบวันการสงเคราะหท� ไมม�พ�ษ และไมม�สารกดักรอนท4�ร�นแรงอ�กดั"วัย

นวัตกรรมการผล�ตเอนไซมท� ใช้"ในอ�ตสาหกรรม

Take home message

• สถานะของนวัตกรรมในประเทศ

• นวัตกรรมอ�ตสาหกรรมเคม�

• นวัตกรรมอ�ตสาหกรรมพลาสต�กและพอล�เมอร

• นวัตกรรมการผล�ตเอนไซมท� ใช้"ในอ�ตสาหกรรม