อุปทานอาหารทั่วโลกเผชิญกับภัยคุกคามมากมาย เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สงคราม แมลงศัตรูพืช และโรคภัยไข้เจ็บ สิ่งมีชีวิตที่เล็กเกินกว่าสายตามนุษย์จะมองเห็น – microalgae – สามารถให้คำตอบได้
โดย Sofia Strodt
อุปทานอาหารทั่วโลกเผชิญกับภัยคุกคามมากมาย เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สงคราม แมลงศัตรูพืช และโรคภัยไข้เจ็บ สิ่งมีชีวิตที่เล็กเกินกว่าสายตามนุษย์จะมองเห็น – microalgae – สามารถให้คำตอบได้
การให้อาหารแก่ประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นซึ่งจะสูงถึง 9.8 พันล้านคนภายในปี 2050 ตามการคาดการณ์ขององค์การสหประชาชาติ และความจำเป็นในการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติสำหรับคนรุ่นต่อ ๆ ไปอาจดูเหมือนขัดแย้งกันในตอนแรก
แต่วิธีแก้ปัญหาในขณะที่ยังมองไม่เห็นนั้นอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อม เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปได้พัฒนาความอยากอาหารสำหรับสาหร่ายขนาดเล็กหรือที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของสาหร่ายที่ประกอบด้วยจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงที่มีเซลล์เดียว
คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับสาหร่าย เคลป์ หรือสาหร่ายรูปแบบที่ใหญ่ที่สุด มันสามารถเติบโตได้สูงถึงสามเมตรและเป็นอาหารอันโอชะที่รู้จักกันดีในบางรูปแบบ สาหร่ายขนาดเล็กสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสามารถพบได้ทั้งในน้ำทะเลและน้ำจืด ได้รับความสนใจในการวิจัยเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของพวกมัน
จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถใช้เป็นอาหารสัตว์ได้ โดยเฉพาะในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ และอาหารต่างๆ เช่น พาสต้า ไส้กรอกมังสวิรัติ แท่งให้พลังงาน ผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ และครีมจากผัก
การเพาะปลูกสาหร่ายขนาดเล็กเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่เน้นการผลิตชีวมวลแห้ง เช่น คลอเรลลาหรือผงสาหร่ายสไปรูลิน่าเป็นอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพอย่างมาก สาหร่ายขนาดเล็กบางสายพันธุ์ไม่เพียงสะสมโปรตีนได้มากถึง 65–70% แต่ยังเป็นแหล่งของกรดไขมันโอเมก้า 3 ที่ยั่งยืน ซึ่งเป็นสารที่ได้จากปลาและน้ำมันปลาตามอัตภาพเป็นหลัก
สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพเพิ่มเติม เช่น วิตามิน B12, K หรือ D หมายความว่าสาหร่ายขนาดเล็กมีคุณสมบัติด้านสุขภาพที่สำคัญ ซึ่งอาจช่วยลดความเสี่ยงของโรคมะเร็งและโรคหลอดเลือดหัวใจ
สาหร่ายทะเลทราย
Massimo Castellari ผู้มีส่วนร่วมใน โครงการ ProFuture ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Horizon กล่าวว่า ” สาหร่ายขนาดเล็กสามารถปลูกได้ในสถานที่ต่างๆ มากมาย ภายใต้สภาวะที่แตกต่างกันมาก” กล่าว ‘เราสามารถปลูกได้ในไอซ์แลนด์และในสภาพอากาศแบบทะเลทราย’
เทคโนโลยีสำหรับการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กอย่างเข้มข้นได้รับการพัฒนามาตั้งแต่ปี 1950
ทุกวันนี้ สาหร่ายขนาดเล็กได้รับการปลูกฝังในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเปิดหรือระบบปิด ซึ่งเป็นภาชนะที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมการผลิตชีวมวล เวอร์ชันระบบปิด แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่าในการสร้าง แต่ให้การควบคุมพารามิเตอร์ทดลองที่มากกว่า และความเสี่ยงที่น้อยลงในการปนเปื้อน
สารนี้ไม่ได้เป็นเพียงอาหารเสริมที่ทันสมัยเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในชาดซึ่งเป็นประเทศที่ไม่มีทางออกสู่ทะเลและมีรายได้ต่ำ การบริโภคสาหร่ายสไปรูลิน่าที่เก็บเกี่ยวจากทะเลสาบชาดได้ปรับปรุงสถานะทางโภชนาการของผู้คนอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากสาหร่ายสไปรูลิน่าเป็นแหล่งโปรตีนและสารอาหารรองที่ดีเยี่ยม
นอกเหนือจากคุณค่าทางโภชนาการแล้ว สาหร่ายขนาดเล็กยังให้ประโยชน์ด้านสภาพอากาศด้วยการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์และความได้เปรียบทางเศรษฐกิจโดยใช้พื้นที่ทำการเกษตรอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และผ่านการใช้ที่ดินที่ไม่ทำการเพาะปลูก ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ในการผลิตสารชีวมวล
จากข้อมูลขององค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ระบุว่า การผลิตสาหร่ายขนาดเล็กยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เนื่องจากมีจำนวนการเพาะเลี้ยงน้อยกว่า 57,000 ตันในปี 2019 เมื่อเปรียบเทียบแล้ว ผลผลิตพืชผลขั้นต้นอยู่ที่ 9.4 พันล้านตันในปี 2019
อัตราเงินเฟ้ออาหาร
สงครามต่อเนื่องของรัสเซียในยูเครนได้เน้นย้ำถึงความเปราะบางของแหล่งอาหารทั่วโลก การหยุดส่งออกธัญพืชของยูเครนและการเพิ่มขึ้นของราคาพลังงานได้ช่วยผลักดันอัตราเงินเฟ้ออาหารทั่วโลกให้อยู่ในระดับสูงเป็นประวัติการณ์ โดยประเทศกำลังพัฒนาได้รับผลกระทบอย่างหนักอย่างไม่สมส่วน ในเดือนพฤษภาคมปีนี้ ค่าใช้จ่ายสำหรับอาหารเพิ่มขึ้น 42% เมื่อเทียบกับปี 2557-2559 สหประชาชาติรายงาน
ปีที่แล้ว ผู้คนจำนวน 828 ล้านคนได้รับผลกระทบจากความหิวโหย เพิ่มขึ้นประมาณ 46 ล้านคนเมื่อเทียบกับปี 2020 และเพิ่มขึ้น 150 ล้านคนนับตั้งแต่เกิดการระบาดของโควิด-19
FAO คาดการณ์ว่าผู้คนราว 670 ล้านคนจะยังคงเผชิญกับความหิวโหยภายในสิ้นทศวรรษนี้
ถึงแม้ว่าประโยชน์ของการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กอินทรีย์สำหรับอาหารและอาหารสัตว์จะมีจำนวนมาก แต่การเติบโตของตลาดจะต้องเอาชนะอุปสรรคต่าง ๆ รวมถึงการขาดการผลิตแบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ตามที่ Castellari ซึ่งทำงานที่สถาบันวิจัยและเทคโนโลยีการเกษตรในบาร์เซโลนา ประเทศสเปน กล่าว
‘ระบบอัตโนมัติยังไม่ได้ดำเนินการอย่างสมบูรณ์’ เขากล่าว ‘มีผู้ผลิตรายเล็กในยุโรป หลายขั้นตอนยังคงเกี่ยวข้องกับการใช้แรงงานคน ดังนั้นพวกเขาจึงยังคงทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการนี้’
ชีวมวลแปรรูป
ความท้าทายมีมากกว่าการเพาะปลูก ด้วยสาหร่ายขนาดเล็ก ชีวมวลจะต้องผ่านกรรมวิธี ทำความสะอาด และตากให้แห้งก่อนจึงจะได้ผงที่ใช้งานได้ ขั้นตอนต่อไปคือการเพิ่มขนาดการผลิตเพื่อลดต้นทุน
นอกจากนี้ยังมีความท้าทายด้านกฎระเบียบ ปัจจุบันมีสาหร่ายขนาดเล็กเพียงไม่กี่ชนิดที่ได้รับอนุญาตในสหภาพยุโรป
‘ในยุโรป ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา’ Castellari กล่าว ‘สาหร่ายขนาดเล็กมีหลายพันสายพันธุ์ แต่สำหรับการบริโภคอาหารหรืออาหารสัตว์ มีเพียงเจ็ดชนิดเท่านั้นที่ได้รับอนุญาต’
เพื่อให้ได้ความรู้เกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้สายพันธุ์อื่น Castellari และทีมของเขาจึงกำลังตรวจสอบสาหร่ายขนาดเล็กชนิดอื่นๆ เหล่านี้ด้วย
เนื่องจากความท้าทายเหล่านี้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่มีสาหร่ายขนาดเล็กจึงยังคงมีอยู่อย่างจำกัดในปัจจุบัน แต่ถ้าสามารถเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้ แนวโน้มโดยรวมสำหรับอุตสาหกรรมสาหร่ายขนาดเล็กมีแนวโน้มที่ดี นอกจากเป็นแหล่งอาหารและอาหารสัตว์แล้ว พืชยังสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ เครื่องสำอาง ปุ๋ย และอาหารเสริมเพื่อสุขภาพได้อีกด้วย
แอสตาแซนธินซึ่งเป็นเม็ดสีแดงเลือดที่สกัดจากสาหร่ายมีประโยชน์อย่างเด่นชัดอยู่แล้ว สารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพ แอสตาแซนธินสามารถพบได้ในอาหารทะเลและมักใช้ทำสีกุ้ง มันยังขายในรูปของยาเม็ดเป็นอาหารเสริม
เชื่อกันว่าแอสตาแซนธินอาจส่งผลดีต่อการทำงานของสมอง สมรรถภาพทางกาย และการเสื่อมสภาพของผิว
Matteo Ballottari รองศาสตราจารย์ด้านเทคโนโลยีชีวภาพที่มหาวิทยาลัยเวโรนาในอิตาลี ช่วยเริ่ม โครงการ AstaOmega ที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก Horizonของสภาวิจัยยุโรป พร้อม ๆ กันเพื่อผลิตกรดไขมันแอสตาแซนธินและโอเมก้า 3 ในสาหร่ายขนาดเล็กสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและโภชนาการของมนุษย์
คุณภาพและปริมาณ
อาหารเสริมโอเมก้า 3 ส่วนใหญ่มาจากน้ำมันปลา อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้เกิดความกังวลเรื่องความยั่งยืน เช่น ความเสียหายต่อระบบนิเวศทางทะเลอันเป็นผลมาจากการจับปลามากเกินไป
“มีความต้องการมากขึ้นในการรับประทานอาหารที่มีคุณภาพสูงพร้อมกับความตระหนักในการผสมผสานส่วนผสมที่อุดมด้วยโอเมก้า 3 ในอาหารของเรา” Ballottari กล่าว การตอบสนองต่อแนวโน้มนี้ในขณะที่ให้อาหารแก่ประชากรโลกที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็น ‘ความท้าทายครั้งใหญ่’ เขากล่าว
ในขณะเดียวกัน ด้านแอสตาแซนธิน นักวิจัยของแอสตาโอเมก้าก็มีความก้าวหน้า พวกเขาได้รับสายพันธุ์ใหม่ที่สามารถผลิตแอสตาแซนธินได้เองโดยไม่จำเป็นต้อง “เครียด” ซึ่งหมายความว่านักวิจัยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์การผลิต เช่น ความเข้มของแสง อุณหภูมิ หรือความเข้มข้นของไนเตรต อีกทั้งการสกัดสารทำได้ง่ายขึ้นส่งผลให้ต้นทุนต่ำลง
นักวิทยาศาสตร์ยอมรับว่าสาหร่ายขนาดเล็กมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงวิธีที่เรากินให้ดีขึ้น
‘สาหร่ายขนาดเล็กสามารถช่วยให้เราเพิ่มการผลิตโปรตีนภายในยุโรปเพื่อลดการพึ่งพาประเทศอื่น ๆ ‘ Castellari จากโครงการ ProFuture กล่าว
การวิจัยในบทความนี้ได้รับทุนจากสหภาพยุโรปและเผยแพร่ครั้งแรกในHorizonนิตยสารการวิจัยและนวัตกรรมของสหภาพยุโรป
