รายละเอียด

บรรจุภัณฑ์แอคทีฟ เป็นบรรจุภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีในการพัฒนาเพื่อใช้ในการช่วยยืดอายุและป้องกันอาหารจาก
สภาพแวดล้อมภายนอกซึ่งเป็นปัจจัยหลักในการเร่งให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและการเน่าเสียของอาหาร อีกทั้งปัจจัยหลักคือการช่วยสื่อสารข้อมูลของอาหารแก่ผู้บริ โภคให้รับทราบถึงข้อมูลของผลิตภัณฑ์เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงซึ่งมีความน่าสนใจในปัจจุบันอย่างมาก โดยทั่วไปเป็นฟิล์มที่สามารถตอบสนองกับ pH ออกซิเจน ความชื้น คาร์บอนไดออกไซด์ ที่เกิดขึ้น
ภายในบรรจุภัณฑ์ โดยฟิล์มจะเกิดการเปลี่ยนสีเมื่อสภาพแวคล้อมภายในบรรจุภัณฑ์เปลี่ยนแปลงวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาผลการเตรียมฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ที่สภาวะการอบแห้งร่วมกับโพลีเมอร์อื่น ได้แก่ ไคโตซาน โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ซอยโปรตีนไอโซเลท โดยมีเคอร์คูมินเป็นอินดิเคเตอร์และศึกษาผลของการเพิ่มปริมาณเคอร์คูมินที่มีผลต่อฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ โดยศึกษาสมบัติต่างๆของฟิล์ม ได้แก่ ลักษณะปรากฏ สี สมบัติทางกล มุมสัมผัส การดูดกลืนรังสียูวี หมู่ฟังก์ชัน ความชื้น การซึมผ่านของไอน้ำ ความหนา การตอบสนองกับแอมโมเนีย การวิเคราะห์ทางสถิติ และการประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับการตรวจจับการเน่าเสียของกุ้งสด การพัฒนาฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบร์ โดยมีเคอร์คูมินเป็นอินดิเคเตอร์จึงมีความน่าสนใจในการใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟที่ช่วยป้องกันการเน่าเสียของอาหารซึ่งเป็นสาเหตุหลักในปัญหาอาหารเหลือทิ้ง อีกทั้งยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยการใช้พอลิเมอร์ชีวภาพจากธรรมชาติ และช่วยแก้ไขปัญหาสิ่งแวคล้อมจากขยะพลาสติกห่ออาหาร เป็นต้น

วัตถุประสงค์

     บรรจุภัณฑ์แอคทีฟ (Active packaging) หมายถึง บรรจุภัณฑ์ที่ใช้เพื่อป้องกันและช่วยยืดอายุของ
อาหารจากสภาพแวดล้อมภายนอกซึ่งเป็นปัจจัยหลักในการเร่งให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและการเน่าเสียของ
อาหารอีกทั้งยังช่วยสื่อสารข้อมูลของอาหารแก่ผู้บริโภค ปัจจุบันภายใต้สังคมโลกาภิวัตน์บรรจุภัณฑ์มีการ
พัฒนาด้วยเทคโนโลยีที่มีความหลากหลายมากขึ้นโดยเฉพาะเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ เช่น การควบคุม
บรรยากาศภายในบรรจุภัณฑ์ การสกัดกั้นการเข้า-ออกของแก๊ส การตรวจสอบคุณภาพและสภาพของอาหาร
บรรจุหีบห่อแบบเรียลไทม์ เป็นต้น จากที่กล่าวมาข้างต้นเป็นบรรจุภัณฑ์พลาสติกจากปิโตรเลียมซึ่งส่งผลให้เกิด
ปัญหามลพิษจากบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ก่อให้เกิดปัญหาที่สำคัญต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้น
เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ชีวภาพที่สามารถย่อยสลายได้จึงเป็นทางเลือกที่มีความน่าสนใจในการนํามาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นและยังช่วยลดต้นทุนจากการผลิตบรรจุภัณฑ์พลาสติก อีกทั้งยังสามารถใช้เป็นบรรจุ
ภัณฑ์อาหารได้อย่างปลอดภัย การใช้วัสดุโพลีเมอร์ธรรมชาติหลายชนิด เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และลิพิด
     เซลลูโลส (Cellulose) เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในผนังเซลล์ของพืชชั้นสูง เป็นสารประเภทโพลีแซ็ก
คาไรด์ที่มีมากที่สุดในธรรมชาติ ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคส (Glucose) ที่เชื่อมกันเป็นสายโซ่ตรงด้วยพันธะ
ไกลโคซิดิกที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 1 และ 4 ของโมเลกุลกลูโคส เซลลูโลสพบ Fibrils อยู่รวมเป็นกลุ่มหรือมัด
เรียกว่า Fibrous region มีส่วนประกอบ 2 ส่วนคือ ส่วนผลึก (Crystalline region) และ ส่วนอสัณฐาน
(Amorphous region) ซึ่งมีความเป็นระเบียบน้อยกว่าส่วนผลึก เมื่อนำเซลลูโลสผ่านกระบวนการสกัดต่างๆ
ทั้งทางเคมีและกายภาพ จะได้ในส่วนของเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ (Nanofibrillated cellulose, NFC) ที่มี
ขนาดโครงสร้างเล็กในระดับนาโนซึ่งในปัจจุบันมีการนำมาประยุกต์ใช้ในด้านบรรจุภัณฑ์อาหารเป็นจำนวนมาก
เนื่องจากมีความปลอดภัยและคุณสมบัติที่อยู่ในระดับนาโน เช่น พื้นที่ผิวที่มีขนาดใหญ่ ความแข็งแรงสูง ความ
ยืดหยุ่น ไม่เป็นพิษ สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ อีกทั้งยังมีความสามารถในการเกิดปฏิกริยา
(Reactivity) ที่รวดเร็วจึงทำให้เซลลูโลสนาโนไฟเบอร์สามารถผสมกับโพลีเมอร์อื่นๆ (รวมถึงโพลีเมอร์ชีวภาพ)
ส่งผลให้เกิดวัสดุคอมโพสิตใหม่ที่มีคุณสมบัติและการใช้งานที่เหมาะสมเพิ่มขึ้นในหลายด้าน ตัวอย่างเช่น ฟิล์ม
ไคโตซานโปร่งใสเสริมด้วยเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ (Fernandes และคณะ, 2010) ผลบ่งชี้ว่าการกระจายของNFC ไปยังเมทริกซ์ไคโตซานค่อนข้างดี วัสดุมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกัน มีความยืดหยุ่น และมีคุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับฟิล์มนาโนเซลลูโลสและโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ดังนั้นการรวมตัวของไคโตซานจึงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุนาโนคอมโพสิตที่มีนาโนเซลลูโลสไฟเบอร์เป็นส่วนประกอบหลักได้
     ไคโตซาน (Chitosan) เป็นโพลีแซ็กคาไรด์อัลคาไลน์ธรรมชาติที่สกัดจาก เปลือกกุ้งและเปลือกปูที่ถูกทิ้ง เมื่อนำมาสกัดแยกเอาแคลเซียม โปรตีน และแร่ธาตุที่ไม่ต้องการออกไป จะได้สารสำคัญที่มีโครงสร้างทาง
เคมีคล้ายเซลลูโลส เรียกว่า ไคติน (Chitin) ซึ่งมีการใช้ในด้านอุตสาหกรรมอาหาร เช่น เป็นสารที่ใช้เติมใน
อาหาร โดยนำไปใช้เป็นสารกันบูด สารช่วยรักษากลิ่น รส และสารให้ความข้น ใช้เป็นสารเคลือบอาหาร ผัก
และผลไม้ เพื่อรักษาความสด หรือ ผลิตในรูปฟิล์มที่รับประทานได้ (Edible film) อีกทั้งการนำมาทำเป็นบรรจุ
ภัณฑ์อาหารอย่างแพร่หลายเนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับโพลิเมอร์อื่นเพื่อเพิ่มคุณสมบัติการทำงานของโพลีเมอร์ เช่น ความต้านทานแรงดึง ความเป็นผลึก และอุณหภูมิหลอมละลาย สามารถใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและสารกันบูดต้านจุลชีพเพื่อยืดอายุการเก็บรักษาความสดของผลิตภัณฑ์ จึงเป็นโพลิเมอร์ทางชีวภาพที่สามารถสร้างฟิล์มที่เพิ่มประสิทธิภาพได้ นอกจากนี้โปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลท (Soy protein isolate,SPI) ยังมีความสามารถในการขึ้นรูปฟิล์มที่เหมาะสมอีกด้วย ฟิล์ม SPI ที่มีคุณสมบัติกั้นออกซิเจนและน้ำมันที่ดีเยี่ยมมีศักยภาพในการนำไปใช้ในด้านบรรจุภัณฑ์อาหารและการเคลือบอาหาร อย่างไรก็ตาม ฟิล์ม SPI ที่มีความแข็งแรงต่ำและมีความไวต่อน้ำสูงได้จำกัดการใช้งาน ซึ่งเป็นที่น่าสนใจในการศึกษาความเข้ากันของโพลิเมอร์ ไคโตซาน SPI ในฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ และเมื่อเร็วๆ นี้มีการนำเคอร์คูมิน (Curcumin)ที่สกัดจากขมิ้นชันเป็นเม็ดสีที่มีคุณสมบัติที่หลากหลาย เช่น ฤทธิ์การต้านการอักเสบ ฤทธิ์การต้านจุลินทรีย์และยังตรวจจับปฎิกริยาการเปลี่ยนแปลงของกรด-เบสจึงสามารถใช้ร่วมกับฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์เพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้ pH ได้ โดยเฉพาะในช่วง pH 7–13 (สภาวะที่เป็นด่าง) จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากสีเหลืองเป็นสีแดง การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากกลุ่มฟีนอลิกไฮดรอกซิลทำปฏิกิริยากับ OH- ได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างประจุลบของฟีนนอกไซด์และทำให้เกิดการเปลี่ยนสี (Chen และคณะ, 2020) ซึ่งคุณสมบัตินี้สามารถใช้สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์แอคทีฟเพื่อตรวจจับการเน่าเสียของอาหารทะเล เช่น กุ้งและปลา แบบเรียลไทม์ได้
     อย่างไรก็ตามไม่มีการวิจัยที่เกี่ยวกับฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ที่มีเคอร์คูมินเป็นอินดิเคเตอร์ ดังนั้น ในงานนี้จึงได้ศึกษาผลของการเตรียมสภาวะในการอบแห้งฟิล์มคอมโพสิตเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ร่วมกับโพลีเมอร์อื่น ได้แก่ ไคโตซาน โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol, PVA) และ SPI ที่มีเคอร์คูมินเป็นอินดิเคตอร์ ต่อสมบัติทางเคมีกายภาพ สมบัติทางกล และการประยุกต์ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับกุ้งสด

ผู้จัดทำ

อนัญพร นาไรรัมย์

ANANPORN NARAIRAM

#นักศึกษา

สมาชิก

วุฒินันท์ นิลพัฒน์

WUTTHINAN NINLAPHAT

#นักศึกษา

สมาชิก

ศิรดา สังสินชัย

Sirada Sungsinchai

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษา

โหวตนวัตกรรมนี้