2557 ิทยาลัิลปากรยศ · 2016. 10. 20. · นายเอก ......

แผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย

โดย

นายเอกพสษฐ โชคอทยกล

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2557

ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

BACTERIAL CELLULOSE FIBER REINFORCED CASSAVA STARCH / CHITOSAN

BLEND SHEETS INCORPORATED WITH ESSENTIAL OIL AS AN ANTIBACTERIAL

AGENT

By

Mr. Aekpisit Chokeuthaikul

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree

Master of Engineering Program in Polymer Science and Engineering

Department of Materials Science and Engineering

Graduate School, Silpakorn University

Academic Year 2014

Copyright of Graduate School, Silpakorn University

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร อนมตใหวทยานพนธเรอง “ แผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ” เสนอโดย นายเอกพสษฐ โชคอทยกล เปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

.……...........................................................

(รองศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ) คณบดบณฑตวทยาลย

วนท..........เดอน.................... พ.ศ........... อาจารยทปรกษาวทยานพนธ

ผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต

คณะกรรมการตรวจสอบวทยานพนธ

.................................................... ประธานกรรมการ

(ผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐกาญจน หงสศรพนธ)

............/......................../..............

.................................................... กรรมการ

(ผชวยศาสตราจารย ดร.บศรนทร เฆษะปะบตร)

............/......................../..............

.................................................... กรรมการ .................................................... กรรมการ

(อาจารย ดร.ธรนทร คงพนธ) (ผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต)

............/......................../.............. ............/......................../..............

ง

54402204 : สาขาวชาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร

คาสาคญ : แปงมนสาปะหลง ไคโตซาน แบคทเรยเซลลโลส นามนหอมระเหยกานพล

เอกพสษฐ โชคอทยกล : แผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย. อาจารยทปรกษาวทยานพนธ : ผศ.ดร.ณฐวฒ ชยยตต. 125 หนา. งานวจยนมวตถประสงคในการพฒนาแผนบรรจภณฑอาหารทสามารถยอยสลายไดทางธรรมชาตและมสมบตในการตานเชอแบคทเรยเพอชวยยดอายการเกบรกษาอาหาร โดยการเตมนามนหอมระเหยกานพลลงในแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ผสมสารละลายดวยเครองฮอโมจไนซ ทาการขนรปเปนแผนดวยเทคนคการหลอแบบสารละลาย งานวจยนแบงการทดลองออกเปน สวนคอ สวนแรกศกษาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน จากผลการศกษาพบวา อตราสวน :1 เปนอตราสวนทเหมาะสมในการนาไปเปนแผนบรรจภณฑอาหารเนองจาก มคา Modulus, Tensile strength

และ Elongation at break ทสง มเสถยรภาพทางความรอนทด และผสมเขากนไดเปนเนอเดยวกน สวนทสองเปนการศกษาผลของปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมตอแผนผสม จากผลการศกษาพบวา แผนผสมมคา Modulus และ Tensile strength เพมสงขน เนองจากเสนใยและเมทรกซมโครงสรางทางเคมทคลายคลงกนจงเกดแรงยดเหนยวระหวางกนไดด แตเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลโลส %โดยนาหนกพบวาคา Tensile strength ลดลง เนองจากเกดการจบกลมกนเองของเสนใย นอกจากนพบวา แผนผสมมสมบตการซมผานไอนาลดลง ซงการมสมบตการซมผานไอนาตาๆ สามารถนาไปประยกตใชในดานบรรจภณฑอาหารไดอยางกวางขวาง งานวจยสวนท ศกษาผลของนามนหอมกานพลทมตอแผนคอมพอสต จากผลการศกษาพบวา ประสทธภาพการตานเชอแบคทเรยดขนทงแบคทเรยแกรมบวก และแกรมลบ เนองจากนามนหอมระเหยกานพลมองคประกอบหลกคอ Eugenol

ซงสามารถทาลายผนงเซลลของแบคทเรยได นอกจากน การเตมนามนหอมระเหยทาใหเกดรพรนขนในเมทรกซ เกดความไมตอเนอง นาไปสจดรวมความเคน คา Tensile strength และ Elongation at break ลดลง แตอยางไรกตามคา Modulus มคาเพมสงขนเนองจากการลดลงของปรมาณความชนระหวางการขนรป นอกจากนโครงสรางทมรพรนกลายเปนหนงในจดเดน เนองจากทาใหระยะทางแพรผานของไอนามความคดเคยว ระยะทางการแพรของไอนาจงเพมขน สงผลใหมสมบตการซมผานไอนาลดลง

ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ลายมอชอนกศกษา ............................................. ปการศกษา 2557

ลายมอชออาจารยทปรกษาวทยานพนธ .............................................

จ

54402204 : MAJOR : POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING

KEY WORD : CASSAVA STARCH, CHITOSAN, BACTERIAL CELLULOSE, ESSENTIAL OIL

AEKPISIT CHOKEUTHAIKUL : BACTERIAL CELLULOSE FIBER REINFORCED

CASSAVA STARCH / CHITOSAN BLEND SHEETS INCORPORATED WITH ESSENTIAL OIL

AS AN ANTIBACTERIAL AGENT. THESIS ADVISOR : ASST. PROF. NATTAWUT

CHAIYUT, Ph.D. 125 pp.

This research was aimed to develop sheet for food packaging which can be biodegradable

and antibacterial for extend the shelf life of food. The addition of clove essential oil into the blend sheet

of cassava starch/chitosan which was reinforced with bacterial cellulose fiber was mixed by

homogenizer and forming sheet by solution casting techniques. This research was divided into three

parts: the first part was to study the optimal ratio between starch and chitosan which was found that 1:1

was the suitable ratio for food packaging sheet due to it has high modulus, tensile strength and

elongation at break and optically homogeneous. The second part was to study the effect of amount of

bacterial cellulose fibers on blend sheet which was found that modulus and tensile strength of blend

sheet was higher due to fiber and matrix have the similar chemical structure, therefore, the interaction

between matrix and fiber was good. However, addition of bacterial cellulose content higher than 25%

by weight exhibited decreasing in tensile strength due to agglomeration of the fibers. Furthermore,

water vapor permeability of the blend sheet decreased which implied that the sheets could be applied

widely for food packaging. The third part was to study the effect of clove essential oil on antibacteria

of the sheet which showed that the efficiency of antibacteria increased in both gram-positive and gram-

negative due to the main component of clove essential oil is Eugenol which can destroy the cell wall of

bacteria. Morphological study showed that the porous in matrix which occurred due to the addition of

clove essential oil was a result to the lacking of continuity which leaded to stress concentration, lower

tensile strength and elongation. However, modulus was higher due to the decrease of moisture content

during processing. In addition, the porous in matrix became important due to it extended the water

vapor diffusion distance that is the cause of the water vapor permeability properties decreased.

Department of Materials Science and Engineering Graduate School, Silpakorn University

Student's signature............................................. Academic Year 4

Thesis Advisor's signature.............................................

ฉ

กตตกรรมประกาศ

วทยานพนธฉบบนสาเรจลลวงไดดวยดจากความชวยเหลอและการใหค าแนะนาของ ผชวยศาสตราจารย ดร.ณฐวฒ ชยยตต อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ผใหคาปรกษางานวจย ชวยชแนะแนวทางการวจยและการวเคราะหผลการทดลองจากงานวจย ตลอดจนตรวจสอบแกไขขอบกพรองของวทยานพนธฉบบนอยางละเอยด อกทงความเมตตา ความหวงใย ความใสใจ และกาลงใจรวมทงมอบความร และโอกาสในการเรยนรใหแกผวจย ผวจยขอกราบขอบพระคณเปนอยางสง

ขอขอบคณคณาจารยทกทานทเคยอบรมสงสอนใหความร ขอบคณภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร ทใหโอกาสในการดาเนนการวจยรวมทงสนบสนนสถานท อปกรณเครองมอวเคราะห ขอบคณคณพนจ เจยนระลก นกวทยาศาสตรประจาภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณไพโรจน ตงศภธวช นายชางเทคนคประจาภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด และเจาหนาทสานกงานภาควชาฯ สาหรบการอานวยความสะดวกในทกๆดาน จนกระทงงานวจยนเสรจสมบรณ

ขอขอบคณภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลยศลปากร ทไดใหความอนเคราะหใหผวจยใชสถานท รวมถงเครองมอ อปกรณตางๆ ในการทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรย ขอบคณคณทพาภรณ ทรพยสมบรณ นกวทยาศาสตรชานาญการ สงกดภาควชาเทคโนโลยชวภาพ ทคอยใหคาปรกษา แนะนา ใหความรเบองตนและคอยใหความชวยเหลอในการทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรย

สดทายนผวจยขอกราบขอบพระคณ คณพอสมหมาย คณแมเสาวคนธ และทกคนในครอบครว ทมอบความรก ความหวงใย ใหโอกาสในการศกษาตอ รวมถงความเขาใจ กาลงใจ ซงเปนแรงผลกดนจนผวจยสามารถประผลสาเรจในการดาเนนงานวจย ขอขอบพระคณครบ

ช

สารบญ หนา

บทคดยอภาษาไทย ............................................................................................................................. ง

บทคดยอภาษาองกฤษ ........................................................................................................................ จ

กตตกรรมประกาศ ............................................................................................................................. ฉ

สารบญตาราง .................................................................................................................................... ญ สารบญภาพ ....................................................................................................................................... ฏ บทท

1 บทนา .......................................................................................................................................

ความเปนมาและความสาคญของปญหา ..........................................................................

วตถประสงคของงานวจย ................................................................................................ 3

แนวคดงานวจย ................................................................................................................

ขอบเขตของการวจย ........................................................................................................ 4

ขนตอนการดาเนนงานวจย .............................................................................................. 4

ประโยชนทไดรบจากการวจย.......................................................................................... 5

2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ ................................................................................................ 6

ความรทวไปเกยวกบแปง................................................................................................. 6

องคประกอบแปง .................................................................................................. 6

โครงสรางของเมดแปง .......................................................................................... 8

สมบตของแปง .................................................................................................... 10

ความรทวไปเกยวกบแปงมนสาปะหลง ............................................................ 12

การเตรยมเทอรโมพลาสตกจากแปง ................................................................. 12

ความรทวไปเกยวกบไคตนและไคโตซาน ..................................................................... 13

ไคตน .................................................................................................................. 13

ไคโตซาน ............................................................................................................ 14

ความรทวไปเกยวกบแบคทเรยเซลลโลส ...................................................................... 16

เซลลโลส ............................................................................................................ 16

เซลลโลสจากแบคทเรย ....................................................................................... 16

สารตานเชอแบคทเรย .................................................................................................... 17

กลไกการออกฤทธตานแบคทเรย การยบยงและการทาลายแบคทเรย ................. 18

ซ

นามนหอมระเหย ........................................................................................................... 20

กานพล ................................................................................................................ 20

โหระพา .............................................................................................................. 21

อบเชย ................................................................................................................. 21

การเสอมเสยคณภาพของอาหาร .................................................................................... 21

สาเหตการเสอมเสยของอาหาร ........................................................................... 21

แบคทเรยทมความสาคญในอาหาร ................................................................................ 22

เอสเชอรเชย โคไล หรอ อ โคไล ......................................................................... 22

สแตฟฟโลคอคคส ออเรยส ................................................................................. 22

งานวจยทเกยวของ ......................................................................................................... 23

3 แนวทางและขนตอนการวจย ................................................................................................. 27

แผนการดาเนนงานวจย .................................................................................................. 27

วตถดบ ........................................................................................................................... 27

เครองมอทใชในงานวจย ................................................................................................ 28

ดชนอกษรยอ ................................................................................................................. 29

วธดาเนนการวจย ........................................................................................................... 29

สวนท การหาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปง

มนสาปะหลงกบไคโตซาน…………………….. .................................................. 29

สวนท การหาอตราสวนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมใน

การเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส ........................................................................ 31

สวนท การเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบ

ไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามน

หอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย ........................................................ 34

การศกษาลกษณะสณฐานวทยา ............................................................................. 34

การศกษาโครงสรางและรปแบบผลก .................................................................... 34

การศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค TGA ............................................ 35

การศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing ................................................ 35

การศกษาสมบตอตราการซมผานไอนา ................................................................. 35

การศกษาสมบตการตานเชอแบคทเรย ................................................................... 36

ฌ

4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง ............................................................................... 38

การเตรยมและศกษาผลของอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน ............ 38

ลกษณะสณฐานวทยา ............................................................................................ 38

ผลการศกษาโครงสรางและรปแบบผลก ............................................................... 41

ผลการศกษาสมบตเชงกล ...................................................................................... 42

ผลการศกษาสมบตทางความรอน .......................................................................... 45

การเตรยมและศกษาผลของปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมตอแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ....... 48

ลกษณะสณฐานวทยา ............................................................................................ 49




ผลการศกษาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสต .............................................. 58

การเตรยมและศกษาผลของนามนหอมระเหยกานพลทมตอแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ................................ 60

ลกษณะสณฐานวทยา ............................................................................................ 60




ผลการศกษาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสต .............................................. 71

ผลการศกษาการตานทานเชอแบคทเรย ............................................................... 72

5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ ..................................................................................... 75

สรปผลการทดลอง......................................................................................................... 75

ขอเสนอแนะ .................................................................................................................. 76

รายการอางอง ...................................................................................................................................

ภาคผนวก .........................................................................................................................................

ภาคผนวก ก ขอมลและผลการทดสอบสมบตตางๆ ............................................................... 85

ภาคผนวก ข การคานวณ ...................................................................................................... 101

ภาคผนวก ค การนาเสนอผลงานวจย ................................................................................... 103

ประวตผวจย ................................................................................................................................... 110

ญ

สารบญตาราง ตารางท หนา

.1 สมบตทแตกตางกนของอะไมโลสและอะไมโลเพคตน ....................................................... 8

2.2 ลกษณะโครงสรางและปรมาณผลกของแปงแตละชนด .......................................................

4.1 อณหภมการสลายตวทางความรอนท T5 T10 Td,1 และ Td,2 ของแผนไคโตซาน

แปงมนสาปะหลงและแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ในอตราสวนตางๆ ................................................................................................................ 47

.2 อณหภมการสลายตวของคอมพอสตและเสนใยแบคทเรยเซลลโลส .................................... 57

. อณหภมสลายตวของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอ

แบคทเรยในปรมาณตางๆ .....................................................................................................

4.4 ความสามารถในการตานทานเชอแบคทเรยของแผนคอมพอสตคอมพอสต

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามน

หอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ ......................................................... 72

ตารางภาคผนวก ก. สมบตการดงยดของแผนผสมสตรตางๆ............................................................................... 86

ก. คาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานท

เสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ ..................................................... 88

ก. คาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานท

เสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส 15 % โดยนาหนก โดยเตมนามนหอมระเหย

ปรมาณตางๆ......................................................................................................................... 90

ก. จานวนโคโลนทนบได หลงการทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผน

คอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใย

แบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก…………………………………………………….. 97


คอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรย

เซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล . % โดยปรมาตร

เปนสารตานเชอแบคทเรย .................................................................................................... 98

ฎ



เซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล % โดยปรมาตร

เปนสารตานเชอแบคทเรย .................................................................................................... 99



เซลลโลส 15 % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล 2 % โดยปรมาตรเปน

สารตานเชอแบคทเรย ........................................................................................................... 100

ฏ

สารบญภาพ

ภาพท หนา 2.1 โครงสรางทางเคมของอะไมโลส ......................................................................................... 6

2.2 โครงสรางทางเคมของอะไมโลเพคตน .............................................................................. 7

2.3 โครงสรางผลกแบบ A และแบบ B ของแปง ........................................................................ 9

2.4 X-ray diffraction ของแปงทมโครงสรางผลกตางกน ........................................................... 9

2.5 โครงสรางทางเคมของไคตน ................................................................................................ 13

2.6 โครงสรางทางเคมของเซลลโลส .......................................................................................... 14

. โครงสรางทางเคมของไคโตซาน ......................................................................................... 14

2.8 โครงสรางของเซลลโลส ...................................................................................................... 16

4.1 ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนผสมระหวาง

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ ........................................................... 39

4.2 ภาพ SEM แสดงลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย เทาของแผนผสมระหวาง

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ .............................................................. 40

. รปแบบ XRD ของผงไคโตซาน แผนไคโตซาน แผนแปงมนสาปะหลง และแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ ........................... 41

. คา Modulus ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน..................................... 43

. Tensile strength ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน .............................. 44

. คา Elongation at break ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน ................... 45

. กราฟ TGA ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน ......................................

. กราฟ DTG ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน ...................................... 47

. ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย เทาของแผนคอมพอสตระหวาง

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส .......................... 49

. ภาพ SEM ลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย , เทาของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส....... 50

. ภาพ SEM แสดงลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนคอมพอสต

ระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ............. 51

. รปแบบ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ............................................................................ 52

. คา Modulus ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง

ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ............................................................................................. 53

ฐ

. Tensile strength ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง


. คา Elongation ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ............................................................................................. 55

. กราฟ TGA ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง


. กราฟ DTG ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง


. การซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานท

เสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ............................................................................... 58

. ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย เทาของแผนคอมพอสต

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ............................................................. 61

. ภาพ SEM แสดงภาคตดขวาง ทกาลงขยาย เทาของแผนคอมพอสต

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณ............................................... 62

. รปแบบ XRD ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตาน

เชอแบคทเรย ........................................................................................................................ 63

. Modulus ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง

ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ............... 65

. ภาพวาดแสดงเมทรกซของแผนคอมพอสตสวนทเปนผลกและอสณฐาณ ........................... 66

. คา Tensile strength ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน


แบคทเรย .............................................................................................................................. 66

. คา Elongation at break ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน


แบคทเรย .............................................................................................................................. 67

. กราฟ TGA ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรม

แรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ......... 68

ฑ

. กราฟ DTG ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรม

แรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ......... 69

. การซมผานไอนาของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตาน

เชอแบคทเรย ........................................................................................................................ 71

. โครงสรางผนงเซลลของแบคทเรยแกรมบวก....................................................................... 73

ภาพภาคผนวก

ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนผสมระหวาง

แปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน............................................................................................ 83

ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนคอมพอสตระหวาง


ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนคอมพอสตระหวาง


ก. กราฟ XRD ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานอตราสวน : ............. 92



ก. กราฟ XRD ของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส .......................................................................... 93

ก. กราฟ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรง

ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก .................................................................. 94


ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก ................................................................ 94


ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก ................................................................ 95


ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล . % โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย ...................................................................... 95


ดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล % โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย ........................................................................ 96

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา ในปจจบนโลกกาลงประสบปญหาดานสงแวดลอม เนองมาจากขยะทผลตจากวสดทไม

สามารถยอยสลายได โดยเฉพาะอยางยงบรรจภณฑอาหาร ซงบรรจภณฑอาหารทนยมใชในปจจบนคอฟลมพลาสตก ขอดของฟลมพลาสตก คอ สมบตในการปองกนสารละลาย และแกสไมใหผานเขาสอาหาร จงสามารถชวยยดอายการเกบรกษาไดนานขน แตมขอเสยจากปญหาการยอยสลายซงตองใชระยะเวลานาน ดงนนเพอทจะแกปญหาน ในปจจบนจงหนมาใชวสดทผลตจากธรรมชาต [1] และ ปจจบนเทคโนโลยการแปรรปอาหารพฒนาเพมสงขน ทาใหผบรโภคหนมาใหความสาคญกบคณภาพและความปลอดภยของอาหารมากขน เชน อาหารทมความสดใหม และมอายการเกบรกษายาวนาน ดงนนฟลมทนามาทาเปนบรรจภณฑอาหารทสามารถตานเชอแบคทเรยไดจงไดรบความนยมและไดรบความสนใจเพมมากขน [2]

แปงเปนหนงในพอลเมอรทพบมากในธรรมชาต เชน แปงมนสาปะหลง แปงขาวเจา แปงขาวโพด แปงขาวสาล เปนตน แปงสามารถผลตขนรปเปนฟลมทสามารถยอยสลายทางชวภาพได ซงสามารถนาไปใชทดแทนฟลมพลาสตกไดบางสวน หรอทงหมด เพราะแปงมราคาถก และสามารถผลตไดจากแหลงวตถดบทนามาหมนเวยนกลบมาใหมได โดยแปงมองคประกอบหลก คอ อะไมโลส และอะไมโลเพคตน โดยเกดเปนโครงรางตาขายเชอมโมเลกลแปงเขาดวยกน ฟลมทไดจะมความแขงแรง อยางไรกโครงสรางของแปงประกอบไปดวยหมไฮดรอกซลเปนจานวนมาก สงผลใหแปงมความสามารถในการตานความชนและไอนาตา ซงถาผลตฟลมจากแปงเพยงอยางเดยวจะสงผลใหฟลมมสมบตทแขง เปราะ และวองไวตอความชน [3]

ตอมาจงไดมการเตมพลาสตกไซเซอรลงในฟลมเพอลดความเปราะของฟลมเนองจากแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทสง โดยสวนใหญพลาสตกไซเซอรจะเปนสารโมเลกลขนาดเลกเชน กลเซอรอล ซงจะเขาไปแทรกระหวางสายโซพอลเมอร ทาใหพนธะไฮโดรเจนลดลงจงชวยเพมความยดหยนของฟลม แตอยางไรกตามฟลมทไดยงคงมความวองไวตอความชนอย [ ] ไคโตซาน เปนอนพนธชนดหนงของไคตนทไดจากการทาปฏกรยาดอะซทเลชน (Deacetylation) ของไคตนในสารละลายดางเขมขน ไคตนพบมากใน เปลอกกง กระดองป และแกนปลาหมก โดยไคโตซานมโครงสรางทประกอบดวย -amino-2deoxy-β-D-glucopyranose

2

เรยงตวหลายโมเลกล ไคโตซานมสมบตเดน คอ สามารถยบยงหรอชะลอการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรยและเชอราบางชนดได สามารถขนรปเปนฟลมได สามารถยอยสลายไดทางธรรมชาต ไมเปนอนตรายตอสงแวดลอม และสามารถเขากนไดทางชวภาพ จากงานวจยของ Y.X. Xu และคณะ[ ] พบวาหมอะมโน (NH2) ในไคโตซาน สามารถแตกตวเปนประจบวก NH3

+ และสรางพนธะไฮโดรเจนทแขงแรงระหวางหมไฮดรอกซลของแปง ซงชวยเพมความยดหยนของฟลมผสมและปรบปรงสมบตการซมผานไอนาได

เซลลโลสเปนโฮโมพอลเมอรทสามารถพบไดในธรรมชาตมากทสด เซลลโลสทไดจากพชนนถกนามาใชอยางกวางขวางในการเปนสารเสรมแรงในพอลเมอร นอกจากเซลลโลสทไดจากพชแลวเซลลโลสยงไดจากการสงเคราะหแบคทเรยบางชนดซงเราจะเรยกเซลลโลสทไดนวา แบคทเรยเซลลโลส แมวาจะมองคประกอบทางเคมทเหมอนกนแตโครงสรางของแบคทเรยเซลลโลสแตกตางจากเซลลโลสทไดจากพชซง เมอทาการเปรยบเทยบกนพบวาแบคทเรยเซลลโลสจะมสมบตเชงกลดกวา มความเปนผลกสงกวา มขนาดเลกกวา มโครงสรางแบบโครงรางตาขาย และมความบรสทธสง แบคทเรยเซลลโลสนยมนามาใชกนมากในดานอาหาร และทางการแพทย [6]

เมอไมนานมาน ไดมการนาเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมาใชเปนสารเสรมแรงใหกบฟลมผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน พบวานอกจากจะชวยปรบปรงสมบตเชงกลใหสงขนแลว ยงพบวา สามารถปรบปรงสมบตการซมผานไอนาและเสถยรภาพทางความรอนไดอกดวย แตอยางไรกตามถงแมฟลมคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส แตจากงานวจยพบวา ไคโตซานสามารถตานเชอแบคทเรยไดดในสภาวะทเปนสารละลาย โดยหมอะมโนของไคโตซานสามารถแตกตวเปน NH + และเขาทาปฏกรยากบประจลบในเยอหมเซลลแบคทเรย แตสมบตการตานเชอแบคทเรยของไคโตซานแทบจะไมปรากฏ เมอขนรปเปนฟลม [ , ] ดงนนงานวจยนจงมแนวคดในการเพมสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส โดยการเตมสารตานเชอแบคทเรยลงไป ซงในการเตรยมแผนบรรจภณฑอาหารทาใหสารตานเชอแบคทเรยทใชตองไมเปนอนตรายตอรางกาย จงหลกเลยงสารเคมสงเคราะหเปนสารตานเชอแบคทเรยซงอาจเกดการตกคางและปนเปอนในอาหาร อาจเปนอนตรายตอผบรโภคได ดงนนจงใชสารสกดจากธรรมชาตเปนสารตานเชอแบคทเรย กานพล เปนพชในวงศ Myrtaceae ถกใชในทางแพทยแผนจนในการขบลม โดยนามนหอมระเหยกานพลสกดไดจากดอก สามารถนามารกษาโรคบางชนด รกษาสว และใชเปนยาทาเพอ

3

บรรเทาอาการปวด นอกจากนกานพลยงมสมบตในการตานเชอแบคทเรยดวย เนองจากมองคประกอบทางเคมทสาคญคอ Eugonol ทมฤทธในการฆาเชอแบคทเรย [ ] จากงานวจยของ

M.H. Hosseini และคณะ [ ] ไดทาการเตมนามนหอมระเหยจากไธม กานพล และอบเชยลงในฟลมไคโตซานพบวานามนหอมระเหยจากกานพลนอกจากจะชวยปรบปรงสมบตการตานเชอแบคทเรยไดดทสดและยงชวยลดสมบตการซมผานไอนาไดอกดวย

ดงนนงานวจยนจงใชนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรยใหกบแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส เพอนาไปเปนแผนบรรจภณฑอาหาร

1.2 วตถประสงคของการวจย

1.2.1 เพอศกษาความเปนไปไดในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

.2.2 เพอศกษาอทธพลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทตางกนทมตอสมบตตางๆของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

.2.2 เพอศกษาอทธพลของการเตมสารตานเชอแบคทเรยทมตอสมบตการตานเชอแบคทเรยและสมบตตางๆของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

1.3 แนวคดของการวจย

งานวจยนมแนวคดในการพฒนาแผนบรรจภณฑอาหารทสามารถยอยสลายไดทางธรรมชาตและมสมบตในการตานเชอแบคทเรยเพอชวยยดอายการเกบรกษาอาหาร โดยเลอกวสดททาจากแปงมนสาปะหลง เนองจากมราคาถกและสามารถขนรปเปนแผนได แตยงมขอจากดในการใชงาน จงไดมการนาไคโตซานมาผสมขนรปเปนแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน ซงจากงานวจยของ X.Y. Xu และคณะ [ ] พบวาแผนผสมมสมบตเชงกลและตานทานตอไอนามากขน แตอยางไรกตามสมบตเชงกลยงไมดมากนก จงไดมการนาเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมาเสรมแรงใหกบแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน พบวาสมบตเชงกลเพมสงขนและ

4

สามารถปรบปรงสมบตตานทานไอนาไดมากขน แตอยางไรกตามถงแมวามไคซานเปนองคประกอบ ทมสมบตในการตานเชอแบคทเรย แตเมอขนรปเปนแผนคอมพอสตแลว พบวาสมบตในการตานเชอแบคทเรยแทบไมปรากฏ กานพล เปนพชในวงศ Myrtaceae ถกใชในทางแพทยแผนจนในการขบลม โดยนามนหอมระเหยกานพล นามาใชในการ รกษาสว และใชเปนยาทาเพอบรรเทาอาการปวด นอกจากนยงมสมบตในการตานเชอแบคทเรยดวย เนองจากมองคประกอบทางเคมทสาคญคอ Eugonol ทมฤทธในการฆาเชอแบคทเรย จงใชนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

1.4 ขอบเขตของการวจย

. . ใชแปงมนสาปะหลงเกรดพาณชย ตราปลามงกร เปนพอลเมอรเมทรกซ . . ใชไคโตซานเกรด Analytical reagent มระดบ Deacetylation 90% นาหนกโมเลกล

, จากบรษท Marine Bio Resources (Samutsakhon, Thailand) เปนพอลเมอรเมทรกซ

. . ใช Glycerol เกรด Analytical reagent เปนพลาสตไซเซอร . . ใช เสนใยแบคทเรยเซลลโลสทผลตจากแบคทเรย Acetobacter xylinum เปนสาร

เสรมแรง . . ใชนามนหอมระเหยกานพล จากบรษท Chemipan (Bangkok, Thailand) เปนสาร

ตานเชอแบคทเรยในพอลเมอรคอมพอสต

. . ขนรปชนงานสาหรบการทดสอบดวยเทคนค Solution casting

1.5 ขนตอนการดาเนนงานวจย

1.5.1 ศกษาเอกสารและงานวจยนทเกยวของ

1.5.2 ออกแบบวธการทดลองและวางแผนการทดลอง

1.5.3 ดาเนนการวจย ในงานวจยนแบงการทดลองออกเปน 3 สวน ดงน

สวนท 1 การหาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

สวนท การหาอตราสวนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

5

สวนท การเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

1.5.4 ศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM

. . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกดวยเทคนค X-ray diffraction

. . ศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค Thermal Gravimetic Analysis (TGA)

. . ศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing

1.5.8 การศกษาอตราการซมผานไอนาของแผนผสม

. . การศกษาสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนผสมโดยใชเทคนค Dynamic shake

flask test method

. . วเคราะหและสรปผลการวจย

. . จดทารายงานผลการวจย

. . รายงานผลการวจย

1.6 ประโยชนทไดรบจากการวจย 1.6.1 สามารถปรบปรงแผนบรรจภณฑอาหารใหมความสามารถในการตานเชอ

แบคทเรย เพอชวยยดอายการเกบรกษาโดยใชสารตานเชอแบคทเรยทสกดจากธรรมชาต

1.6.2 ทราบอทธพลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และสารตานเชอแบคทเรยทมตอสมบตสมบตเชงกล เชงความรอน การซมผานไอนา พฤตกรรมการบวมตวและการตานเชอแบคทเรยของแผนผสม

1.6.3 ทราบถงปรมาณทเหมาะสมของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสและสารตานเชอแบคทเรยททาใหมสมบตทดในการเตรยมแผนบรรจภณฑอาหาร

1.6.4 สามารถผลตเสนใยแบคทเรยเซลลโลสจากการเลยงเชอในนามะพราว ซงชวยสงเสรม สนบสนน การแปรรปผลตภณฑจากนามะพราว ทาใหเกดประโยชนเพมขน

6

บทท 2

เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ความรทวไปเกยวกบแปง [11]

แปงจดเปนโฮโมพอลแซคคาไรดของนาตาลกลโคสซงเกดจากการเชอมตอกนของมอนอแซคคาไรดทเชอมตอกนทคารบอนตาแหนงท ดวยพนธะ Glucosidic linkage โดยมสวนประกอบหลกเปน Amylose และ Amylopectin แปงไดมาจากกระบวนการสงเคราะหดวยแสงของพชโดยจะมมากในพชประเภทเมลดและหวซงแปงจะถกสะสมตามสวนตางๆของพชในรปของเมดแปง เชน สะสมทเมลดในพชจาพวกธญพชตางๆ และในพชบางชนดแปงจะถกสะสมไวทหวและรากของพช ซงแปงทไดจากพชแตละชนดกจะมลกษณะทแตกตางกน

2.1.1 องคประกอบแปง [12]

2.1.1.1 อะไมโลส เปนพอลเมอรทมลกษณะเปนเสนตรง ประกอบไปดวยกลโคสประมาณ1,000 – 6,000 หนวย เชอมตอกนดวยพนธะ α-1, 4 –glycosidic linkage ดงภาพท

. อะไมโลสมกงกานสาขาในโมเลกลของในปรมาณเลกนอยเทานน [11] นอกจากนอะไมโลส สามารถเกดเปนสารประกอบเชงซอนกบไอโอดนได รวมทงสารประกอบอนทรย เ ชน ไฮโดรคารบอน กรดไขมน ฟนอล ซงสารประกอบเชงซอนเหลาน จะไมละลายนา โดยอะไมโลสจะพนเปนเกลยวลอมรอบสารประกอบอนทรย และอะไมโลสทมความยาวสายโซกลโคสมากกวา 45 หนวย เมอเกดการรวมตวกบไอโอดนจะไดสนาเงนอมมวง ซงสามารถใชบงบอกลกษณะเฉพาะของแปงทมอะไมโลสเปนองคประกอบได

ภาพท 2.1 โครงสรางทางเคมของอะไมโลส [12]

7

แปงทมปรมาณอะไมโลสสงสวนมากจะไดจากธญพช เชน แปงขาวเจา แปงสาล แปงขาวโพด และแปงขาวฟาง ซงมประมาณ 26% สวนแปงจากรากและหวจะมปรมาณอะไมโลสตา กวาเชน แปงมนสาปะหลง แปงมนฝรง แปงมนเทศ แปงสาค ซงจะมประมาณ 22% โดยนาหนกโมเลกลอะไมโลสในแปงแตละชนดจะมความแตกตางกน เนองจาก Degree of polymerization

(DP) ของอะไมโลสในแปงแตละชนดมความแตกตางกน พบวา Degree of polymerization ของ อะไมโลสในแปงมนฝรง และแปงมนสาปะหลงจะสงกวาแปงขาวโพดและแปงสาล ซงอยในชวง 1,000 ถง 6,000 และ ชวง 200 ถง 1,200 ตามลาดบ แปงทม อะไมโลสสายยาวมาก มกจะมแนวโนมในการเกดการคนตวของแปงสก (Retrogradation) ทนอยลง

2.1.1. อะไมโลเพคตน เปนพอลเมอรของกลโคสทมลกษณะเปนกง โดยสวนทเปนเสนตรงของกลโคสจะเชอมตอกนดวยพนธะ α-1, 4- glycosidic linkage และสวนทเปนกงซงเปนพอลเมอรของกลโคสสายสนทม DP อยในชวง 10 ถง 60 หนวย จะเชอมตอกนดวยพนธะ α-1, 6-

glycosidic linkage ดงภาพท .2

ภาพท .2 โครงสรางทางเคมของอะไมโลเพคตน [13]

กลโคสทมพนธะ α-1, 6 glycosidic linkage มอยประมาณ 5% ของปรมาณหนวยกลโคสในอะไมโลเพคตนทงหมด โดยขนาดโมเลกลของอะไมโลเพคตนในแปงแตละชนดจะมหนวยกลโคสประมาณ 2 ลานหนวย ในขณะเดยวกนอะไมโลสเพคตนจะมนาหนกโมเลกลประมาณ 1,000 เทาของอะไมโลส และมการคนตวตากวาอะไมโลส เนองจากอะไมโลเพคตนมลกษณะโครงสรางเปนกง

8

ตารางท 2. สมบตทแตกตางกนของอะไมโลสและอะไมโลเพคตน [14]

อะไมโลส อะไมโลเพคตน

1. ประกอบดวยโมเลกลกลโคสทตอกนเปน เสนตรงดวยพนธะ α-1,4

1.โมเลกลกลโคสทตอกนดวยพนธะ α-1,4 และม การแตกกงดวยพนธะ α-1,6

2. ประกอบดวยกลโคส 200-6,000 หนวย 2. แตละกงมกลโคส 20-25 หนวย

3. ละลายนาไดนอยกวา 3. ละลายนาไดดกวา 4. เมอตมในนาจะมความขนหนดนอย 4. ขนหนดมากและใส

5. ใหสนาเงนกบสารละลายไอโอดน 5. ใหสมวงแดงหรอสนาตาลแดงกบสารละลายไอโอดน

6. ตมแลวทงไวจะจบตวเปนวนและแผนแขงได

6. ไมจบตวเปนวนและแผนแขง

สรปจากตารางท . ความแตกตางของอะไมโลสและอะไมโลเพคตน แบงตามขนาดโมเลกลและลกษณะการจดเรยงตว คอ อะไมโลส จะมขนาดเลกและมกงกานสาขานอยกวา อะไมโลเพคตนซงมขนาดใหญและมกงกานสาขา

2.1.2 โครงสรางของเมดแปง [13, 14]

จากการวเคราะหเมดแปง โดยใชเทคนค X-ray scattering พบวาโครงสรางของเมดแปงมลกษณะเปนแบบกงผลก (Semi-crystalline) โดยลกษณะความเปนผลก เกดจากการจดเรยงตวของสายโซโมเลกล อะไมโลเพคตนเปนชนๆในแนวรศม สวนลกษณะการจดเรยงตวไมเปนระเบยบเรยกวา Amorphous lamellar และสวนทสายโซกงของอะไมโลเพคตนมการจดเรยงตวแบบเกลยวค อยางเปนระเบยบ เรยกวา Crystalline lamellar

โครงสรางผลกของเมดแปงมลกษณะ 3 แบบ ทงนขนอยกบลกษณะในการจดเรยงตวของเกลยวค ถามการเรยงตวอยางหนาแนนและมปรมาณนาตาจะเปนผลกแบบ A เชน แปงจากธญพช ถามการเรยงตวกนหลวมและมปรมาณนาสงจะเปนผลกแบบ B เชน แปงจากพชหว ถามการเรยงตวทงแบบ A และ B รวมกนจดเปนผลกแบบ C เชน แปงจากพชตระกลถวถว ราก ลาตนและแปงผลไมบางชนด แสดงดงภาพท 2.3

9

ภาพท 2.3 โครงสรางผลกแบบ A และแบบ B ของแปง [15]

การทมโครงสรางของผลกทตางกนทาใหมลกษณะการกระจายตวของแสงทตางกน ซงสามารถใชเทคนค Wide angle x-ray diffraction (WAXD) ตรวจสอบชนดโครงสรางของเมดแปงได กลาวคอแปงทมโครงสรางผลกตางกนใหรปแบบของ X-ray diffraction ทตางกน ดงภาพท 2.4

โดยแปงทมโครงสรางผลกแบบ A จะพบ พค ท 17° และ 18° และ พค เดยวท 23° สวนแปงทมโครงสรางผลกแบบ B จะพบ พค ท 5.6° และ 17° และพบ พค ค ท 22° และ 24° และแปงทมโครงสรางผลกแบบ C จะใหลกษณะระหวางผลกแบบ A และ B รวมกน ซงจะเหนไดจากการพบ พค ท 5.6° และ 17.9° แปงบางชนดอาจใหลกษณะของผลกมากกวา 1 แบบ เชน แปงมนสาปะหลงซงตรวจพบลกษณะผลกทงแบบ A และ C และลกษณะโครงสรางและปรมาณผลกของแปงแตละชนดแสดงในตารางท 2.2

ภาพท 2.4 X-ray diffraction ของแปงทมโครงสรางผลกตางกน [16]

10

ตารางท 2.2 ลกษณะโครงสรางและปรมาณผลกของแปงแตละชนด [14]

ชนดแปง ความเปนผลก (%) อณหภมการเกดเจลาตไนเซชน(°C)

ปรมาณ อะไมโลส (%)

โครงสราง A

ขาวโอต

ขาวสาล

ขาวเหนยว

ขาวฟาง

ขาวเจา มนสาปะหลง

โครงสรางB

สาค

มนฝรง

โครงสราง C

มนเทศ

มนสาปะหลง

33

36

37

37

38

38

26

28

38

38

60.7

63.5

64.5

72.2

70.0

66.0

70.5

67.3

70.0

66.0

23

23

-

25

17

18

28

22

20

18

2.1.3 สมบตของแปง

2.1.3.1 การบวมตวและการละลาย (Swelling and solubility) [ ]

โดยปกตแลวแปงไมละลายในนาเยนแตจะดดซมนาไวไดประมาณ 25-30% และบวมตวนอยมากจนไมสามารถสงเกตเหนได เนองจากการจดเรยงตวกนระหวางโมเลกลของอะไมโลสและอะไมโลเพคตนในเมดแปง ซงสวนทเปนผลก โมเลกลจะอยกนอยางหนาแนนและเปนระเบยบ สวนนเองจะชวยปองกนการกระจายตวและทาใหเมดแปงไมละลายในนาเยน และในสวนของ Amorphous ซงเปนสวนทโมเลกลอยกนอยางหลวมๆ ไมเปนระเบยบอกทงมหมไฮดรอกซลอสระมาก จงสามารถเกดปฏกรยา Hydration ไดบางสวนแมในนาเยน ดงนนเมอใหความรอนแกนาแปงจนมอณหภมสงประมาณ 60 °C ขนไป สวนของ Amorphous จะจบกบนาไดมากขนและโมเลกลในสวน Crystalline จะคลายความหนาแนนลง โดยโมเลกลสวนทคลายตวออกจากกนจะไปจบกบนาทาใหเมดแปงบวมตวมากขน แตจะยงเหลอโมเลกลในสวน Crystalline

อยซงจะเกดสภาพคลายรางแหเรยกวา Micelle network โดยจะยดเหนยวกนไวทาใหเมดแปงยงคง

11

สภาพอยได แตอาจมโมเลกลของอะไมโลสและอะไมโลเพคตนซงมขนาดเลกและอสระกระจายตวออกจากเมดแปง เมอใหอณหภมแกนาแปงสงขนไปอก สวน Crystallite ทเหลออยนจะคลายตวมากขนทาใหเมดแปงบวมตวมากขนและโมเลกลแปงสามารถละลายไดมากขน

2.1.3.2 การเกดเจลาตไนเซชน (Gelatinization) [ ] เมอนาแปงใสในนาเยน เมดแปงจะดดซบนาไดในปรมาณจากด

ปรมาณหนง แตจะยงไมบวมตวมากซงจะสงเกตไดยาก เมอสงเกตการบวมตวของเมดแปงสาลในนาทอณหภมหอง พบวาแปงทบวมตวจะมเสนผาศนยกลางเพมขน 10% และปรากฏการณนสามารถผนกลบได กลาวคอเมอนาไปอบแหงกจะไดแปงทมลกษณะและคณสมบตดงเดม เนองจากโมเลกลอะไมโลสและอะไมโลเพคตนในสวนทเปน Crystalline จบตวกนอยางแขงแรงจงไมละลายไดในนาเยน แตนาอาจจะซมเขาไปในสวนทไมเปนระเบยบของเมดแปงไดบางสวน แตเมอใหความรอนจนถงอณหภมประมาณ 60-75 oC แกแปงสาลจะมผลทาใหการยดเหนยวกนระหวางโมเลกลของแปงในสวน Crystalline ลดลง ทาใหเกดปฏกรยา Hydration และมการบวมตวของเมดแปงซงไมสามารถผนกลบได (Irreversible) ทาใหสารละลายแปงมความหนดและความใสเพมขน กระบวนการนเรยกวา “เจลาตไนเซชน”

2.1.3.3 การคนตวของแปงสก (Retrogradation) [19]

การคนตวของแปงสกเปนปรากฎการณทเกดขนเมอลดอณหภมของนาแปงสกจากมอณหภมสงมาเปนอณหภมตา ในขณะทมการลดลงของอณหภม โมเลกลอสระของอะไมโลส ทอยใกลกนจะเคลอนทเขามาใกลกนมากขนและสรางพนธะไฮโดรเจน ทาใหเกดการจดเรยงตวของโมเลกลใหม โดยเปลยนจากลกษณะของโมเลกลทมการกระจายตวมาเปนสวนทเปน Crystalline ซงสามารถใชเทคนค X-ray diffraction ตรวจสอบได ถานาแปงสกมความเขมขนตา การจดเรยงตวของโมเลกลเหลานจะเกดลกษณะตะกอนขนขาว แตถานาแปงสกมความเขมขนสง จานวนโมเลกลทมาจดเรยงตวกนใหมมมากและระหวางเคลอนทเขามาจบกนจะสามารถเกบกกนาไวได ทาใหความหนดเพมขน และสดทายเกดเปนเจลออนนม

การคนตวของนาแปงโดยทวไปจะเกดไดดเมอนาแปงมความเขมขนสง และทงไวใหเยนทอณหภมตา การทมอะไมโลเพคตนอยดวยทาใหอตราการคนตวของนาแปงสกชาลง เนองจากความมกงของโมเลกลอะไมโลเพคตนทาใหมความเกะกะ และยากทโมเลกลจะเคลอนทเขามาจบกนใหมได

12

2.1.4 ความรทวไปเกยวกบแปงมนสาปะหลง [20]

มนสาปะหลงมชอเรยกทหลากหลาย เชน ในประเทศองกฤษจะเรยกวา Cassava

ขณะทแถบอเมรกาใตจะเรยกวา Madioca โดยองคประกอบสาคญของมนสาปะหลงทมนษยนามาใชประโยชน คอ แปง นอกจากจะเปนแหลงอาหารทสาคญของสงมชวต แลวยงเหมาะทจะนาไปเปนวตถดบตงตนในกระบวนการอตสาหกรรมมากมาย

อตสาหกรรมทใชแปงมนสาปะหลงเปนวตถดบจาแนกได 2 ประเภท

1. แปงมนทใชในอตสาหกรรมบรโภค สวนใหญอยในรปอาหารสาเรจรป เนองจากแปงมคณสมบตพเศษในการชวยทาใหเกดความเขมขน การแขงตว การยดเกาะ รวมทงมความสามารถในการรกษาดลยภาพของนาในการทาอาหารตางๆไดเปนอยางด

2. แปงทใชในอตสาหกรรมอปโภค แปงมนสาปะหลงทสงออกของไทยสวนใหญใชในอตสาหกรรมตางๆ เชนอตสาหกรรมกระดาษ สงทอ ทากาว ไมอด และผลตแอลกอฮอล เปนตน

2.1.5 การเตรยมเทอรโมพลาสตกจากแปง [21]

เมอพจารณาจากโครงสรางโมเลกลของแปง นาจะมคณสมบตเปนเทอรโมพลาสตกพอลเมอร แตเนองจากแตละ Anhydroglucose unit ซงเปนหนวยซา (Repeating unit) ของโมเลกล อะไมโลส และ อะไมโลสแพกตน นนประกอบไปดวยหม Hydroxyl (OH) อย 3 หม โดยทหมไฮดรอกซล สามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบหมไฮดรอกซลขางเคยงได ทาใหแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลอะไมโลส และ อะไมโลสแพกตน มคาสงมาก ดงนนการจะสลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลจงตองใชพลงงานทสงกวาพลงงานทใชทาลายพนธะในสายโซหลกของโมเลกลพอลเมอร เมอมการใหความรอนกบแปงมากขนเรอยๆแทนทจะทาใหโมเลกลของแปงสามารถเคลอนผานกนไดแตกลบทาใหโมเลกลของแปงเกดการสลายตว ซงแสดงสมบตเปนเทอรโมเซต พอลเมอร

แตอยางไรกตามสามารถเปลยนแปงใหมสมบตเปนแบบเทอรโมพลาสตกไดโดยการเตมสาร พลาสตกไซเซอร เขาไปเพอทาหนาทลดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล โดยโมเลกลของ พลาสตกไซเซอร จะไปสรางพนธะไฮโดรเจนกบหม ไฮดรอกซลของอะไมโลส และ อะไมโล แพกตน ทาใหพนธะไฮโดรเจนทเกดขนระหวางโมเลกลของอะไมโลส หรอ อะไมโลสแพกตน ลดนอยลง การเคลอนผานกนของโมเลกล อะไมโลส หรอ อะไมโลสแพกตน จงงายขนทาใหใชพลงงานนอยลง

13

. ความรทวไปเกยวกบไคตนและไคโตซาน

. . ไคตน (chitin) [19]

มชอทางเคมวา Poly [β-(1→4)-2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose เปนพอลเมอรชวภาพทมสายยาวซงประกอบดวยนาตาลหนวยยอย คอ N-acetyl-D-glucosamine มาเรยงตอกน โดยทวไปมกพบ ไคตนในผนงเซลลของเชอแบคทเรย เชน เหด รา รวมทงเปลอกของแมลงและสตวทไมมกระดกสนหลงประเภทมขอและปลอง เชน กง ปและแกนปลาหมก ไคตนมโครงสรางโมเลกลคลายกบเซลลโลส แตจะแตกตางกนในสวนของหม OH ทตาแหนง C-2 โดยเซลลโลสจะประกอบดวยหมไฮดรอกซล สวนในโมเลกลของไคตนจะเปนหม Acetylamino แทน ดงภาพท .5 และ .6 ไคตนไมสามารถละลายในตวทาละลายมขวและไมมขว ไคตนทไดจากแตละแหลงมโครงสรางและสมบตทแตกตางกน ทงนสามารถแบงตามลกษณะการเรยงตวของพอลเมอรไดเปน 3 กลม คอ

1. แบบอลฟา มการเรยงตวของสายโซโมเลกลในลกษณะสวนทางกน มความแขงแรงสง ไดแก ไคตนจากเปลอกกง และกระดองป

2. แบบเบตา มการเรยงตวของสายโซโมเลกลในทศทางเดยวกน จงจบกนไมคอยแขงแรงนก มความไวตอปฏกรยาเคมมากกวาแบบอลฟา ไดแก ไคตนจากแกนปลาหมก

3. แบบแกมมา มการเรยงตวของสายโซโมเลกลในลกษณะทไมแนนอน (สวนทางกนสลบทศทางเดยวกน) มความแขงแรงรองจากแบบอลฟา ไดแก ไคตนจากเหด รา และพชชนตา

ภาพท 2.5 โครงสรางทางเคมของไคตน [19]

14

ภาพท 2.6 โครงสรางทางเคมของเซลลโลส [19]

. . ไคโตซาน (Chitosan) [19]

อนพนธของไคตนทไดจากการทาปฏกรยากาจดหมอะซทลของไคตน หรอทเรยกวาปฏกรยา Deacetylation โดยไคโตซานจะมระดบ Deacetylation ประมาณ 50% (ทงนขนอยกบแหลงกาเนดของไคตน) ทาไดโดยแชไคตนในสารละลายดางเขมขน จากนนจะไดไคโตซานซงมชอทางเคมวา poly [β-(1→4)-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose] เปนพอลเมอรทไมสามารถละลายในตวทาละลายอนทรยเกอบทงหมดและนาทมคา pH เปนกลาง หรอดาง แตสามารถละลายในกรดออน โดยโครงสรางทางเคมของไคโตซานแสดงดงภาพท .

ภาพท .7 โครงสรางทางเคมของไคโตซาน [19]

. . . การผลตไคโตซาน [ ] วธการผลตไคตนและไคโตซานไดมการพฒนาอยางตอเนองโดยใชวธ

ทางเคมและทางชวภาพ ซงในระดบอตสาหกรรมนน สวนมากจะใชวธทางเคม แตขอเสยของวธทางเคม ไดแก คณภาพในการผลตจะควบคมยากเครองมอทใชถกกดกรอนอนเนองมาจากสารเคมทเขมขนและทสาคญคอเรองสงแวดลอม สวนวตถดบทใชมกไดจากกากของเหลอในอตสาหกรรมอาหารทะเลแชแขง เชน เปลอกหรอหวกง กระดองปและแกนปลาหมก โดยมความหลากหลายดานสมบตทางเคมและทางกายภาพของไคตนและไคโตซาน ทงนขนอยกบสายพนธของสตวเหลาน

15

รวมถงวธการผลต ดงนนจงไดมการพฒนากระบวนการผลตทนาเอาเทคโนโลยชวภาพเขามาผสมผสานกบกระบวนการผลตทางเคม เพอใหไดสมบตของไคตนและไคโตซานตามตองการและเหมาะสมกบการนาไปใช

การสกดไคโตซานจากไคตนสามารถทาไดโดยการแชไคตนในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด หรอโปตสเซยมไฮดรอกไซดเขมขน (40-50%) ทอณหภม 100°C หรอสงกวา ทาใหหม อะซทลบางสวนหรอทงหมดจะถกดงออกจากพอลเมอร

. . . การประยกตใชงานไคโตซานในดานวสดศาสตร [19]

ไคโตซานสามารถเตรยมใหอยในรปของไฮโดรเจล แผนฟลม เสนใย หรอวสดทมลกษณะคลายฟองนา สมบตเดนอกชนดของไคโตซานคอสามารถขนรปไดงายกวา ไคตนแตความเสถยรตากวาเนองจากไคโตซานมความเปน Hydrophilic มากขน และเฉพาะอยางยงมความวองไวตอการเปลยนแปลงของคา pH อยางมาก ดงนนการทจะควบคมสมบตทงเชงกลและเชงเคมของไคโตซานจาเปนตองใชเทคนคหลายๆดานเขามาชวย เพอทจะพฒนาการใชงานของ ไคโตซานใหกวางขน ในชวงแรกๆนนไคโตซานสามารถเกดปฏกรยาเชอมขวางระหวางการผสมไคโตซานกบแปง โดยเกดจากการทแปงเกดออกซไดซทาใหเกดเปนสารประเภท อลดไฮด ซงจะทาปฏกรยากบหมเอมน (NH2) ของไคโตซานในระบบทมการใช Reducing agent รวมดวย

. . ขอดและการใชประโยชนจากไคตน-ไคโตซาน [19]

ปจจบนไดมการนยมนาเอาไคโตซานมาใชเปนผลตภณฑจากธรรมชาตเนองจากสามารถเกดการยอยสลายไดตามธรรมชาตและจดเปน ทรพยากรหมนเวยนนากลบมาใชใหมได นอกจากนยงมความปลอดภยสงเนองจากไมเปนพษตอสงมชวตและไมกอใหเกดมลภาวะตอสงแวดลอมอกดวย จงนาเอาไคโตซานมาใชกบงานไดหลายดาน ดงน

ดานอาหาร ไคโตซานมสมบตในการตานทานตอแบคทเรยบางชนด โดยมกลไกทสาคญคอ ไคโตซานมประจบวก จงสามารถจบกบเยอหมเซลลของแบคทเรย ทมประจลบได โดยทาใหเกดการรวไหลของโปรตนและสารอน ๆ ของเซลล ในหลายประเทศไดขนทะเบยนใหสามารถใชไคตนและไคโตซานเปนสารทใชเตมในอาหารได โดยนาไปใชเปนสารกนเสย สารชวยรกษากลน รส และสารใหความขนหนด นอกจากนนยงใชเปนสารเคลอบอาหาร ผก และผลไม เพอรกษาความสด หรอผลตใหอยในรปฟลม ทรบประทานได (Edible film) สาหรบบรรจอาหาร

ดานการเกษตร นยมนาเอามาเคลอบผวของผลผลตทางการเกษตรเพอยดอายการเกบรกษาและปองกนแมลงมากดกน เนองจากไคโตซานมความสามารถในการปองกนเชอรา ไวรส

16

และแบคทเรยบางชนด ชวยเสรมความตานทานโรคใหแกพชได ทาใหสามารถใชงานไดอยางกวางขวาง เชน ยบยงการเกดโรคจากเชอรา

ดานการแพทย การทไคโตซานไมเกดการตอตานจากรางกาย เนองจากมสมบต Biocompatible จงไมทาใหเปนอนตราย และพบวาสามารถยอยสลายไดในรางกายของมนษย และเขากนไดดตอรางกาย สงผลใหไคโตซานถกนาไปใชงานดานการแพทยอยางกวางขวาง

. ความรทวไปเกยวกบแบคทเรยเซลลโลส [21]

. . เซลลโลส (Cellulose) เซลลโลสเปนสารอนทรยโมเลกลขนาดใหญพบมากตามธรรมชาต สวนมากสามารถพบไดในพชชนสงเปนสวนประกอบของผนงเซลล ซงประกอบดวยหนวยซาของ D-

anhydroglucose (C6H11O5) ซงเชอมตอกนโดยพนธะ β-1,4-glycosidic ทตาแหนง C1 และ C4 แตละหนวยซาประกอบดวยหมไฮดรอกซล 3 หม โดยเซลลโลสมโครงรปแบบยดเปนเสน (Extended

conformation structure) ดงแสดงในภาพท 2.8 ในธรรมชาตเซลลโลสประมาณ 40 – 60 สายจะพนกนเปนมด (Bundles) หรอเสนใยในทศทางเดยวกน โดยมพนธะไฮโดรเจนเปนแรงยดระหวางสายโซและภายในสายโซ ในเสนใยเซลลโลสจะประกอบดวยโครงสรางทเปนระเบยบ คอ บรเวณทเปนผลก และโครงสรางทไมเปนระเบยบ คอ บรเวณอสณฐาน

ภาพท 2.8 โครงสรางของเซลลโลส [21]

. . เซลลโลสจากแบคทเรย [22]

เซลลโลสจากแบคทเรยผลตจากแบคทเรย Acetobacter xylinum เมอเลยงแบคทเรยดงกลาวในแหลงอาหารทมกลโคสเปนองคประกอบ เชน นามะพราว เปนตน จดเปนคารโบไฮเดรตชนดโฮโมโพลแซคคาไรซเชงเสนประกอบดวยหนวยยอยของกลโคส ( -D-

glucopyranose) เชอมตอกนเปนสายยาวดวยพนธะ - ,4 glycosidic โครงสรางประกอบไปดวยหนวยยอยเลกทเรยกวาไมโครไฟบรล มขนาดกวางประมาณ - นาโนเมตร มลกษณะการจดเรยง

17

ตวเปนสายเรยงยาวขนานกน แตละสายเชอมตอกนดวยพนธะไฮโดรเจนรวมอยเปนมดมลกษณะเปนเสนใยเลกๆ เรยกวาเซลลโลสไฟบรล ขนาดกวางประมาณ นาโนเมตร และหนาประมาณ

- นาโนเมตร มขนาดเลกกวาเสนใยเซลลโลสทไดจากพชประมาณ เทา นอกจากนยงมความบรสทธมากกวาเซลลโลสทไดจากการสงเคราะหจากพชชนสง โดยไมมการปนเปอนของเฮมเซลลโลสและลกนน

. . . กระบวนการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลส [22]

กระบวนการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลสของเชอ Acetobacter xylinum จะมความคลายกบการสงเคราะหเซลลโลสของพชชนสง ในระหวางการสงเคราะหแบคทเรยเซลลโลส แบคทเรย Acetobacter xylinum ตองการอาหารและแหลงคารบอนเพอประสานโครงสรางของแบคทเรยเซลลโลสในปฏกรยาโพลเมอไรเซชน โดยม UDP – Glucose (Uridine

diphosphogluccose) เปนสารตงตน โดยเรมจากนาตาลกลโคสจะถกนาเขาสเซลลในรป glucose-6-

phosphate โดยเอนไซนกลโคไคเนสในกระบวนการฟอสโฟรเลชนแลว glucose-6-phosphate ถก isomerization ของสารตวกลางไปเปน glucose-1-phosphate โดยเอนไซม ฟอสโฟกลโคมวเตส (Phosphoglucomutase) และ เปลยนไปเ ปน UDPGlc โดย เอนไซนตว สดทายน คอ UDPGlc

pyrophosphorylase ซงเปนตวสาคญในการสงเคราะหเซลลโลส หลงจากทเซลลโลสถกปลอยสอาหารเลยงเชอ โดยจะมลกษณะเปนเสนใยเจรญอยบรเวณผวหนาของอาหารเลยงเชอ พบวาสภาวะทเหมาะสมคอ การเลยงในอาหารเหลวทมการใหอากาศและมการเขยาจะใหผลดทสด สาหรบการสรางเซลลโลสจะเกดขนในเซลลของแบคทเรยและเสนใยเหลานจะถกขบออกมาทางรของเซลลและเพมปรมาณขนบนพนผวของเหลวจนกลายเปนเยอ และเมอไดเยอเซลลโลสจากการสงเคราะหดวยแบคทเรยเราพบวาจะยงคงมโปรตน สารอาหาร และเซลลแบคทเรยอยตดอย ซงปกตจะใชเบส เชน NaOH ในการสกดใหไดเซลลโลสเพยงอยางเดยว

. สารตานเชอแบคทเรย [23]

สารตอตานแบคทเรย (Antibacterial agents) เปนสารประกอบเคมหรอของผสมของสารประกอบเคมทใชเตมลงในผลตภณฑอาหาร เพอชะลอการเนาเสยหรอชวยยดอายการเกบของอาหาร หรอเพอยบยงการเจรญหรอทาลายแบคทเรยชนดทกอโรคและแบคทเรยททาใหเกดการเสอมเสยของอาหาร สารตอตานแบคทเรยจดเปนสารกนเสย (Preservatives) ชนดหนง สารตอตานแบคทเรยหลายชนดสามารถนามาเตมลงในวสดทางการบรรจหรอบรรจภณฑอาหาร เพอสรางระบบบรรจตอตานแบคทเรยขน สารตอตานแบคทเรยในกลมสารสงเคราะหทไดรบความนยมนามาใชมากทสด ไดแก กรดอนทรย และสารฆารา เนองจากมประสทธภาพในการ

18

ยบยงการเจรญของแบคทเรยทดเมอ เปรยบเทยบกบราคาตอหนวย สารตอตานแบคทเรยแตละชนดแสดงประสทธภาพในการยบยงการเจรญของแบคทเรยทแตกตางกนขนอยกบกลไกการทางานของสารและสรรวทยาของแบคทเรย สารตอตานแบคทเรยบางชนดแสดงการยบยงการเจรญของแบคทเรยโดยขดขวางกระบวนการเมแทบอลซมของเซลล ในขณะทบางชนดทาใหเกดการเปลยนแปลงในโครงสรางของผนงเซลลหรอเยอหมเซลล เนองจากสารตอตานแบคทเรยแตละชนดมประสทธภาพทแตกตางกน การใชสารตอตานแบคทเรยมากกวาหนงชนดรวมกนอาจแสดงลกษณะการเสรมฤทธซงกนและกนได ดงนนการเลอกชนดและปรมาณของสารตอตานแบคทเรยในอตราสวนทเหมาะสมอาจเพมความสามารถในการยบยงการเจรญของแบคทเรยใหสงขนได

. . กลไกการออกฤทธตานแบคทเรย การยบยงและการทาลายแบคทเรย [23]

การยบยงหรอทาลายแบคทเรยจากปจจยตาง ๆ นน มหลายกระบวนการทสามารถเกดขนได การยบยงหรอทาลายแบคทเรยมกมสาเหตมาจากการทาลายทสวนตาง ๆของเซลล ของแบคทเรย ดงตอไปน

. . . ผลตอผนงเซลลของแบคทเรย ผนงเซลล (Cell wall) ของแบคทเรยโดยทวไปมความหนา 10-25 nm มปรมาณ 10-40 % ของนาหนกแหง เปนโครงสรางททาใหเซลลแบคทเรยคงรปรางอยได ผนงเซลลประกอบดวยกรดไดอะมโนพมลก (Diaminopimelic acid, DAP) เอนอะซตลกลโคซามน (N-acetyl

glucosamine, NAG) และกรดเอนอะซตลมวรามก (N-acetylmuramic acid, NAM) นอกจากนผนงเซลลยงประกอบดวยกรดอะมโนหลายชนด เชน อะลานน (Alanine)ไกลซน (Glycine) กรดกลตามก (Glutamic acid) และไลซน (Lysine) ซง ปรมาณและชนดของกรดอะมโนทเปนองคประกอบของผนงเซลลนยงมความแตกตางกนไปตามชนดของแบคทเรยดวย เอนอะซตลกลโคซามนและกรดเอนอะซตลมวรามกมการเชอมตอกนเปนสายยาวสลบกนไปมพนธะเพปไทดเชอมระหวาง กรดอะมโนทเกาะกบกรดเอนอะซตลมวรามกของสองโมเลกล เรยกวาเพปไทดบรดจ ทาใหเกดเปนชนของมวโคเพปไทด หรอ เพปตโดไกลแคนขน

ปฏกรยาของสารตอตานแบคทเรยทเกดขนทผนงเซลลหรอเยอหมเซลลของแบคทเรยทาใหความสามารถในการยอมใหสารตางๆแทรกซมผานผนงเซลลเปลยนแปลงไป ทาใหเสนทางของอาหารจากภายนอกเขาสภายในเซลลของแบคทเรยเกดการขดของ การเจรญของแบคทเรยจงหยดชะงกและตายในทสดการทาลายผนงเซลลของแบคทเรยเพยงอยางเดยวไมสามารถทาใหแบคทเรยตายได เมอสารตอตานแบคทเรยเขาสภายในเซลลจะทาใหไซโทพลาซม (Cytoplasm) เกดการตกตะกอน (Coagulate) หรอทาใหเยอหมเซลลแตกเนองจากสารดงกลาวทาลายไขมนทอยบน

19

เยอหมเซลล ทาใหผนงเซลลฉกขาดและสวนประกอบตางๆ เชน โซเดยมหรอโปแตสเซยมรวไหลออกจากเซลลทาใหแบคทเรยตายได

. . . ผลตอการทางานของเอนไซม การยบยงการทางานของเอนไซม การเกดปฏกรยาในกระบวนการ เมทาบอลซม (Metabolism) ในเซลล จาเปนตองใชเอนไซมตาง ๆ หากมการใชตวยบยงเอนไซม (Enzyme inhibitor) จะสงผลตอปฏกรยาของกระบวนการตาง ๆ ในเซลล เชน กระบวนการไกลโคไลซส (Glycolysis) วฏจกรเครปส (Kreb’s tricarboxylic acid cycle) และระบบไซโตโครม (Cytochrome system) สารทเปนตวยบยงเอนไซม ไดแก ไซยาไนด (Cyanide) สามารถยบยงไซโตโครมออกซเดส (Cytochrome oxidase) และฟลออไรด (Fluoride) สามารถยบยงไกลโคไลซส เปนตน นอกจากนนสารออกซไดซอยางแรง เชน ฮาโลเจน และไฮโดรเจนเปอรออกไซด สามารถทาลายองคประกอบของเซลลจนเซลลไมสามารถทาหนาทตอไปได เชน อาจรวมตวกบหมซลฟไฮดรล (Sulfhydryl) ของเอนไซมในเซลล ทาใหโครงสรางของเอนไซมเปลยนไป เอนไซมจงไมทางาน นอกจากนยงมไอออนของโลหะ เชน เงน ทองแดง และปรอท ซงจะไปรวมตวกบหมซลฟไฮดรลของเอนไซมหรอโปรตนทาใหเซลลถกทาลายได

. . . ผลตอการการเปลยนแปลงสภาพของโปรตนและกรดนวคลอก

เซลลทมชวตจะมโปรตนและกรดนวคลอกอยภายในเซลลในสภาพปกต แตหากมสารเคมหรอสภาพใด ๆ ททาใหโปรตนและกรดนวคลอกเปลยนไปจากสภาพธรรมชาต (Denature) จะสงผลใหเซลลเกดความเสยหายได เชน ในสภาวะอณหภมสง หรอสารเคมความเขมขนสง จะทาใหโปรตนและกรดนวคลอกตกตะกอนจบตวเปนกอนแขง ซงไมสามารถแปรสภาพกลบเปนเหมอนเดมไดอก

. . . ผลตอการปองกนการสรางเมทาบอไลต (Antimetabolites)

เมทาบอไลตเปนสารจาเปนสาหรบกระบวนการเมทาบอลซมของแบคทเรย เชน ในการสงเคราะหกรดโฟลก แบคทเรยจาเปนตองใชกรดพาราอะมโนเบนโซอก (p-aminobenzoic acid) ซงสารนมโครงสรางคลายกบซลฟานลาไมด (Sulfanilamide) ดงนนการใชซลฟานลาไมดเขาแยงทาปฏกรยาแทนท กรดพาราอะมโนเบนโซอก ทาใหการสงเคราะหกรดโฟลกหยดชะงก ดงนนการใชสารเคมทมโครงสรางคลายคลงกนกบสารเมทาบอไลตเพอไปยบยงกระบวนการเมทาบอลซมของเซลลจงชวยทาลายแบคทเรยได

20

. . . ผลตอกลไกลทางพนธกรรม

การยบยงการสงเคราะหกรดนวคลอก สารเคมบางอยางสามารถยบยงการสงเคราะห DNA และ RNA ได โดยจะเขาไปขดขวางการสรางหนวยพนฐานของกรดนวคลอก คอ พวรน (Purine) และพรมดน (Pyrimidine) และขดขวางการรวมตวของนวคลโอไทดเขาเปนกรดนวคลอก ซงมผลตอการสงเคราะหโปรตนของเซลล ทาใหกระบวนการเมทาบอลซมผดปกตและทาใหเซลลถกทาลายในทสด

. .2 นามนหอมระเหย [24]

นามนหอมระเหย หรอ Essential oil เปนสารอนทรยทมองคประกอบสลบซบซอน

ไดจากการสกดนามนทพชสมนไพรสรางขน จะพบอยในลกษณะทเปนหยดนามนในเซลลพชซงจะทาหนาทควบคมและเรงการเจรญเตบโตของพชโดยเกบไวในสวนตาง ๆ ของพชสมนไพร เชน

เมลด ดอก ใบ ผล เปลอก ลาตน หรอทรากและเหงา เปนตน นามนหอมระเหยสามารถสกดไดดวยวธการสกดโดยตมในนา การกลนดวยนา การบบกดและการสกดโดยใชสารเคมเปนตน นามนหอมระเหยมองคประกอบสาคญประเภทสารประกอบฟนอล เชน ยจนอล (Eugenol) และไทมอล (Thymol) สารประกอบแอลดไฮด เชน โทรเนลลาล (Tronellal) สารประกอบแอลกอฮอล เชน จรานออล (Geraniol) และ เมนทอล (Menthol) สารประกอบเอสเทอร เ ชน เมทลซาลไซเลต (Methylsalicylate) และสารประกอบคโตน เชน คารโวน (Carvone) ซงสารประกอบเหลานสามารถยบยงการทางานของผนงเซลลของเชอแบคทเรยโดยการยบยงการสงผานอเลกตรอน การเคลอนยายโปรตน ตลอดจนปฏกรยาตางๆของเอนไซนทาใหเซลลแบคทเรยตายในทสด

2.4.2.1 กานพล (Clove) [25]

กานพล เปนไมยนตนสง 9-12 เมตร อาจสงไดถง 20 เมตร มกนาไปปลกในเขตรอนทวโลก ในประเทศไทยนามาปลกบางแตไมแพรหลาย ชอบขนในดนรวนซย การระบายนาด ความชนสง ฝนตกชก ขนไดดบนพนทราบถงทสงจากระดบนาทะเล 800-900 เมตร เปลอกกานพลใชบรรเทาอาการปวดทอง แกลม คมธาตได สวนดอกกานพลแหง ทยงไมไดสกดเอานามนออก และมกลนหอมจด มนามนหอมระเหยมาก รสเผด ชวยขบลม แกอาการทองอด ทองเฟอ ปวดทอง และแนนจกเสยด สาหรบนามนหอมระเหยกานพลสกดไดจากดอกใชเปนยาชาเฉพาะแหง แกปวดฟน ฆาเชอทางทนตกรรม เปนยาระงบการชกกระตก ทาใหผวหนงชาได มสารเคมทสาคญคอ

Eugenol

21

2.4.2.2 โหระพา (Sweet basil) [26]

โหระพาเปนพชลมลก ลาตนขนาดเลก เปนพม แตกแขนงได เจรญไดดในดนทกชนดและทกฤดกาล มดอกสขาวหรอสแดงอาน ในตารายาโบราญใชใบโหรพาในการ ขบลม เจรญอาหาร แกปวดหว จกเสยด ทองเสย โหระพามสารเคมทสาคญไดแก Eugenol, Ocimine,

Methy chavicol

2.4.2.3 อบเชย (Cinnamon) [27]

อบเชยเปนไมยนตน ลาตนสงประมาณ - เมตร สวนปลอกและใบมกลนหอมเฉพาะตว ใบมลกษณะเปนใบเดยวเรยงตรงขามกน เสนใบหยก เสน เวลาออกดอกจะออกบรเวณซอกใบหรอปลายกง ดอกมสเหลองออน นามนหอมระเหยจากอบเชยจะพบไดในสวนของเปลอกและใบ มสารเคมทสาคญไดแก Eugenol, Cinnamaldehyde, Beta caryophyllene,

Linalool และ Methyl chavicol

2.4.2 การเสอมเสยคณภาพของอาหาร [28]

การเสอมเสยของอาหาร หมายถง การทผลตภณฑอาหารนนเกดการเปลยนแปลงจนกระทงไม เหมาะสมทจะนามาบรโภค การเปลยนแปลงดงกลาว ไดแก การเปลยนแปลงคณภาพทางประสาทสมผส (กลนส รส เนอสมผส) คณภาพทางแบคทเรย ซงสวนใหญเกยวของกบความปลอดภยของอาหาร เชน การเกดกลนรส ผดปกต การเนาบด การเกดสารพษ เปนตน และคณภาพทางโภชนาการ เชน การสญเสยวตามนโปรตนถก ทาลายหรอเสอมคณภาพ

2.4.2.1 สาเหตการเสอมเสยของอาหาร [28]

การเสอมเสยของอาหารมดวยกน 3 แบบ ไดแก การเสอมเสยทางกายภาพ การเสอมเสยทางเคม และการเสอมเสยเนองจากแบคทเรย

1) การเสอมเสยทางกายภาพ เปนการเสอมเสยเนองจากแรงทางกายภาพ ทมสาเหตมาจากแรงกล (Mechanical damage) เชน แรงกระแทก แรงอด แรงเจาะ ระหวางการเกบเกยว การขนสง

การแปรรป และการเกบรกษา การงอกของพชหว การกดกนของแมลง ซงการเสอมเสยทางกายภาพเปนสาเหตสาคญททาใหเกดการเสอมเสยทางเคมและทางแบคทเรย

2) การเสอมเสยทางเคม เปนการเสอมเสยเนองจากปฏกรยาทางเคม ไดแก การเกดปฏกรยาออกซเดชนในไขมน (Lipid Oxidation) ทาใหไขมนมกลนหน การเกดปฏกรยาบราวนง (Browning reaction) ทาใหผกผลไมเปลยนเปนสนาตาล การยอยสลายตวเองโดยเอนไซมทอยในอาหารนน

22

และความกรอบของผกทลดลง เนองจากมเอนไซมเพกทเนสยอยสลายเพกทนซงเปนโครงสรางททาใหผกคงความกรอบ เปนตน

3) การเสอมเสยเนองจากแบคทเรย เปนการเสอมเสยทเกดการปนเปอนของแบคทเรยในอาหารไดแกแบคทเรย ยสต และรา แลวทาใหเกดการเปลยนแปลงไปจนไมเปนทยอมรบของผบรโภค การเสอมเสยเนองจากแบคทเรยนอาจเปนอนตรายตอการบรโภค หากมเกดการปนเปอนของแบคทเรยททาใหเกดโรค (Pathogen) การเสอมเสยดงกลาวมหลายลกษณะ ไดแก การเปลยนส มกลนรสผดปกต เนอสมผสเปลยนไป มการสรางเมอก มแกสสะสมทาใหอาหารมฟอง หรออาหารมความขนมากขน เปนตน

2.4.3 แบคทเรยทมความสาคญในอาหาร [ ] แบคทเรยทมความสาคญในอาหารนนมหลายสกลดวยกน แตละสกลทาใหเกดผลเสยตออาหารแตกตางกนไป โดยขนอยกบชนดของอาหารและชนดของแบคทเรย

2.4.3.1 เอสเชอรเชย โคไล หรอ อ โคไล ( Escherichai coli )

เปนแบคทเรยแกรมลบ มรปรางแทง ปลายมน สามารถพบไดในลาไสของเดก ผใหญและสตวเลอดอนเกอบทกชนด เปนดชนในการบงบอกการปนเปอนของอจจาระ

จากสตวเลอดอน พบมากในลาไสเลกตอนปลายและลาไสใหญของสตวเลอดอน การแพรกระจายเกดจากเชอปนเปอนมากบอจจาระแลวแพรไปกบดนและนา

2.4.3.2 สแตฟฟโลคอคคส ออเรยส ( Staphylococcus aureus )

เปนแบคทเรยในกลม Micrococcaceae มสมบตยอมตดสแกรมบวก มรปรางลกษณะกลม เรยงตวคลายพวงองน แตอาจจะพบเปนเซลลเดยว เปน ค หรอเปนสายสนๆ โดยทวไปเชอนสามารถเจรญไดเมออยทอณหภมระหวาง 7-48 oC และจะผลตสารพษเมออยทอณหภมระหวาง 20-37 oC พบไดในจมก คอและมอของมนษย มจานวนมากบรเวณ septic cuts

บรเวณรอยขดขวน ฝและตากงยง มกอาศยอยรวมกน พบในนมทไมผานการพาสเจอรไลส S.

aureus เจรญในสภาวะทมความเขมขนของเกลอไดดกวาแบคทเรยชนดอน และสามารถเพมจานวนไดอยางรวดเรวเมอทงอาหารไวทอณหภมหอง

23

. งานวจยทเกยวของ

งานวจยของ Y.Z. Wan และคณะ [6] ไดศกษาอทธพลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสลงในฟลมแปงขาวสาลทมตอสมบตเชงกล การดดความชนและสมบตในการยอยสลาย โดยใชเทคนค Solution impregnation จากผลการทดสอบสมบตเชงกลพบวาคา Tensile strength

และ Young’s modulus มคาเพมสงขนตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส เมอเตม % โดยนาหนกคา Tensile strength เพมสงขนถง % แตอยางไรกตามคา Elongation มคาลดลงอยางมาก จากการศกษาลกษณะสณฐานวทยาพบวา จะเหนโครงสรางลกษณะเปนชนๆของโครงรางตาขายเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และพบปลายของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโผลออกมาจากเมทรกซ แตความยาวของเสนใยทถกดงออกมามขนาดไมใหญซงแสดงถงการยดเกาะกนทคอนขางดในระดบหนงระหวางเสนใยกบเมทรกซ แตอยางไรกตามกลบพบรพรนเกดขนในชนงาน ซงตองไดรบการศกษาตอไป จากการศกษาสมบตการดดความชนพบวาเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสจะทาใหการดดความชนลดลงตามปรมาณทเตมซงแตกตางจากการเสรมแรงดวยเสนใยปอกระเจาใน Epoxy matrix ทมการดดความชนเพมขนเมอเพมปรมาณเสนใยเนองจากเสนใยปอกระเจามความชอบนาสงเมอเทยบกบ Epoxy matrix

งานวจยของ Sreekala และคณะ [ ] พบวาการดดซมนาทเพมขนเกดจากการเตมเสนใยปรมาณนอยกวา 3 % โดยนาหนก แตอยางไรกตามหากมการเตมเสนใยในปรมาณสงๆจะชวยทาใหการซมผานของนาลดนอยลง จากการทมพนธะไฮโดรเจนทแขงแรงระหวางเมทรกซและเสนใย ในการปรบปรงการดดซมนาเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมความเปนไปได ประการคอ ในระบบคอมโพสตทมปรมาณแปงนอยจะดดความชนนอยและการเกดพนธะไฮโดรเจนทแขงแรงระหวางแปงและเซลลโลส จากการศกษาสมบตเชงกลในสภาวะทมความชนพบวา Tensile strength

และ Young’s modulus จะมคาลดลงเนองจากพนธะไฮโดรเจนถกทาลายลงบางสวน

งานวจยของ A.B. Dias และคณะ [ ] ไดทาการเตรยมฟลมแปงขาวเจาทเสรมแรงดวยเสนใยเซลลโลสจากตนยคาลปตส โดยใชเทคนค Solution Castingในการขนรป ทาการศกษาสมบตเชงกล การซมผานไอนา และลกษณะทางสณฐานวทยา จากผลการทดสอบพบวาเตมเสนใยเซลลโลสลงในแปงจะทาใหคา Tensile strength และ Young’s modulus มคาเพมขน การซมผานไอนามคาลดลง และมความเขากนไดเปนเนอเดยวกนกบเมทรกซ มการกระจายตวแบบสม ไมพบรพรนและรอยแยกในชนงาน

24

งานวจยของ I.M.G. Martins และคณะ [3] ไดทาการเตรยมฟลมแปงขาวโพดทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส % และ % w/w โดยใชเทคนค Injection molding ในการขนรป จากการศกษาสมบตเชงกลพบวาถงแมจะใชเสนใยเพยง % w/w กสามารถเพมคา Tensile strength

และ Modulus ไดซงแสดงวาเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมแรงยดเหนยวทดกบแปง จากการศกษาลกษณะทางสณฐานวทยาพบวามการกระจายตวและการยดเกาะกนทดระหวางเสนใยกบเมทรกซ

งานวจยของ Y.X. Xu และคณะ [5] ไดทาการเตรยมฟลมผสมระหวางแปงขาวโพดกบไคโตซานในอตราสวนแปงตอไคโตซานเปน : 1 0.5 : 1 1 : 1 1.5 : 1 และ 2:1 ดวยเทคนค Solvent

casting โดยศกษาสมบตเชงกล อตราการซมผานไอนา และความเขากนได จากผลการทดสอบสมบตเชงกลพบวา เมอเพมอตราสวนของแปงจาก ถง : 1 พบวามคา Tensile strength มคาเพมสงขนเนองจากเกดการสรางพนธะไฮโดรเจน ระหวาง NH3

+ ของไคโตซานและ OH_ ของแปง แตเมอเพมอตราสวนของแปงเพมมากขนจะสงผลใหคา Tensile strength ลดลง เนองจากวาเกดการสรางพนธะไฮโดรเจนภายในโมเลกลของแปง แทนทจะเปนการสรางพนธะไฮโดรเจนระหวาง โมเลกลกบไคโตซานจงเกดการแยกเฟสระหวางสององคประกอบ จากผลการทดสอบพบวาอตราสวนระหวางแปงกบไคโตซานเปน : 1 มคา Tensile strength สงทสด เชนเดยวกบคา Elongation พบวาเมอเพมอตราสวนของแปงในชวงแรกคา Elongation จะเพมขนแตเมอมอตราสวนของแปงมากเกนไปจะทาใหคาลดลง จากผลการทดสอบอตราการซมผานไอนาพบวาเมอเพมอตราสวนของแปงจะทาใหคาอตราการซมผานไอนาลดลง จากผลการทดสอบ FTIR พบวาเกดการ Shift ของหมอะมโนในไคโตซานเนองมาจากการเกดปฏกรยากบหมไฮดรอกซลของแปง ซงแสดงวาแปงและไคโตซานสามารถเขากนไดและเกดปฏกรยากน

งานวจยของ S. Mathew และคณะ [8] ไดเตรยมฟลมผสมระหวางแปงมนฝรงกบไคโตซานในอตราสวนแปงตอไคโตซานเปน . :1 1 : 1 และ . : 1 ดวยเทคนค Solvent casting โดยศกษาสมบตเชงกล เชงความรอน และสมบตการบวมตว จากผลการทดสอบสมบตเชงกลพบวาสอดคลองกบงานวจยของ Y.X. Xu และคณะ [5] และพบวาการเพมขนของปรมาณกลเซอรอลจะเพมความยดหยนของฟลมแตจะลดคา Tensile strength เนองจากมการแทรกตวเขาไประหวางสายโซพอลเมอรและลดแรงระหวางโมเลกลของแปงกบไคโตซานดวยการสรางพนธะไฮโดรเจนกบสายโซพอลเมอรผานหมไฮดรอกซล สวนคา Elongation พบวามคาเพมขนตามปรมาณแปง เนองจากเกดการลดลงของการเชอมขวางภายในโมเลกลและเพมระยะหางระหวางโมเลกลมากขน โดยระบบสามองคประกอบแปงไคโตซานและพลาสตกไซเซอรจะประพฤตตวในลกษณะทคอนขางซบซอน จากการศกษาพฤตกรรมการบวมตวในสารละลายในสภาวะทเปนเปนกรด เบส และกลาง พบวามการ

25

บวมตวของฟลมผสมระหวางแปงและไคโตซานทเพมขนเมอเพมปรมาณแปง โดยการพฤตกรรมการบวมตวในกรดมาจากการทเกดหม NH3

+ ซงจะสงผลตอการเคลอนทของ เคานเตอรไอออนมายงฟลมแลวทาให ความดนออสโมตกเปลยนไป รวมถงนาทเคลอนทมาจากสารละลาย บฟเฟอรดวย จงทาใหเกดการบวมตวขน ในสารละลายทสภาวะเปนเบสพบวาเกดไอออนของหมคารบอกซลในสารละลายเบส โดยฟลมแปงเพยงอยางเดยวจะมการบวมตวมากกวาเมอเทยบกบฟลมผสมระหวางแปงกบไคโตซาน เนองจากสภาวะเบสสามารถทาใหเกดปฏกรยาการสลายตวของพอลเมอรซงทาใหเกดการดดซบนาและเกดการบวมตวขนในทสด และแรงระหวางแปงกบกลเซอรอลจะมลกษณะออนลงเมออยในสภาวะเบส สวนในสภาวะทเปนกลางจะพบวาฟลมผสมมการบวมตวนอยทสดเนองจากการเปลยนแปลงของหม NH3

+ กลายมาเปน NH2 ทาใหเกดการลดระดบการบวมตวลง เนองจากเปนการเพมสภาวะเปนกรดขนในไคโตซาน จากการศกษาสมบตทางความรอนโดยใชเทคนค TGA พบวาเสถยรภาพทางความรอนของฟลมผสมเพมขนเมอเพมปรมาณแปงและจากการศกษาลกษณะสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM พบวา ไคโตซานมการกระจายตวภายในเมทรกซของแปงในฟลมผสมไดดทาใหมการยดเกาะระหวางพนผวของสององคประกอบด

งานวจยของ T. Bourtoom และคณะ [32] ไดทาการเตรยมฟลมผสมระหวางแปงขาวเจากบ ไคโตซานในอตราสวนแปงตอไคโตซานเปน . :1 1 : 1 1.5 : 1 และ 2 : 1 ใชเทคนค Solvent casting ในการขนรป จากการศกษาสมบตเชงกลพบวา คา Tensile strength มคาลดลงตามปรมาณแปงทเพมขน เนองจากเกดการสรางพนธะไฮโดรเจนภายในโมเลกลของแปง แทนทจะเปนการสรางพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลกบไคโตซาน จงเกดการแยกเฟสระหวางสององคประกอบ คา Elongation พบวาสอดคลองกบผลทไดจากงานวจยของ S. Mathew และคณะ [8] จากการทดสอบสมบตการละลายนาพบวาเมอฟลมละลายนาไดมากขนเมอเพมปรมาณแปง เนองจากพนธะไฮโดนเจนระหวางแปงและไคโตซานลดลง

งานวจยของ F.B.A. Aziz [7] ไดทาการเตรยมฟลมผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส ใชเทคนค Solvent casting ในการขนรป มการปรบความเขมขนของ ไคโตซานและแบคทเรยเซลลโลส โดยใชไคโตซาน 0.5 1 1.5 และ 2 กรม แบคทเรยเซลลโลส 7 14 และ 21 กรม จากการทดสอบสมบตเชงกลพบวา คา Tensile strength เพมขนตามปรมาณการเตมไคโตซาน เนองจากเกดพนธะไฮโดรเจนทแขงแรงระหวาง OH- ของแปงและ NH3

+ ของไคโตซาน และสาหรบฟลมผสมทเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสพบวา คา Tensile strength เพมขนตามปรมาณการเตมเสนใย เนองจากการจดเรยงตวและระดบของการเกดปฏกรยาระหวางเสนใยกบฟลมผสม เปนททราบดวาการเพมขนของคา Tensile strength มาจากธรรมชาตของเมท

26

รกซและแรงยดเกาะกนทดระหวางเสนใยและเมทรกซ สวนคา Elongation พบวามคาลดลงเมอเพมปรมาณไคโตซานและเสนใยแบคทเรยเซลลโลส จากผลการพสจนเอกลกษณดวยเทคนค FTIR

พบวา พค OH stretching มคาเพมขนตามปรมาณการเตมไคโตซานและแบคทเรยเซลลโลสเนองมาจากพนธะไฮโดรเจนระหวางแปง ไคโตซานและแบคทเรยเซลลโลสเพมขน จากการศกษาลกษณะสณฐานวทยาพบวา ฟลมผสมระหวางแปงกบไคโตซานทยงไมไดเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมรอยแตกเลกๆจานวนมาก ซงเกดจากการแยกเฟสกนระหวางไคโตซานกบแปง แตเมอมการเตมแบคทเรยเซลลโลสพบวารอยแตกมจานวนนอยลงและไมพบรพรนเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส 21% เนองมาจากโมเลกลของไคโตซานแทรกเขาไปในแบคทเรยเซลลโลสและเกดการสรางพนธะระหวางแปง ไคโตซาน และแบคทเรยเซลลโลส จากการทดสอบสมบตการบวมตวในนาพบวามคาลดลงเมอเพมปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลส จากโครงสรางของแปง ไคโตซาน และแบคทเรยเซลลโลสทเปน Hydrophilic ซงอาจทาใหฟลมผสมเกดการดดความชนสงแตอยางไรกตามกลบพบวาไมเปนเชนนน เนองจากโครงสรางทางเคมทคลายกนสงผลใหเกดการยดเกาะกนทดระหวางเฟสและมพนธะไฮโดรเจนทแขงแรง

งานวจยของ M.H. Hosseini และคณะ [10] ไดเตรยมฟลมไคโตซานโดยมนามนหอมระเหย กานพล ไธม และอบเชย เปนสารตานเชอแบคทเรย ขนรปโดยใชเทคนค Solvent casting

จากการศกษาสมบตเชงกลพบวาคา Tensile strength มคาลดลงเมอเตมนามนไธมและกานพล สวนคา Elongation มคาเพมสงขนเนองมาจากการลดลงของพนธะไฮโดรเจนในโครงสราง จากการศกษาสมบตการตานเชอแบคทเรยพบวานามนไธมและกานพลสามารถตานเชอแบคทเรยไดดกวาอบเชย โดยเฉพาะไธมสามารถตานเชอแบคทเรยไดดทสดเนองจากองคประกอบทางเคมทประกอบไปดวย Carvacrol ( -methyl- -[ -methylethyl] phenol) และ Thymol ( -methyl- -[ -methylethyl) phenol]) ซงสามารถสลายเยอหมเซลของแบคทเรยนาไปสการตายในทสด สวนนามนกานพลสามารถยบยงแบคทเรยไดดทงแกรมบวกและแกรมลบเนองจากองคประกอบทางเคมทประกอบไปดวย Eugenol ททาใหผนงเซลลเกดการสลายตว ซงแสดงวาการเตมนามนหอมระเหยในฟลมไคโตซานสามารถชวยเพมประสทธภาพในการตานเชอแบคทเรยและยงสามารถชวยปรบปรงสมบตการยดตวของฟลมไดอกดวย

27

บทท

แนวทางและขนตอนการวจย

. แผนการดาเนนงานวจย

งานวจยนแบงการศกษาเปน สวน ไดแก สวนท การหาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

สวนท การหาอตราสวนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

สวนท การเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

3.2 วตถดบ (Materails) 3.2.1 ไคโตซานเกรด Analytical reagent มระดบการกาจดหมอะซตลมากกวา 90

เปอรเซนต นาหนกโมเลกล 250,000 จากบรษท Marine Bio Resources

(สมทรสาคร ประเทศไทย) 3.2.2 แปงมนสาปะหลงเกรดพาณชย ตราปลามงกร จากบรษท หางหนสวนสามญนต

บคคล ตงจน (กรงเทพฯ ประเทศไทย)

3.2.3 นามนหอมระเหยใบกานพล (Clove leaf essential oil) จากบรษท เคมภณฑ คอรปอเรชน จากด (กรงเทพฯ ประเทศไทย)

. . กลเซอรอล (Glycerol, . %, Ajax Finechem) 3.2.5 กรดอะซตก (Glacial acetic acid, 99.7%, RCI Labscan)

3.2.6 โซเดยมไฮดรอกไซด (Sodium hydroxide, 99.0%, RCI Labscan) 3.2.7 นากลนบรสทธ 3.2.8 Nutrient broth No. 2 BP (LAB008, LAB M)

. . Nutrient agar (LAB014, LAB M)

. . โซเดยมคลอไรด (Sodium chloride, 99.0%, RCI Labscan) 3.2.11 แบคทเรย Staphylococcus aureus สายพนธ TISTR 1466

28

3.2.12 แบคทเรย Escherichia coli สายพนธ TISTR 780

3.2.13 เอทานอล (Ethanol, 95%, Union Intraco)

3.2.14 นามะพราว

3.2.15 แอมโมเนยม ซลเฟต (Ammonium sulfate, RCI Labscan)

3.2.16 นาตาลทราย

3.2.17 หวเชอ Acetobacter xylinum จากสถาบนคนควาและพฒนาผลตภณฑอาหาร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

3.3 เครองมอทใชในงานวจย 3.3.1 ตอบความรอน (Hot air oven, Binder: Series: R3-controller, Germany)

3.3.2 ตอบสญญากาศ (Vacuum oven : EYELA, VOS – 301SD, Chinese)

3.3.3 เครองกวนสารละลายพรอมเตาใหความรอน (Hotplate and magnetic stirrer, IKA:

C-MAG HS7, Germany)

3.3.4 เครองฮอโมจไนซ (Homogenizer, Daihan, WiseTis HG-15D, South Korea)

3.3.5 เครองทดสอบเอนกประสงค (Universal testing instrument, Instron: model 5965,

USA)

3.3.6 กลองจลทรรศนอ เลกตรอนแบบสองกราด (Scanning electron microscope,

Camscan: MX500, UK)

3.3.7 เค รองว เคราะหการสลายตวทางความ ร อน (Thermogravimetric analyzer,

Mettler Toledo: TGA/DSC 1, Switzerland)

3.3.8 เครองวดการเลยวเบนรงสเอกซ (X-ray diffractometer, Rigaku: MiniFlex II,

Japan)

3.3.9 ไมโครมเตอร (SM-112, Teclock corporation, Japan)

3.3.10 เครองนงฆาเชอความดนไอ (Autoclave, SX-700, Tomy, Japan)

3.3.11 ตบมเพาะเชอ (Incubator, BM 500, Memmert, Germany)

3.3.12 เครองชงความละเอยดสง (Analytical balance, Sartorius: BL210S, Germany)

3.3.13 Chamber ควบคมความชนสมพทธดวยเกลอแมกนเซยมไนเตรต

29

3.4 ดชนอกษรยอ

เนองจากในงานวจยนมการศกษาสารหลายชนดทงการหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางแปงกบไคโตซาน เสนใยแบคทเรยเซลลโลส และนามนหอมระเหยกานพลซงมการใชสารในปรมาณตางกน เพอใหผอานไดเขาใจในความหมายจงขอแสดงรายละเอยดเกยวกบอกษรยอแทนชนดของฟลมชนดตาง ๆ ทใชในงานวจยน ดงน

1C:1S + BC + 1EO

ตวเลขหนาอกษรตว C หมายถง อตราสวนของไคโตซานโดยปรมาตร ตวอกษร C หมายถง ไคโตซาน ตวเลขหนาอกษร S หมายถง อตราสวนของแปงโดยปรมาตร ตวอกษร S หมายถง แปงมนสาปะหลง ตวเลขหนาอกษร BC หมายถง ปรมาณรอยละโดยนาหนกของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

ตวอกษร BC หมายถง เสนใยแบคทเรยเซลลโลส

ตวเลขหนาอกษร EO หมายถง ปรมาณรอยละโดนปรมาตรของนามนหอมระเหยกานพล

ตวอกษร EO หมายถง นามนหอมระเหยกานพล

3.5 วธดาเนนการวจย 3.5.1 การหาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

3.5.1.1 การเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

3.5.1.1.1 การเตรยมสารละลายไคโตซาน ( 2% w/v)

นาไคโตซาน 2 กรม ละลายในสารละลายกรดอะซตกทมความเขมขน 1% v/v ปรมาณ 100 mL กวนจนไคโตซานละลายอยางสมบรณประมาณ ชวโมง แลวทาการกรอง เพอไดสารละลายทไมมสงเจอปน จากนนนาไปกวนอกครงเพอไลฟองอากาศ

3.5.1.1.2 การเตรยมสารละลายแปงมนสาปะหลง ( 2% w/v)

นาแปงมนสาปะหลง 2 กรม ละลายในนากลน 100 mL นาไปตมทอณหภม 85°C จนเกดการเจลาทไนเซชน ประมาณ ชวโมง จากนนทงไวใหเยนทอณหภมหอง

30

3.5.1.1.3 การเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

ผสมสารละลายแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานดวยอตราสวน 2:1

1:1 และ 1:2 โดยปรมาตร กวนทงไวจนสารละลายผสมเขากนประมาณ ชวโมง จากนนเตมกลเซอรอล 30 % w/w ของนาหนกเนอแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน แลวกวนทงไวจนสารละลายผสมเปนเนอเดยวกนประมาณ ชวโมง จากนนขนรปแผนผสมดวยเทคนค Solution casting โดยเทสารละลายผสมลงในถาดกระจก ทงไวจนกวาแผนผสมจะแหง เกบแผนทลอกจากถาดกระจกไวในโถดดความชนจนกระทงนาไปทาการทดสอบ . . . การศกษาสมบตของแผนผสมระหวางไคโตซานกบแปง

. . . . การศกษาลกษณะสณฐานวทยาของแผนผสม

โดยเทคนค Scanning Electron Microscopy (SEM) การเตรยมชนงานทดสอบทาโดย นาแผนผสมแชในไนโตเจนเหลวเปนเวลา นาท หกชนงานใหเกดการแตกหกแบบเปราะ จากนนทาการเคลอบชนงานทดสอบดวยทอง ทาการทดสอบภายใตความตางศกย 15 kV สภาวะสญญากาศ เพอศกษาลกษณะพนผวและภาคตดขวางของแผนผสม . . . . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนผสม

โดยใชเทคนค X-ray diffraction โดยอาศยหลกการเลยวเบนของรงสเอกซ ทดสอบโดยใชความตางศกย กโลโวลต กระแสไฟฟา มลลแอมแปร มมในการสะแกน 2 เทากบ - ๐ ดวยอตรา ๐ ตอนาท เพอศกษารายละเอยดเกยวกบโครงสรางและปรมาณผลกของผงแปงมนสาปะหลง ผงไคโตซาน และแผนผสม . . . . การศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค Thermal

Gravimetic Analysis (TGA)

โดยวดการเปลยนแปลงนาหนกของวสด เมอไดรบความรอนภายใตสภาวะทกาหนด รวมถงอณหภมทสารเกดการสลายตว โดยใชเครอง TGA สภาวะททดสอบ ใหความรอนจาก ๐C ถง ๐C อตราการใหความรอน ๐C ตอนาท ภายใตสภาวะไนโตรเจน เพอศกษาพฤตกรรมการสลายตวของแผนแปงมนสาปะหลง แผนไคโตซาน และแผนผสม

31

. . . . การศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing

นาชนงานรปสเหลยมผนผาขนาดกวาง 1 นว ยาว 6 นว จานวน 10

ตวอยาง มาทดสอบการตานทานตอการดงยด ตามมาตรฐาน ASTM D882 โดยใชอตราเรวในการดง 5 มลลเมตรตอนาท Load cell ขนาด 5 kN มระยะหวจบดานละ 1 นว และระยะ

Gauge length 4 นว โดยมการวดความหนา และความกวางของชนงานทดสอบทบรเวณ

Gauge length อยางละ 3 จดแลวหาคาเฉลย เพอใชเปนขอมลในการทดสอบ จากนนบนทกคา Young’s modulus, Tensile strength และ Elongation at break

. . การหาอตราสวนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมในการเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

. . . . การเตรยมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

. . . . วธการเตรยมหวเชอ

นานามะพราว 300 มลลลตร เตมนาตาลซโครส 0. % w/v จากนนใหความรอน oC เพอฆาเชอเปนเวลา นาท นามาหลอนาเยนใหอน จากนนเทบรรจลงในขวดแกว เมอเยนแลวเตมเชอ Acetobacter xylinum ปดจกสาลและฟลอยด บมทงทอณหภม

- oC เปนเวลา วน จะเกดเปนแผนวน เยอบางๆ . . . . วธการเตรยมแผนเซลลโลส

นานามะพราว 10 ลตร มากรองใหสะอาดแลวนามาตมจนเดอดเปนเวลา นาท จากนนนามาหลอเยนจนอน แลวเตมกรดอะซตก % v/v เพอปรบ pH ประมาณ

จากนนเตมนาตาลทราย % w/v และแอมโมเนยม ซลเฟต . % w/v คนใหละลาย จากนนเตมหวเชอทเตรยมไดจากขนตอนทแลวปรมาณ 10% v/v แลวเทสวนผสมลงในถาด สเตนเลส หรอพลาสตกทลวกฆาเชอแลว ปดดวยผาขาวบาง ทงไวประมาณ - วน จะไดแผนเซลลโลส จากนนนาแผนเซลลโลสไปทาใหบรสทธโดยการตมในสารละลาย NaOH เขมขน . M เปนเวลา นาท จากนนนามาลางดวยนาสะอาดหลายๆครงจนกระทงเปนกลาง

32

. . . . วธการเตรยมเสนใยเซลลโลส

นาแผนเซลลโลสทบรสทธแลวมาเตมนาลงไปอก % w/w แลวนาไปบดดวยเครองปนนาผลไม โดยควบคมปรมาณแผนแบคทเรยเซลลโลสและเวลาทใชในการปนคงท จากนนนาไปกรองเอาแตเสนใยแบคทเรยเซลลโลส แลวผงลมใหนาระเหยออกบางสวน

. . . การเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

นาสารละลายไคโตซานผสมกบสารละลายแปง ในอตราสวนทไดจากการศกษาสวนท จากนนผสมกบเสนใยแบคทเรยเซลลโลสจานวน 1 และ % w/w

ของนาหนกเนอแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน จากนนเตมกลเซอรอล % w/w ของนาหนกเนอแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน แลวกวนทงไวจนสารละลายผสมเปนเนอเดยวกน นาไปไลฟองอากาศในตอบสญญากาศเปนเวลา นาทภายใตอณหภมหอง จากนนขนรปแผนผสมดวยเทคนค Solution casting โดยเทสารละลายผสมลงในถาดกระจก ทงไวจนกวาแผนคอมพอสตแหง เกบแผนทลอกจากถาดกระจกไวในโถดดความชนจนกระทงนาไปทาการทดสอบ . . . การทดสอบสมบตของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

3.5.2.3. ศกษาลกษณะสณฐานวทยาของแผนคอมพอสต

โดยเทคนค Scanning Electron Microscopy (SEM) การเตรยมชนงานทดสอบทาโดย นาแผนผสมแชในไนโตเจนเหลวเปนเวลา นาท หกชนงานใหเกดการแตกหกแบบเปราะ จากนนทาการเคลอบชนงานทดสอบดวยทอง ทาการทดสอบภายใตความตางศกย 15 kV สภาวะสญญากาศ เพอศกษาลกษณะพนผวและภาคตดขวางของแผนคอมพอสต

. . . . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนคอมพอสต

โดยใชเทคนค X-ray diffraction โดยอาศยหลกการเลยวเบนของรงสเอกซ ทดสอบโดยใชความตางศกย กโลโวลต กระแสไฟฟา มลลแอมแปร มมใน

33

การสะแกน 2 เทากบ - ๐ ดวยอตรา ๐ ตอนาท เพอศกษารายละเอยดเกยวกบโครงสรางและปรมาณผลกของแผนคอมพอสต

3.5.2.3. การศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค Thermal


โดยวดการเปลยนแปลงนาหนกของวสด เมอไดรบความรอนภายใตสภาวะทกาหนด รวมถงอณหภมทสารเกดการสลายตว โดยใชเครอง TGA สภาวะททดสอบ ใหความรอนจาก ๐C ถง ๐C อตราการใหความรอน ๐C ตอนาท ภายใตสภาวะไนโตรเจน เพอศกษาพฤตกรรมการสลายตวของแผนคอมพอสต

. . . . ศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing

นาชนงานรปสเหลยมผนผาขนาดกวาง นว ยาว นว จานวน ตวอยาง มาทดสอบการตานทานตอการดงยด ตามมาตรฐาน ASTM D โดยใชอตราเรวในการดง มลลเมตรตอนาท Load cell ขนาด kN มระยะหวจบดานละ นว และระยะ Gauge length นว โดยมการวดความหนา และความกวางของชนงานทดสอบทบรเวณ Gauge length อยางละ จดแลวหาคาเฉลย เพอใชเปนขอมลในการทดสอบ จากนนบนทกคา Young’s modulus, Tensile strength และ Elongation at break

3.5.2.3. การศกษาสมบตอตราการซมผานไอนาของแผนผสม

นาเมดซลกาเจลไปอบไลความชนทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง ทงไวในระบบปดจนอณหภมถงอณหภมหอง แลวนาไปใสในขวดแกวปดปากขวดดวยฟอยล จากนนนาชนงานทจะทดสอบไปอบไลความชนทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง แลวนามาวดความหนาของแผนดวยไมโครมเตอรใหทวทงแผนหาคาเฉลย นาไปอบซาทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง แลวนาชนงานปดลงบนฝาขวดแกวทเตรยมไว พนดวยเทปกาวใหแนน แลวนาขวดใสในตควบคมความชนทมความชนสมพทธ % จากนนวดนาหนกทเปลยนแปลงไปของเมดซลกาเจลโดยชงนาหนกเมดซลกาเจลทเวลา

และ ทกๆ นาท จนกวานาหนกของเมดซลกาเจลจะคงท โดย อตราการซมผานไอนาหาไดจาก

WVP (g/m2) = นาหนกซลกาเจลทเวลาใดๆ นาหนกซลกาเจลเรมตน

พนทหนาตดของแผน ความหนาแผนผสม (3.1)

34

. . การเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

. . . การเตรยมแผนคอมพอสต

นาสารละลายไคโตซานผสมกบสารละลายแปงทอตราสวนทเหมาะสมจากการศกษาสวนท จากนนผสมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณทเหมาะสมจากการศกษาสวนท จากนนเตมสารลดแรงตงผว Tween 80 ทความเขมขน .2 % v/v ของปรมาตรสารละลายผสม (CMC ของ Tween 80 คอ . % w/v) ทาการกวน เปนเวลา นาท จากนนเตมนามนหอมระเหยกานพลทมความเขมขน . % v/v ของปรมาตรสารละลายผสม นาไปผสมในเครองโฮโมจไนซ ทความเรว รอบตอนาทเปนเวลา นาท ทงไวใหเยนทอณหภมหอง นาไปกาจดฟองอากาศในตอบสญญากาศเปนเวลา นาท จากนนขนรปเปนแผนดวยเทคนค Solution casting ทาโดยเทสารละลายลงบนถาดกระจก ทงไวจนกวาแผนจะแหง เกบแผนทลอกจากถาดกระจกไวในโถดดความชนจนกระทงนาไปทาการทดสอบ

. . . การศกษาสมบตและพสจนเอกลกษณของแผนผสม

. . . . ศกษาลกษณะสณฐานวทยาของแผนผสม

โดยเทคนค Scanning Electron Microscopy (SEM) การเตรยมชนงานทดสอบทาโดย นาแผนผสมแชในไนโตเจนเหลวเปนเวลา นาท หกชนงานใหเกดการแตกหกแบบเปราะ จากนนทาการเคลอบชนงานทดสอบดวยทอง ทาการทดสอบภายใตความตางศกย 15 kV สภาวะสญญากาศ เพอศกษาลกษณะพนผวและภาคตดขวางของแผนคอมพอสต

. . . . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนผสม

โดยใชเทคนค X-ray diffraction โดยอาศยหลกการเลยวเบนของรงสเอกซ ทดสอบโดยใชความตางศกย กโลโวลต กระแสไฟฟา มลลแอมแปร มมในการสะแกน 2 เทากบ - ๐ ดวยอตรา ๐ ตอนาท เพอศกษารายละเอยดเกยวกบโครงสรางและปรมาณผลกของแผนคอมพอสต

35

. . . . การศกษาเสถยรภาพทางความรอนดวยเทคนค Thermal


โดยวดการเปลยนแปลงนาหนกของวสด เมอไดรบความรอนภายใตสภาวะทกาหนด รวมถงอณหภมทสารเกดการสลายตว โดยใชเครอง TGA สภาวะททดสอบ ใหความรอนจาก ๐C ถง ๐C อตราการใหความรอน ๐C ตอนาท ภายใตสภาวะไนโตรเจน เพอศกษาพฤตกรรมการสลายตวของแผนคอมพอสต

. . . . ศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing

นาชนงานรปสเหลยมผนผาขนาดกวาง นว ยาว นว จานวน ตวอยาง มาทดสอบการตานทานตอการดงยด ตามมาตรฐาน ASTM D โดยใชอตราเรวในการดง มลลเมตรตอนาท Load cell ขนาด kN มระยะหวจบดานละ นว และระยะ Gauge length นว โดยมการวดความหนา และความกวางของชนงานทดสอบทบรเวณ Gauge length อยางละ จดแลวหาคาเฉลย เพอใชเปนขอมลในการทดสอบ จากนนบนทกคา Young’s modulus, Tensile strength และ Elongation at break

. . . . การศกษาสมบตอตราการซมผานไอนาของแผนผสม

นาเมดซลกาเจลไปอบไลความชนทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง ทงไวในระบบปดจนอณหภมถงอณหภมหอง แลวนาไปใสในขวดแกวปดปากขวดดวยฟอยล จากนนนาชนงานทจะทดสอบไปอบไลความชนทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง แลวนามาวดความหนาของแผนดวยไมโครมเตอรใหทวทงแผนหาคาเฉลย นาไปอบซาทอณหภม ๐C เปนเวลา ชวโมง แลวนาชนงานปดลงบนฝาขวดแกวทเตรยมไว พนดวยเทปกาวใหแนน แลวนาขวดใสในตควบคมความชนทมความชนสมพทธ % จากนนวดนาหนกทเปลยนแปลงไปของเมดซลกาเจลโดยชงนาหนกเมดซลกาเจลทเวลา

และ ทกๆ นาท จนกวานาหนกของเมดซลกาเจลจะคงท โดย อตราการซมผานไอนาหาไดจาก

WVP (g/m2) = นาหนกซลกาเจลทเวลาใดๆ นาหนกซลกาเจลเรมตน

พนทหนาตดของแผน ความหนาแผนผสม (3.2)

36

. . . . การศกษาสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนผสมโดยใชเทคนค Dynamic shake flask test method

ทดสอบประสทธภาพในการตานแบคทเรยดวยเทคนค Dynamic

shake flask test method ดดแปลงจากมาตรฐาน ASTM E2149-10 ซงแบคทเรยทใชทดสอบไดแก Staphylococcus aureus สายพนธ TISTR 1466 เปนตวแทนของแบคทเรยแกรมลบ และ Escherichia coli สายพนธ TISTR 780 เปนตวแทนของแบคทเรยแกรมบวก โดยมวธการเตรยมดงน . . . . . การเตรยมอาหารเหลวเลยงเชอแบคทเรย ละลายอาหารเลยงเชอ (Nutrient broth) ในนากลน ใหมความเขมขน . % โดยนาหนก จากนนแบงอาหารเหลวปรมาตร มลลลตร ใสในชวดรปชมพขนาด มลลลตร นาไปฆาเชอ (Sterilization) โดยใชหมอนงความดนไอ (Autoclave) ทอณหภม องศาเซลเซยส ความดน . MPa เปนเวลา นาท

. . . . . การเตรยมสารละลายนาเกลอเพอเปนสารละลายเจอจางเชอแบคทเรย

ละลายเกลอโซเดยมคลอไรด (NaCl) ในนากลนใหมความเขมขน . % โดยนาหนก แบงใสหลอดทดลอง หลอดละ . ml นาไปฆาเชอ (Sterilization)

โดยใชหมอนงความดนไอ (Autoclave) ทอณหภม องศาเซลเซยส ความดน . MPa

เปนเวลา นาท

. . . . . การเตรยมวนเลยงเชอแบคทเรย

นาอาหารเหลวทมความเขมขน . % โดยนาหนก มาผสมกบว นเลยงเชอ (Nutrient agar) ความเขมขน . เปอรเซนตโดยนาหนก นาไปฆาเชอ (Sterilization) โดยใชหมอนงความดนไอ (Autoclave) ทอณหภม องศาเซลเซยส ความดน . MPa เปนเวลา นาท รกษาอณหภมของวนเลยงเชอไวท องศาเซลเซยส ปองกนการแขงตวของวน นาไปเทใสในจานเพาะเชอทผานการฆาเชอแลวประมาณ มลลลตรตอจานเพาะเชอ ทงไวใหแขงตวทอณหภมหอง

. . . . . การเพาะเลยงเชอแบคทเรย

ทาการเขยเชอแบคทเรยทตองการทดสอบใสลงในหลอดทดลองทมอาหารเหลวสาหรบเลยงเชอจากนนทาการบมเชอ ใหเชอแบคทเรยเจรญเตบโต ในตบมเชอทอณหภม องศาเซลเซยส เปนเวลา ชวโมง จากนนนาเชอทเตรยมไดหยด

37

ใสอาหารเหลวทเตรยมไดจากขนตอน . . . . . ปรมาณ . ml จากนนนาแผนคอมพอสตทผานการเชดดวยแอลกอฮอลเพอฆาเชอ มาตดเปนชนเลกๆ นาหนกประมาณ . กรม ใสลงในขวดรปชมพทมเชอแบคทเรยอย ปดจกดวยสาลใหแนน แลวนาไปบมเพาะเชอ ทอณหภม องศาเซลเซยส เปนเวลา ชวโมง จากนนหาความเขมขนของแบคทเรยดวยการเจอจางเชอแบคทเรย โดยหยดเชอแบคทเรยในขวดรปชมพทผานการบมปรมาตร . มลลลตร ลงในนาเกลอจากขนตอนท . . . . . ใหมความเขมขนทเหมาะสมสาหรบการนบจานวนโคโลนบนจานเพาะเชอ หลงจากการเจอจางเชอแลว ทาการหยดเชอดวยไมโคร ปเปต ปรมาตร ไมโครลตรตอหยด ลงในเพาะเชอทเตรยมไดจากขนตอน . . . . . จากนนนาไปบมในตบมเชออณหภม องศาเซลเซยส เปนเวลา ชวโมง

. . . . . วเคราะหผลการทดสอบตานเชอ

ทาการนบจานวนโคโลนของเชอแบคทเรยทมชวตอยในจานเพาะเชอ จากนนคานวณคาในเชงปรมาณของเชอในรปแบบกลมเชอ (Colony forming unit;

CFU) ตอมลลลตร และการคานวณรอยละของเชอทลดลงของแผนคอมพอสตเทยบกบแผนควบคม (Control sheet) การคานวณปรมาณของเชอแบคทเรยหลงการทดสอบใชสมการท

. ดงน

กลมเชอตอมลลลตร(CFU/ml) = จานวนโคโลนเฉลยทนบได

ระดบการเจอจาง ปรมาณของเชอทหยด (3.3)

การคานวณประสทธภาพการตานเชอแบคทเรย (Antibacterial ratio) ใชสมการท . ดงน

Antibacterial ratio (%) = X 100 (3.4)

โดย A คอ จานวนของกลมเชอตอมลลลตรของแผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหย (Control Sheet)

B คอ จานวนของกลมเชอตอมลลลตรของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย

38

บทท 4

ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

วตถประสงคของงานวจยนคอการปรบปรงสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสเปนสารเสรมแรงและมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย ใหเหมาะสมทจะนาไปใชเปนแผนบรรจภณฑอาหารทสามารถยดอายการเกบรกษา โดยการศกษาจะแบงการทดลองออกเปน สวนดงน

สวนท 1 หาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

สวนท หาปรมาณของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมในการเตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยแบคทเรยเซลลโลส

สวนท เตรยมแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย

. การเตรยมและศกษาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

สวนท เปนการหาอตราสวนทเหมาะสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน โดยใชอตราสวนของแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานเปน 1:1 1:2 และ 2:1 โดยปรมาตร ขนรปแผนผสมดวยเทคนค Solution casting จากนนนามาทดสอบสมบตทางสณฐานวทยา สมบตเชงกลดวยเทคนคการดงยด สมบตเชงความรอนดวยเทคนค TGA และศกษาปรมาณผลกดวยเทคนค XRD . . สณฐานวทยาของแผนผสม

การศกษาลกษณะพนผวของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทอตราสวน 1:1 2:1 และ 1:2 โดยปรมาตร ทกาลงขยาย 500 เทาแสดงในภาพท 4.1 (a-c) จากผลการศกษาพบวา ลกษณะพนผวของแผนผสมมความขรขระนอยมาก มลกษณะเปนเนอเดยวกน มความตอเนองไมพบรพรนหรอฟองอากาศเกดขนทพนผวของแผน แสดงวาแปงมนสาปะหลงกบ

39

ไคโตซานสามารถเขากนไดด เนองจากแปงมนสาปะหลงและไคโตซานมโครงสรางทางเคมทคลายคลงกน [33, 34]

ภาพท . ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย เทาของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ โดยภาพ a) : b) : c) : โดยปรมาตร

20 μm

20 μm

20 μm

40

ภาพท 4.2 ภาพ SEM แสดงลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน โดยภาพ a) 1:1 b) 2:1 c) 1:2 โดยปรมาตร

การศกษาลกษณะภาคตดขวางของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทอตราสวน 1 : 1 2 : 1 และ 1 : 2 โดยปรมาตร ทกาลงขยาย 500 เทา แสดงในภาพท 4.2 (a-c) จากผลการศกษาพบวา รอยแตกหกของแผนผสมในอตราสวนตางๆ มผวรอยแตกหกทเรยบ มลกษณะ

20 μm

20 μm

20 μm

41

2 Theta (Degree)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Inte

nsity

(cps

) เปนเนอเดยวกน ไมเกดการแยกเฟสและไมพบรพรนเกดขน ซงแสดงวาแปงมนสาปะหลงกบ ไคโตซานสามารถเขากนไดด [ , 34]

. . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนผสมโดยใชเทคนค X-ray diffraction

(XRD)

ผลการวเคราะหการเลยวเบนรงสเอกซของแผนผสม โดยใชแหลงกาเนดรงสแบบ CuKα

ความตางศกย 30 kV ใชกระแสไฟฟา 15 mA ทาการศกษาทมม 2θ = °- ° ความเรวในการกวาดมม 1˚/min แสดงดงภาพท .

ภาพท . รปแบบ XRD ของผงไคโตซาน แผนไคโตซาน แผนแปงมนสาปะหลง และแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

จากภาพท . เมอพจารณารปแบบ XRD ของผงไคโตซานพบวาโครงสรางผลกของผง ไคโตซานทาใหเกดการเลยวเบนของรงสเอกซ ปรากฏพคเอกลกษณเกดขนสองตาแหนง ไดแก ตาแหนงมมเลยวเบนท 2 เทากบ ° และ 20 ° [35] แตเมอขนรปเปนแผนไคโตซานจะปรากฏพคเอกลกษณะเกดขนใกลเคยงตาแหนงเดมแตความเขมของพคเอกลกษณจะนอยกวาอยางมาก เนองจาก การละลายไคโตซานในกรดอะซตกจะทาใหสายโซโมเลกลของไคโตซานอยหางกนและ

42

เมอทาการขนรปเปนแผนไคโตซานดวยวธ Solution casting ทาใหสายโซโมเลกลเกดการจดเรยงตวใหม ทาใหมรปแบบของโครงสรางผลกทเปลยนไปจากเดม และแผนไคโตซานมการเตมพลาสตกไซเซอรคอ กลเซอรอล โดยโมเลกลของกลเซอรอลจะเขาไปแทรกระหวางสายโซโมเลกล สงผลใหพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลของไคโตซานลดลง ทาใหการจดเรยงตวเปนผลกเกดไดนอยลง [35, 36] เมอพจารณารปแบบ XRD ของผงแปงมนสาปะหลงพบวา ปรากฏพคเอกลกษณเกดขนสามตาแหนง ไดแก ตาแหนงมมเลยวเบนท 2 เทากบ ° . ° และ 23 ° ซงแสดงถงโครงสรางผลกแบบ A ของแปง แตเมอขนรปเปนแผนแปงมนสาปะหลงพบวาไมปรากฏพคเอกลกษณแสดงความเปนผลก แตจะพบพคทกวางซงแสดงถง อสณฐานทตาแหนง 2 เทากบ 21-22° เนองจากแปงมนสาปะหลงไดผานกระบวนการเจลาทไนเซชนกอนการขนรปดวยเทคนค Solution casting

สงผลใหโครงสรางผลกของเมดแปงถกทาลายจงไมพบเอกลกษณแสดงความเปนผลก [ ] เมอพจารณารปแบบ XRD ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน พบวาท

ปรมาณการเตมแปงมนสาปะหลงปรมาณนอยๆ จะยงคงเหนพคเอกลกษณแสดงความเปนผลกของไคโตซานอย แตเมอเพมปรมาณแปงมนสาปะหลงมากขนพบวา พคเอกลกษณแสดงความเปนผลกลดลงเกดเปนพคทกวาง ซงแสดงถงความเปนอสณฐานมากขน เนองจากวา การเกด Intramolecular

hydrogen bonding ของแปงมนสาปะหลงเอง จะจากดการเคลอนทของสายโซโมเลกลและรบกวนการเกดพนธะไฮโดรเจนเดมระหวางโมเลกลของไคโตซาน สงผลใหสายโซโมเลกลไมสามารถตกผลกได จงเกดบรเวณทเปนอสณฐานมากขน [ ] นอกจากนยงพบวาเมอเพมปรมาณ ไคโตซานมากขน พคกวางบรเวณมม 2 เทากบ 21-22° จะเลอนไปในทางมม 2 ทลดลงเขาหาพคเอกลกษณของไคโตซานมากขน

. . สมบตเชงกลของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน การศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนค Tensile testing ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลง

กบไคโตซานในอตราสวน 1:1 1:2 และ 2:1 โดยปรมาตร ตามมาตรฐาน ASTM D882 แสดงผลดงภาพท 4.4 – 4.6

จากผลการศกษา พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานมผลตอคา Tensile strength, Young’s modulus และ Elongation at break ของแผนผสม

43

Ratio Starch : Chitosan

1S:2C 1S:1C 2S:1C

Mod

ulus

(MP

a)

0

50

100

150

200

250

300

350

พจารณาคา Modulus จากภาพท . พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบ ไคโตซาน : 1 โดยปรมาตร มคา Modulus สงทสด รองลงมาคอ อตราสวน :1 และ :2 โดยปรมาตรตามลาดบ กลาวคอคา Modulus ของแผนผสมมคาเพมขนตามปรมาณแปงมนสาปะหลง เนองจากวาแปงมนสาปะหลงม Modulus ทสงกวาไคโตซาน จากการทมพนธะไฮโดรเจนภายในโมเลกลทแขงแรง [ ]

ภาพท . คา Modulus ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

เมอพจารณาคา Tensile strength จากภาพท . พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน : โดยปรมาตร มคา Tensile strength สงทสด เนองจากการเกด Intermolecular

hydrogen bonding ทแขงแรงระหวาง NH + ของสายโซหลกของไคโตซานและ OH- ของแปงมนสาปะหลง โดยทหม NH2 ของไคโตซานจะถก Protonate เปน NH3

+ ในสารละลายกรดอะซตก และโครงสรางผลกทเปนระเบยบของโมเลกลแปงมนสาปะหลงถกทาลายในระหวางกระบวนการเกดเจล ทาใหหม OH- พรอมทจะสรางพนธะไฮโดรเจนกบ NH + ของไคโตซาน แตอยางไรกตามเมอเพมปรมาณแปงมนสาปะหลงพบวาคา Tensile strength มคาลดลง เนองจากการเกด Intramolecular

hydrogen bonding ของแปงมนสาปะหลงเอง แทนทจะเกด Intermolecular hydrogen bonding กบ

44

Starch : Chitosan Concentration Ratio

1S:2C 1S:1C 2S:1C

Tens

ile S

tren

gth

(MP

a)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

ไคโตซาน สงผลให Interfacial adhesion ระหวางสององคประกอบลดลง เชนเดยวกบการเพมขนของปรมาณไคโตซาน [5, 37]

ภาพท . คา Tensile strength ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

พจารณาคา Elongation at break จากภาพท . พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน : 1 โดยปรมาตร มคา Elongation at break สงทสด รองลงมาคอ อตราสวน : 2 และ : 1 โดยปรมาตร ตามลาดบ เนองจากวา เมอเพมปรมาณแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน สงผลใหเกด Intramolecular hydrogen bonding ระหวางโมเลกลของแปงมนสาปะหลงและไคโตซานเอง มากกวาทจะเกด Intermolecular hydrogen bonding ระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน สงผลให Interfacial adhesion ระหวางสององคประกอบลดลง เมอไดรบแรงดงจงเกดการขาดไดงายขน

[5, 37]

45

Starch : Chitosan Concentration Ratio

1S:2C 1S:1C 2S:1C

Elon

gatio

n at

bre

ak(%

)

0

10

20

30

40

50

60

ภาพท . คา Elongation at break ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

. . สมบตทางความรอนของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

การศกษาผลของอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทมตอสมบตทางความรอนของแผนผสม โดยศกษาจากพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนดวยเทคนค TGA ของแผนแปงมนสาปะหลง แผนไคโตซาน และแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ ภายใตสภาวะไนโตรเจน ทอณหภม oC – oC ดงแสดงในภาพท .

จากผลการศกษาพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนโดยใชเทคนค TGA เมอพจารณาแผนแปงมนสาปะหลงพบวามพฤตกรรมการสลายตว 3 ขนตอน โดยขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – 140 oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยออกของความชน ขนตอนทสองเกดในชวงอณหภม140 – 220 oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร และในขนตอนทสามเกดในชวงอณหภมตงแต

220 – 340 oC ซงเปนการสลายตวของ Saccharide rings และการ Depolymerization ของแปงมนสาปะหลง [ ] เมอพจารณาแผนไคโตซานพบวามพฤตกรรมการสลายตว 3 ขนตอน โดยขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – 140 oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยออกของความชนและกรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน ขนตอนทสองเกดขนในชวง

46

Temperature (oC)

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

Wei

ght (

%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Chitosan sheet1S:2C1S:1C2S:1CStarch sheet

อณหภม 140 – 220 oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร และในขนตอนสดทายเกดในชวงอณหภมตงแต 220 – 330 oC ซงเปนการสลายตวของหม Acetyl ในไคโตซาน [ ]

ภาพท . กราฟ TGA ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

เมอพจารณาแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวน 1:1 1:2 และ :1 โดยปรมาตร พบวาแผนผสมมพฤตกรรมการสลายตว 3 ขนตอน คอ ขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยออกของความชนและกรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน ขนตอนทสองเกดขนในชวงอณหภม – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปน พลาสตไซเซอร และในขนตอนสดทายเกดในชวงอณหภมตงแต – oC ซงเปนการสลายตวรวมกนของแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน [ ]

47

Temperature (oC)

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Der

ivat

ive

wei

ght (

%/m

in)

-.018

-.016

-.014

-.012

-.010

-.008

-.006

-.004

-.002

0.000

Chitosan sheet1S:1C2S:1C1S:2CStarch sheet

ภาพท . กราฟ DTG ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

ตารางท . อณหภมการสลายตวทางความรอน T5 T10 Td,1 และ Td,2 ของแผนไคโตซาน

แปงมนสาปะหลง และแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

สารตวอยาง

T5

(°C)

T10

(°C)

Td,1

(°C)

Td,2

(°C)

%Residue

(wt%)

Chitosan sheet 105.33 142.16 . - 29.36

1S:2C 132 182.83 273.27 290.25 27.98

1S:1C . 200.16 271..27 295.06 29.06

2S:1C . 203.33 270.22 303.12 24.38

Starch sheet . . - . 14.20

48

จากผลการทดสอบการสลายตวทางความรอนดวยเทคนค TGA แสดงดงภาพท . และ . ซงสามารถสรปขอมลเชงตวเลขไดดงตารางท . โดยพบวา อณหภม T5 T10 และ Td,2 ของแผนผสมมคาเพมสงขน เมอเพมปรมาณแปงมนสาปะหลง เนองจากแปงมเสถยรภาพทางความรอนทสงกวาไคโตซานเมอเพมปรมาณแปงมากขนจงเหนยวนาใหแผนผสมมเสถยรภาพทางความรอนทสงขน [ , ]

เมอพจารณาปรมาณเถาทเหลออยพบวา แผนไคโตซานจะเหลอเถามากทสด เนองจากวา ไคโตซานเปน Polysaccharide ทมโครงสรางซบซอนมาก คลายเซลลโลส เมอทดสอบภายใตสภาวะไนโตรเจน จงไมสามารถเกดการเผาไหมไดหมด เกดเปนเถาคารบอนเกดขน ดงนนปรมาณเถาทเหลอในแผนผสมจะมากขนตามอตราสวนของไคโตซาน [ ]

จากผลการศกษาสมบตเชงกลของแผนผสม พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน 1:1 โดยปรมาตร เปนอตราสวนทเหมาะสม แกการนาไปใชงานในดานบรรจภณฑอาหารเนองจากมคา Modulus, Tensile strength และ Elongation at break ทสง ดงนนในงานวจยตอนตอไปจะศกษาผลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสลงในแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวน 1:1 โดยปรมาตร

. การเตรยมและศกษาผลของปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมตอแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

สวนท เปนการศกษาผลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสลงในแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานอตราสวน : 1 โดยปรมาตร ซงเปนอตราสวนทเหมาะสมจากการศกษาในสวนท . ในปรมาณการเตมเสนใย 15 และ % โดยนาหนก ขนรปแผนคอม พอสตดวยเทคนค Solution casting จากนนนามาทดสอบสมบตทางสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM

ศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนคการดงยด ศกษาสมบตทางความรอนดวยเทคนค TGA ศกษาความเปนผลกดวยเทคนค XRD และศกษาการซมผานไอนา เพอศกษาอทธพลของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมตอแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

49

4.2.1 สณฐานวทยาของแผนคอมพอสต

ภาพท .9 ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ โดยภาพ a) % โดยนาหนก b) % โดยนาหนก c) % โดยนาหนก

20 μm

20 μm

20 μm

50

การศกษาลกษณะพนผวของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณ 15 และ % โดยนาหนก ทกาลงขยาย เทาแสดงในภาพท . (a-c) จากผลการศกษาพบวา ลกษณะพนผวของแผนผสมมความขรขระนอยมาก มลกษณะเปนเนอเดยวกน มความตอเนองไมพบรพรนหรอฟองอากาศเกดขนทพนผวของแผน แสดงวาเมทรกซและเสนใยสามารถเขากนไดด เนองจากวาเสนใยมโครงสรางทางเคมทคลายคลงกบ เมทรกซ จงเกด Interaction ทดระหวาง เมทรกซและเสนใยแบคทเรยเซลลโลส [42]

การศกษาลกษณะภาคตดขวางของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณ 15 และ % โดยนาหนก กาลงขยาย เทาแสดงในภาพท . (a-c) จากผลการศกษาพบวา พนผวรอยแตกหกของแผนคอมพอสตทเตมเสนใย % โดยนาหนก มลกษณะคอนขางเรยบ เมอเตมเสนใย % โดยนาหนก พบวามความขรขระเพมขน แตไมพบรอยแตก ไมเกดการแยกเฟส เสนใยถกปกคลมดวยเมทรกซ เสนใยมการกระจายตวทดในเมทรกซ และไมพบการเกาะกลมกนของเสนใย ซงแสดงถงการยดเกาะกนทดระหวางเสนใยแบคทเรยเซลลโลสกบเมทรกซ เนองจากเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และเมทรกซมโครงสรางทางเคมคลายคลงกน แตเมอเตมเสนใยปรมาณ % โดยนาหนก พบวาลกษณะพนผวรอยแตกหก มความขรขระมาก และมลกษณะภาคตดขวางคลายคลงกบเสนใยแบคทเรยเซลลโลสบรสทธ กลาวคอ มลกษณะเปนชนๆของเสนใย ดงภาพท . เนองจากการเตมเสนใยปรมาณมากเกนไปสงผลใหเสนใยเกดการเกาะกลมกน [ ] แตอยางไรกตามไมพบการแยกเฟสอยางชดเจนระหวางเมทรกซและเสนใย

ภาพท .10 ภาพ SEM ลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย 5,000 เทาของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

2 μm

51

\

\

\

ภาพท .11 ภาพ SEM แสดงลกษณะภาคตดขวาง ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ โดยภาพ a) % โดยนาหนก b) % โดยนาหนก c) % โดยนาหนก

20 μm

c)

f)\

e)

20 μm

20 μm

20 μm

52

. . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนคอมพอสตโดยใชเทคนค X-ray diffraction (XRD)

ภาพท . รปแบบ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 5 15 และ % โดยนาหนก

ผลการศกษาแสดงดงภาพท . เมอพจารณารปแบบ XRD ของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสพบวาโครงสรางผลกของแบคทเรยเซลลโลสทาใหเกดการเลยวเบนของรงสเอกซ ปรากฏพคเอกลกษณเกดขนสามตาแหนงไดแก ตาแหนงมมเลยวเบนท 2 เทากบ .4° . ° และ 22.6° โดยพคเอกลกษณเหลานแสดงถงโครงสรางผลกแบบ Cellulose I ทระนาบ (110) (110) และ (200) ซงเปนรปแบบผลกของเซลลโลสในธรรมชาต [44, 45]

เมอพจารณารปแบบ XRD ของแผนผสมระหวางแปงกบไคโตซานในอตราสวน :1 ปรากฏพคกวางเกดขนสองตาแหนงไดแก ตาแหนงมมเลยวเบนท 2 เทากบ ° และ 20.6° เมอนาเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมาทาคอมพอสตกบแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน

พบวาเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก ยงคงปรากฏเปนพคกวางทตาแหนงเดมอย แตเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ และ % โดยนาหนก จะปรากฏพคเอกลกษณแสดงความเปนผลกเกดขนทตาแหนง 2 เทากบ 14.4° . ° และ 22.6° ซงเปนตาแหนงเดยวกบโครงสรางผลกของเสนใยเซลลโลส โดยความเขมของพคจะเพมสงขนตามปรมาณการเตมเสนใย

53

Bacterial cellulose fiber content (%wt)

BC 0 % BC 5% BC 15% BC 25%

Mod

ulus

(MPa

)

0

200

400

600

800

1000

แบคทเรยเซลลโลส เนองจากวาการเตมเสนใยทมปรมาณผลกสง ดงนนเมอเพมปรมาณเสนใย ความเขมพคเอกลกษณทตาแหนง 2 เทากบ 14.4° . ° และ 22.6° ในแผนคอมพอสตจงเพมสงขน [ ] นอกจากนการเพมขนของพคเอกลกษณของเสนใยทตาแหนง 2 เทากบ 14.4° . ° และ 22.6° ในแผนคอมพอสต แสดงวามการเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางเมทรกซกบเสนใย เนองจากวา การเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางเมทรกซกบเสนใย สงผลใหเกดการรบกวนพนธะไฮโดรเจนเดมของเสนใย นาไปสการลดลงของปรมาณผลกของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส [47]

. . สมบตเชงกลของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

จากผลการศกษาสมบตเชงกลของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวน : 1 โดยปรมาตร และใชเสนใยแบคทเรยเซลลโลสเปนสารเสรมแรง ปรมาณ 15

และ % โดยนาหนก แสดงดงภาพท . – . เมอพจารณาคา Young’s modulus ของแผนคอมพอสตทมการเตมเสนใยแบคทเรย

เซลลโลส และ % โดยนาหนกดงแสดงในภาพท . พบวา มคาเพมสงขนตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส เนองจากวาการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมความแขงตงมากกวาลงในเมทรกซ สงผลใหแผนคอมพอสตมความทนทานตอการเปลยนแปลงรปรางหรอมความแขงตงมากขน [ , ]

ภาพท . คา Modulus ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

54


BC 0 % BC 5% BC 15% BC 25%

Tens

ile S

tren

gth

(MPa

)

0

5

10

15

20

25

30

35

ภาพท . คา Tensile strength ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

จากภาพท . แสดงคา Tensile strength ของคอมพอสตทมการเตมปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และ % โดยนาหนก พบวาเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนกคา Tensile Strength มคาเพมขน % ถงแมวาจะเตมลงในปรมาณทนอย เนองจากเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมขนาดเลกทาใหมพนทผวตอปรมาตรทสง จงสงผลตอการยดเกาะกนระหวางเฟสเมทรกซและเสนใยทด โดยคา Tensile strength ไดรบอทธพลโดยตรงจากการยดเกาะกนระหวางเฟส ถาเมทรกซและเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมการยดเกาะกนทด เมอไดรบแรงดงยด แรงเคนจะถกสงผานจากเมทรกซสเสนใยไดด และเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนกพบวาคา Tensile strength มคาเพมสงขนถง % แสดงวาเมรกซและเสนใยมการยดเกาะกนทด และแสดงถงการกระจายตวของเสนใยทดอกดวย [3, 50] เมอเสนใยเกดการกระจายตวทดในเมทรกซ จงเกดการถายเทแรงเคนไดด แตอยางไรกตามเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสลงไป % โดยนาหนก พบวาคา Tensile strength มคาไมแตกตางจากการเตม % โดยนาหนก แตมแนวโนมเรมลดลง เนองจากวาการเตมปรมาณทมากเกนไปสงผลใหเสนใยมแรงดงดดระหวางเสนใยเองเพมสงขน สงผลใหเกดการเกาะกลมกนเองของเสนใย นาไปสการเกดบรเวณทมความเคนสง [50] เมอแผนคอมพอสตไดรบแรงเคน การถายเทแรงเคนจากเมทรกซสเสนใยเกดไดไมด ซงสอดคลองกบผลทไดจากการศกษาดวย SEM ทเหนการเกาะกลมกนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

55


BC 0 % BC 5% BC 15% BC 25%

Elon

gatio

n at

bre

ak(%

)

0

10

20

30

40

50

60

ภาพท . คา Elongation ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

จากภาพท . แสดงคา Elongation ของคอมพอสตทมการเตมปรมาณเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และ % โดยนาหนกพบวา คา Elongation มคาลดลงตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส เนองจากวา การเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทมความแขงตง เสนใยจะไปลดความยดหยนของสายโซโมเลกล สงผลใหแผนคอมพอสตมความเปราะมากขน และเสนใยจะไปขดขวางการเคลอนทของสายโซโมเลกล เมอไดรบแรงดงแผนคอมพอสตจงขาดไดงายขน [6]

4.2.4 สมบตทางความรอนของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใบแคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

จากผลการศกษาพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนโดยใชเทคนค TGA แสดงดงภาพท . - . เมอพจารณาแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวน 1:1 พบวามพฤตกรรมการสลายตว ขนตอนหลก โดยขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยออกของความชนและกรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน ขนตอนทสองเกดขนในชวงอณหภม – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร และในขนตอนสดทายเกดในชวงอณหภม – oC ซงเปนการสลายตวรวมกนของแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน [ , ]

56

Temperature (0C)

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

Deriv

ative

weig

ht (%

/min

)

-.007

-.006

-.005

-.004

-.003

-.002

-.001

0.000

1C:1S1C:1S+5BC1C:1S+15BC1C:1S+25BCBC fiber

ภาพ . กราฟ TGA ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณสวนตางๆ

ภาพ . กราฟ DTG ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณสวนตางๆ

57

ตารางท . แสดงอณหภมการสลายตวของคอมพอสตและเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

เมอพจารณาพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสพบวามพฤตกรรมการสลายตว ขนตอนหลก โดยขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – oC ซงนาหนกทหายไปเกดจากการระเหยออกของความชน และในขนตอนทสองเกดในชวงอณหภม - oC ซงเปนการสลายตวของเซลลโลส โดยจากการศกษาความเปนผลกดวยเทคนค XRD พบวา เซลลโลสมปรมาณผลกทสง สงผลใหเสนใยมเสถยรภาพทางความรอนทด [3]

เมอพจารณาแผนคอมพอสตทเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส พบวามพฤตกรรมการสลายตว ขนตอนหลก โดยขนตอนแรกเกดขนในชวงอณหภม 70 – oC ซงนาหนกทหายไปเกดจากการระเหยออกของความชนและกรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน ขนตอนทสองเกดขนในชวงอณหภม – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของ กลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร ขนตอนทสามเกดขนในชวงอณหภม – oC ซงเปนการสลายตวของ Saccharide rings ของแปงมนสาปะหลงและหม Acetyl ของไคโตซานทเปนเมทรกซหลก และขนตอนสดทายเกดในชวงอณหภม - oC ซงเปนการสลายตวของเซลลโลส [ ]

จากผลการทดสอบการสลายตวทางความรอนดวยเทคนค TGA แสดงดงภาพท . และ . ซงสามารถสรปขอมลเชงตวเลขไดดงตารางท . โดยพบวาการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสสงผลใหอณหภมการสลายตว T5 T10 และ Td เพมสงขน เนองจากเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมเสถยรภาพทางความรอนสงกวาแปงและไคโตซานทเปนเมทรกซ นอกจากนเมทรกซกบเสนใย มความเขากนไดเปนอยางด เนองจากแผนคอมพอสตเปน Polysaccharide ทมองคประกอบทางเคม

สารตวอยาง T

5

(oC)

T10

(oC)

Td,1

(oC)

Td,2

(oC)

%Residue

(wt%)

1S:1C 145 200 271 - 29.1

1S:1C+5BC 163 207 277 363 31.5

1S:1C+15BC 169 222 281 367 34.1

1S:1C+25BC 182 229 282 370 35.6

BC fiber 267 309 - 366 16.3

58

Time (min)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

WVP

(g/m

3)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1S:1C1S:1C+5BC1S:1C+15BC1S:1C+25BC

คลายคลงกนทงแปงมนสาปะหลง ไคโตซาน และเสนใยแบคทเรยเซลลโลส สงผลใหเกด Interaction ทดระหวางเมทรกซและเสนใยแบคทเรยเซลลโลส [ ]

เมอพจารณาผลของปรมาณการเตมเสนใย พบวาแผนคอมพอสตมอณหภม T5 T10 และ Td เพมสงขนตามปรมาณการเตมเสนใย เนองจากวา การเตมเสนใยทมปรมาณผลกสงและมเถยรภาพทางความรอนสงกวาเทรกซ เมอเพมปรมาณเสนใยมากขนจงเหนยวนาใหแผนคอมพอสตมเสถยรภาพทางความรอนเพมสงขน

. . การศกษาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสต (WVP)

ภาพท . การซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสปรมาณ 5 15 และ % โดยนาหนก

การซมผานไอนาเปนคณสมบตทสาคญอยางหนงของแผนบรรจภณฑอาหาร ทตองสามารถลดการซมผานไอนาระหวางอาหารและบรรยากาศรอบๆ โดยการซมผานไอนาตาๆจะสามารถนาไปประยกตใชในดานบรรจภณฑอาหารไดอยางกวางขวางกวา ดงนนการปรบปรงการซมผานไอนาจงเปนปจจยทสาคญอยางหนงในการพฒนาแผนบรรจภณฑอาหาร เนองจากวานาสามารถเปนพลาสตกไซเซอรทดในพอลเมอรทมความชอบนาเชน ไคโตซาน แปงมนสาปะหลง เปนตน [56] สาหรบการทดสอบ ทาโดยการวดนาหนกทเปลยนแปลงไปของเมดซลกาเจลทดดซม

59

ไอนาทแพรผานแผนคอมพอสตในเวลาตางๆ ภายใตสภาวะความชนสมพทธ % อณหภมหอง จนกระทงนาหนกของเมดซลกาเจลคงท

ผลการศกษาแสดงดงภาพท . พบวาแผนคอมพอสตทไมเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสจะมการซมผานไอนาสงทสด เนองจากวาแปงและไคโตซานตางกมความเปน Hydrophilic สง เพราะมลกษณะเปนโมเลกลสายยาวและประกอบไปดวยหมฟงกชนทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบไอนาได โดยแปงประกอบไปดวยหมไฮดรอกซลถง หม เชนเดยวกบไคโตซานทมหมเอมนและไฮดรอกซล หม จงมความชอบนาอยางมาก แตอยางไรกตามการเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางแปงและไคโตซานทแขงแรง จะลดหมฟงกชนทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาลง ซงจะชวยใหการซมผานไอนาลดลงไดในระดบหนงแตกยงคงสงอย [ ]

เมอพจารณาแผนคอมพอสตทเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสพบวา การซมผานไอนาลดลง เนองจากวาเมทรกซมความเปน Hydrophilic ทสงกวาเสนใย [52] ถงแมวา เสนใยจะมหม ไฮดรอกซลทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาได แตเสนใยแบคทเรยเซลลโลสมปรมาณผลกทสง และหมไฮดรอกซลสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบเมทรกซไดอยางแขงแรง ไอนาจงแพรผานบรเวณทมผลกไดยาก และเสนใยจะดดซบสวนทเปนกลเซอรอล สงผลใหหมฟงกชนทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาไดลดลง ทาใหความเปน Hydrophilic ของเมทรกซลดลง [ ] และจากการทเมทรกซและเสนใยมโครงสรางทางเคมทคลายคลงกน สงผลใหเกดการยดเกาะกนทดระหวางเฟส เมทรกซและเสนใย ทาใหการแพรของไอนาผานบรเวณพนผวรอยตอระหวางเฟสเกดไดยาก [6]

เมอพจารณาผลของปรมาณของเสนใยพบวา การดดซมไอนาลดลงตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส เนองจากวา การเตมเสนใยทมปรมาณผลกสงเพมมากขน ทาใหบรเวณทเปน อสณฐานของแผนคอมพอสตลง สงผลใหไอนาแพรผานไดยากขน [ ]

จากผลการศกษาสมบตเชงกล พบวาการเตมเสนใย % โดยนาหนก เปนปรมาณทเหมาะสม เนองจากวาถาเตมปรมาณเสนใยมากกวาน สมบตเชงกลเรมมแนวโนมลดลง ดงนนในงานวจยตอนตอไปจะศกษาผลของการเตมเสนนามนหอมระเหยกานพลลงในแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก

60

. การเตรยมและศกษาผลของนามนหอมระเหยกานพลทมตอแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย

สวนท เปนการศกษาผลของการเตมนามนหอมระเหยกานพลปรมาณ . 1 และ %

โดยปรมาตร ลงในแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส 15% โดยนาหนก ขนรปแผนคอมพอสตดวยเทคนค Solution casting จากนนนามาทดสอบสมบตทางสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM ศกษาสมบตเชงกลดวยเทคนคการดงยด ศกษาสมบตทางความรอนดวยเทคนค TGA ศกษาความเปนผลกดวยเทคนค XRD ศกษาการซมผานไอนา และสมบตการตานเชอแบคทเรยดวยเทคนค Dynamic shake flask

. . การศกษาลกษณะสณฐานวทยาของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย

การศกษาลกษณะพนผวดานบน (สวนทสมผสกบอากาศ) ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ในปรมาณ . 1 และ % โดยปรมาตร ทกาลงขยาย เทาแสดงในภาพท

. (a-c) จากผลการศกษาพบวา ลกษณะพนผวดานบน (สวนทสมผสกบอากาศ) ของแผน คอมพอสต เกดหลมหยดนามนกระจายอยบนพนผว ซงเกดจากการระเหยออกของนามนหอมระเหยในระหวางการขนรปดวยเทคนค Solution casting และระหวางการเคลอบทองเพอทดสอบลกษณะสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM [ ] เมอเพมปรมาณการเตมนามนหอมระเหย จะพบวาเกดการรวมกลมกนของนามนเกดเปนหลมทมขนาดใหญขน เนองจากการเตมนามนหอมระเหยซงมขวนอยลงในเมทรกซทมขวสง ดงนนจงไมสามารถผสมเปนเนอเดยวกนไดกบเมทรกซ [10]

61

ภาพท . 9 ภาพ SEM แสดงลกษณะพนผว ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ โดยภาพ a) . b) 1 c) % โดยปรมาตร

20 μm

20 μm

20 μm

62

ภาพท . ภาพ SEM แสดงภาคตดขวาง ทกาลงขยาย 500 เทาของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ โดยภาพ a) . b) 1 c) % โดยปรมาตร

20 μm

20 μm

20 μm

63

2 Theta (Dregrees)

0 10 20 30 40 50

Inte

nsi

ty (

cps)

0

1000

2000

3000

4000

1S:1C+15BC+0EO1S:1C+15BC+0.5EO1S:1C+15BC+1EO1S:1C+15BC+2EO

การศกษาลกษณะภาคตดขวางของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ในปรมาณ . 1 และ % โดยปรมาตร ทกาลงขยาย เทาแสดงในภาพท . (a-c) จากผลการศกษาพบวา ภาคตดขวางมลกษณะคลายฟองนาทมรพรนกระจายอยในเนอเมทรกซ และมลกษณะซอนกนเปนชนๆโดยรพรนทเกดขน เกดจากหยดนามนทถกกกอยภายในเนอเมทรกซ [ ] เมอเพมปรมาณนามนหอมระเหยพบวา ปรมาณรพรนทกระจายอยในเนอเมทรกซเพมสงขน สงผลใหเมทรกซมความตอเนองลดลง แตอยางไรกตามโครงสรางนกลายเปนหนงในจดเดนของแผนคอมพอสต สามารถอธบายไดจากการทดสอบการซมผานไอนาของแผนคอมพอสต ทมคาลดลงเมอเพมปรมาณนามนหอมระเหยมากขน [56]

. . การศกษาโครงสรางและรปแบบผลกของแผนคอมพอสตโดยใชเทคนค X-ray diffraction (XRD)

ภาพท . รปแบบ XRD ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

64

จากภาพท . เมอพจารณารปแบบ XRD ของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบ ไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % ทไมไดเตมนามนหอมระเหยกานพล พบวา ปรากฏพคเอกลกษณแสดงความเปนผลกเกดขนทตาแหนง 2 เทากบ 14.4° . ° และ

22.6° ซงเปนตาแหนงเดยวกบโครงสรางผลกของเสนใยเซลลโลส เมอพจารณาแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหยพบวา ปรากฏพคเอกลกษณแสดงความเปนผลกของเซลลโลสเกดขนทตาแหนงเดมเชนเดยวกบแผนคอมพอสตทไมเตมนามน แตจะพบพคเอกลกษณแสดงความเปนผลกของแปงมนสาปะหลง ท เทากบ ° และ . ° และไคโตซานท 2 เทากบ ° กลบมาอกครง ซงแสดงวาโมเลกลของนามนหอมระเหยเขาไปแทรกและลดการเกด Intermolecular

Hydrogen bonding ระหวางแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน สงผลใหแปงมนสาปะหลงและ ไคโตซานเกด Intramolecular hydrogen bonding ระหวางตวเองมากขน จงเกดพคเอกลกษณความเปนผลกของแปงมนสาปะหลงและไคโตซานขนมาอกครง [5] ซงสอดคลองกบผลทไดจากการทดสอบสมบตเชงกล โดยคา Modulus มคาเพมขนเมอเตมนามนหอมระเหย สวนคา Tensile

strength และ Elongation at break มคาลดลงเมอเตมนามนหอมระเหย [ ] เมอพจารณาผลของปรมาณนามนหอมระเหยพบวา พคเอกลกษณแสดงความเปนผลกเกดขนทตาแหนงเดม ซงแสดงวาปรมาณนามนหอมระเหยไมสงผลตอโครงสรางผลกของพอลเมอร นอกจากนยงแสดงวานามนหอมระเหยจะเขาไปแทรกตวอยในบรเวณอสณฐานไดมากกวาบรเวณสวนทเปนผลก [58]

. . สมบตเชงกลของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย

การศกษาสมบตเชงกลของแผนคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรย ปรมาณ . และ % โดยปรมาตร แสดงดงภาพท . – .

65

Essential oil content (%vol)

0%EO 0.5% EO 1% EO 2% EO

Mod

ulus

(MPa

)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

ภาพท . คา Young’s modulus ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนกโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

จากภาพท . แสดงคา Young’s modulus ของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย . และ % โดยปรมาตร พบวาคา Young’s modulus มคาเพมสงขน เนองจากวาการเตมนามนหอมระเหย มองคประกอบหลกคอ Eugenol ทมหมไฮดรอกซลเปนองคประกอบ จงเขาไปแทรกและเกด

Hydrogen bonding ระหวางสายโซโมเลกลไดในบรเวณอสณฐาน ดงภาพท . ทาใหหมฟงกชนบรเวณอสณฐานทสามารถเกด Hydrogen bonding กบนาไดลดนอยลง จงจากดการเกดของ

Polysaccharide–Water Interactions สงผลใหทาใหแผนคอมพอสตดดความชนนอยลงระหวางการขนรปดวยเทคนค Solution casting ทาใหแผนคอมมสตมปรมาณความชนลดลง สงผลใหแผนคอมพอสตมความ Stiffness เพมขน [ , ] โดยนาสามารถเปนพลาสตกไซเซอรทดในพอลเมอรทมความชอบนา (Hydrophilic polymer) ซงการลดลงของปรมาณความชนระหวางการขนรป สงผลใหแผนคอมพอสตมความตานทานตอการเสยรปไดมากขน แมวาจากการทดสอบภาคตดขวางของแผนคอมพอสตดวยเทคนค SEM พบวาโครงสรางของเมทรกซ มความไมตอเนองและมรพรนเกดขน นอกจากนจากผลการศกษา XRD พบวาการเตมนามนหอมระเหยสงผลใหปรมาณผลกของแผนคอมพอสตมคาเพมสงขน เมอพจารณาผลของปรมาณการเตมนามนหอมระเหยพบวา คา Young’s modulus มคาเพมสงขนตามปรมารการเตมนามนหอมระเหย เนองจากวาการเตมนามน

66


0%EO 0.5% EO 1% EO 2% EO

Tens

ile S

tren

gth

(MPa

)

0

5

10

15

20

25

30

35

หอมระเหยซงมความเปน Hydrophobic สง จะไปลดความเปน Hydrophilic ของเมทรกซลง เมอเพมปรมาณนามนหอมระเหยมากขน อตราสวนระหวาง Hydrophilic/Hydrophobic ลดลง การดดความชนระหวางการขนรปเกดไดนอยลง สงผลใหแผนคอมพอสตมความ Stiffness เพมขน [56]

ภาพท . ภาพวาดแสดงเมทรกซของแผนคอมพอสตสวนทเปนผลกและอสณฐาณ A.ไมเตมนามนหอมระเหยกานพล B. เตมนามนหอมระเหยกานพล [ ]

ภาพท . คา Tensile strength ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

67


0%EO 0.5% EO 1% EO 2% EO

Elon

gatio

n at

bre

ak(%

)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

จากภาพท . แสดงคา Tensile strength ของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย . และ % โดยปรมาตร พบวา คา Tensile strength มคาลดลง เนองจากนามนหอมระเหยจะเขาไปแทรกระหวางสายโซโมเลกลและลดการเกด Intermolecular hydrogen bonding ระหวางแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน สงผลใหทง องคประกอบเกด Intramolecular hydrogen bonding

ระหวางตวเองมากขน [ ] ซงสอดคลองกบผลทไดจากการศกษา XRD ทพบพคเอกลกษณความเปนผลกของแปงมนสาปะหลงและไคโตซานกลบมาอกครงเมอเตมนามนหอมระเหย ซงเปนผลมาจากการเกด Interface adhesion ระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานเกดไดนอยลง เมอไดรบแรงดงจงเกดการขาดไดงายกวา และนอกจากนการเตมนามนหอมระเหยทาใหเกดรพรนขนในเมทรกซ เกดความไมตอเนอง นาไปสจดรวมความเคน เมอไดรบแรงเคนจะทาใหการกระจายแรงเกดไดไมตอเนอง แผนคอมพอสตจงเกดการขาดไดงายขน [ ] เมอพจารณาผลของปรมาณนามนหอมระเหยพบวา คา Tensile strength มคาลดลงตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหย เนองจากวาเมอเตมนามนหอมระเหยปรมาณมากขน สงผลใหโครงสรางของเมทรกซเกดรพรนทมขนาดใหญขนและมจานวนมากขน ทาใหเกดจดรวมแรงเคนเพมขน [62]

ภาพท . คา Elongation at break ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

68

จากภาพท . แสดงคา Elongation at break ของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย . และ % โดยปรมาตร พบวา คา Elongation at break มคาลดลงอยางมากเมอมการเตมนามนหอมระเหย เนองจากการเตมนามนหอมระเหยสงผลใหเมทรกซเกดรพรน ขาดความตอเนอง เกดเปนจดรวมแรงเคน [ ] สงผลใหเมอไดรบแรงดงจงเกดการขาดไดงาย นอกจากนการเตมนามนหอมระเหยทาใหแผนคอมพอสตดดความไดชนนอยลงระหวางการขนรปดวยเทคนค Solution

casting ดงทกลาวมาแลวขางตน ทาใหแผนคอมมสตมปรมาณความชนลดลง สงผลใหแผนคอมพอสตมความ Stiffness เพมขน [59]

เมอพจารณาผลของปรมาณนามนหอมระเหยพบวา คา Elongation at break มคาลดลงตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหย เนองจาก ผลการทดสอบภาคตดขวางดวยเทคนค SEM พบวาเมอเตมนามนหอมระเหยปรมาณมากขน เมทรกซจะเกดรพรนทมขนาดใหญขนและมจานวนมากขน สงผลใหเมทรกซเกดความไมตอเนองมากขน จงเกดจดรวมแรงเคนเพมขน เมอไดรบแรงดงจงเกดการขาดงายขน

4.3. สมบตทางความรอนของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

ภาพท . กราฟ TGA ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

69

จากผลการศกษาพฤตกรรมการสลายตวทางความรอนโดยใชเทคนค TGA ดงภาพท . เมอพจารณาแผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหยกานพล พบวามพฤตกรรมการสลายตว ขนตอนหลก โดยขนตอนแรกเกดขนระหวางอณหภม 0 – oC นาหนกทหายไปเกดจากการระเหยออกของความชนและกรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน ขนตอนทสองเกดขนระหวางอณหภม – oC นาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร ขนตอนทสามเกดขนระหวางอณหภม – oC เปนการสลายตวของแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน และขนตอนสดทายเกดในชวงอณหภม - oC ซงเปนการสลายตวของเซลลโลส [44]

ภาพท . กราฟ DTG ของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

เมอพจารณาแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหยกานพลพบวา มพฤตกรรมการสลายตว ขนตอนหลก โดยขนตอนแรกเกดระหวางอณหภม – oC ซงนาหนกทหายไปเกดจากการระเหยออกของความชน กรดอะซตกทใชในการละลายไคโตซาน และ Aroma compounds ของนามนหอมระเหย [ ] ขนตอนทสองเกดขนระหวางอณหภม – oC ซงนาหนกทหายไปในชวงอณหภมนเกดจากการระเหยของกลเซอรอลทเปนพลาสตไซเซอร ขนตอนทสามเกดขนระหวางอณหภม – oC ซงเปนการสลายตวของแปงมนสาปะหลงและไคโตซาน ขนตอนท

70

สเกดขนระหวางอณหภม - oC ซงเปนการสลายตวของเซลลโลส และขนตอนสดทายเกดขนระหวางอณหภม - oC ซงเปนการสลายตว Stable components ในนามนหอมระเหย [ ] ตารางท . อณหภมสลายตวของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

จากตารางท . พบวาการเตมนามนหอมระเหยกานพลสงผลใหเสถยรภาพทางความรอนลดลง ทงนเนองจากวานามนหอมระเหยเขาไปแทรกระหวางสายโซโมเลกล สงผลใหการเกด Intermolecular hydrogen bonding ระหวาง องคประกอบเกดไดนอยกวาแผนคอมพอสตทไมไดเตมนามนหอมระเหย [ ] นอกจากนพบวาแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย จะมปรมาณเถานอยกวาแผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหย ซงสอดคลองกบงานวจยของ Shen Z. [55] และ Tongnuanchan P. [ ]

เมอพจารณาผลของปรมาณการเตมนามนหอมระเหยกานพล พบวาแผนคอมพอสตมเสถยรภาพทางความรอนลงลงตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหยกานพล เนองจากนามนหอมระเหยจะเขาไปแทรกและลดการเกด Intermolecular hydrogen bonding มากขน

สารตวอยาง T

5

(oC)

T10

(oC)

Td,1

(oC)

%Residue

(wt%)

1S:1C+15BC 169 222 281 34.4

1S:1C+15BC+0.5EO . . 21.7

1S:1C+15BC+1EO . 194.03 . 20.7

1S:1C+15BC+2EO . . . 20.2

71

Time (min)

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

WVP

(g/m

3)

0

1000

2000

3000

4000

1S:1C+15BC+0.5EO1S:1C+15BC+1EO1S:1C+15BC+2EO1S:1C+15BC

. . การศกษาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสต (WVP)

ภาพท . การซมผานไอนาของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

จากภาพท . แสดงการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย . และ % โดยปรมาตร พบวาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตมคาลดลง เนองจากวาการเตมนามนหอมระเหยทเปนไขมนมความเปนขวนอยมาก และมความเปน Hydrophobic สง ซงจะไปลดความเปน Hydrophilic ของเมทรกซลง [63, 64] โดยอตราสวนของ Hydrophilic/Hydrophobic จะสงผลตอการซมผานของไอนา เพราะไอนาเดนทางผานสวนทเปน Hydrophilic ดงนนการลดลงของสวนทเปน Hydrophilic จงชวยลดการดดซมนาได [ ] นอกจากนนามนหอมระเหยสามารถเขาไปแทรกอยในบรเวณอสณฐานไดด สงผลใหไอนาแทรกผานบรเวณอสณฐานไดยาก เนองจากวานามนหอมระเหยมองคประกอบหลกคอ Eugenol ซงมวงเบนซนและมความเกะกะ การเขาไปแทรกระหวางสายโซในบรเวณผลกจงเกดไดยากกวาการเขาไปแทรกในบรเวณอสณฐาน และจากการศกษาลกษณะสณฐานวทยาดวยเทคนค SEM พบวาเฟสของนามนทาใหโครงสรางเมทรกซ

72

เกดความไมตอเนองและมรพรน ดงนนระยะทางการแพรของไอนาจงมความคดเคยว ทาใหระยะทางการแพรของไอนาเพมขน สงผลใหไอนาซมผานไดนอยลง [ ] นอกจากนจากผลการศกษาปรมาณผลกดวยเทคนค XRD พบวาการเตมนามนหอมระเหยสงผลใหแผนคอมพอสตมปรมาณผลกเพมขน ดงนนจงชวยลดความเปนอสณฐาน ไอนาจงแพรผานไดยากขน [ ]

เมอพจารณาผลของปรมาณนามนหอมระเหย พบวาการซมผานไอนาลดลงตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหย เนองจากวาการเพมนามนหอมระเหยมากขน เปนการเพมสวนทเปน Hydrophobic ของแผนคอมพอสตมากขน [ ] และนามนหอมระเหยแทรกตวบรเวณอสณฐานมากขน จงลดการซมผานไอนาไดมากขน

. . การศกษาสมบตการตานทานตอเชอแบคทเรยของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

ในการศกษาสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนคอมพอสต ใชเชอแบคทเรย ชนด คอ แบคทเรย Staphylococcus aureus (S. aureus) ซงเปนตวแทนของแบคทเรยแกรมบวก และเชอแบคทเรย Escherichia coli (E. coli) ซงเปนตวแทนของแบคทเรยแกรมลบ โดยใชเทคนค Dynamic

shake flask แสดงผลทไดจากการทดสอบดงตารางท .

ตารางท . ความสามารถในการตานทานเชอแบคทเรยของแผนคอมพอสตคอมพอสตแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยเปนสารตานเชอแบคทเรยในปรมาณตางๆ

ตวอยาง จานวนโคโลนตอมลลลตร

(CFU/ml)

ประสทธภาพการยบยงเชอแบคทเรย

(%)

S.aureus E.coli S.aureus E.coli

1S:1C+15BC 9.5x108 6.5x109 0 0

1S:1C+15BC+0.5EO 2.2x108 2.4x109 76.84 63.07

1S:1C+15BC+1EO 5.6x107 7.5x108 94.10 88.46

1S:1C+15BC+2EO 2.9x106 2.3x108 99.69 96.47

73

จากตารางท . เมอพจารณาแผนคอมพอสตทไม เตมนามนหอมระเหย พบวามความสามารถในการตานเชอแบคทเรยนอย เนองจากวากลไกการตานเชอแบคทเรยของไคโตซานคอ ประจบวกของหมอะมโนเขาทาปฏกรยากบผนงเซลลของแบคทเรยซงสวนใหญเปนประจบวก ทาใหเกดการเปลยนแปลงโครงสรางและเกดการเสยสมดลของผนงเซลล สงผลใหผนงเซลลเกดการแตก ไมสามารถควบคมการเขาออกของสารได แบคทเรยจงไมสามารถเจรญเตบโตไดและตายในทสด แตอยางไรกตามความสามารถในการตานเชอของไคโตซานจะแสดงผลไดดทสดเมออยในสถานะสารละลายเนองจากหมอะมโนสามารถแตกตวเปน NH3

+ ได แตเมอขนรปเปนแผน คอมพอสต โมเลกลของไคโตซานจะอยในเมทรกซ การละลายหรอแพรออกมาสมผสกบบรเวณอาหารเหลวเลยงเชอไดนอย ความสามารถในการตานเชอแบคทเรยจงเกดไดนอย [59, 66, 67]

นอกจากนเมอพจารณาชนดของเชอแบคทเรย พบวาแผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหยจะตานเชอแบคทเรยแกรมบวก S. aureus ไดมากกวาแบคทเรยแกรมลบ E. coli เนองจากวาความแตกตางของผนงเซลลแบคทเรย โดยในแบคทเรยแกรมบวกผนงเซลลมโครงสรางหลกคอ Peptidoglycan และกรด Teichoic ซงผนงเซลลของแบคทเรยแกรมบวกไมสามารถเลอกการผานเขาออกของสารได สวนแบคทเรยแกรมลบผนงเซลลจะมโครงสรางของ Peptidoglycan บางกวาแกรมบวกแตมความซบซอนมาก และยงมชนของ Lipopolysaccharide ทาหนาทเพมความแขงแรง และพบโปรตนอกหลายชนดอยบนชน Peptidoglycan ดงภาพท . โดยโครงสรางทมความซบซอนของแบคทเรย แกรมลบ นาไปสการลดลงของประสทธภาพการตานเชอแบคทเรยของสารเชอแบคทเรย [10, 68]

ภาพท . โครงสรางผนงเซลลของแบคทเรยแกรมบวก (ซาย) แบคทเรยแกรมลบ (ขวา)

https://yanisa56522.wordpress.com/การจาแนกแบคทเรย

74

เมอพจารณาแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหยพบวา การเตมนามนหอมระเหยสงผลใหประสทธภาพการตานเชอแบคทเรยดขนทงแกรมบวกและแกรมลบ เนองจากวานามนหอมระเหยกานพลมองคประกอบหลกคอ Eugenol ซงสามารถสลายผนงเซลลดานนอกของแบคทเรย สงผลใหชน Lipopolysaccharide ถกทาลาย การแพรผานของสารตานเชอเขาไปในเซลลเกดไดมากขน [65] และ Eugenol ยงสามารถละลายชนของ Phospholipid bilayer ในแบคทเรยแกรมลบ สงผลใหผนงเซลลเกดการบวมตวและสญเสยสมดล ทาใหการทางานของเซลลผดปกต นาไปสการตายในทสด [10, 68] นอกจากนกลไกการตานเชอแบคทเรยของนามนหอมระเหยกานพลยงเกยวของกบความเปน Hydrophobic โดยนามนหอมระเหยจะเขาไปแทรกในชนของไขมนในผนงเซลล สงผลใหเกดความผดปกตของผนงเซลล จงทาใหการแพรผานของสารเกดไดมากขน [ , ] เมอพจารณาผลของปรมาณนามนหอมระเหยพบวา ประสทธภาพการตานเชอแบคทเรยเพมสงขนตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหย โดยการเตมนามนหอมระเหย % โดยปรมาตรสามารถตานเชอแบคทเรยแกรมบวก S. aureus ไดมากถง . % และตานเชอแบคทเรยแกรมลบ E. coli ไดถง

. % เมอพจารณาผลของชนดแบคทเรยพบวาแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหยกานพล จะตานเชอแบคทเรยแกรมบวก S. aureus ไดมากกวาแบคทเรยแกรมลบ E. coli เนองจากวาผนงเซลลของแบคทเรยแกรมลบมความซบซอนและทนทานตอสารเคมมากกวาแบคทเรยแกรมบวก [ ]

75

บทท

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย งานวจยนไดศกษาการเตรยมและปรบปรงสมบตของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสโดยมนามนหอมระเหยกานพลเปนสารตานเชอแบคทเรย ขนรปดวยเทคนคหลอแบบสารละลาย โดยแบงการทดลองเปนสามสวน จากผลการทดลองสามารถสรปผลไดดงน

การทดลองสวนแรก ศกษาอตราสวนทเหมาะสมในการเตรยมแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน พบวาอตราสวนระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซาน :1 มคา Tensile

strength และ Elongation at break สงทสด เนองจาก การเกด Intramolecular hydrogen bonding ทแขงแรงระหวาง NH3

+ กบ OH- เมอเพมอตราสวนของแปงมนสาปะหลงและไคโตซานสงผลใหเกด Intramolecular hydrogen bonding มากขน สาหรบเสถยรภาพทางความรอนพบวา แผนผสมมเสถยรภาพทางความรอนเพมขนตามปรมาณแปงมนสาปะหลง และจากภาพทไดจากกลองจลทรรศนอเลกตรอน พบวาแปงมนสาปะหลงและไคโตซานผสมเขากนไดเปนเนอเดยวกน

การทดลองสวนทสอง ศกษาปรมาณของเสนใยแบคทเรยเซลลโลสทเหมาะสมในการเตรยมแผนคอมพอสต พบวา การเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส สงผลใหคา Modulus และ Tensile

strength เพมสงขน เนองจากเสนใยแบคทเรยเซลลโลสและเมทรกซมโครงสรางทางเคมทคลายคลงกนจงเกดแรงยดเหนยวระหวางกนไดด แตเมอเตมเสนใยแบคทเรยเซลโลส % โดยนาหนกพบวาคา Tensile strength ลดลง เนองจากเกดการเกาะกลมกนเองของเสนใย นาไปสการเกดบรเวณทมความเคนสง สวนคา Elongation at break มคาลดลงตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส สาหรบเสถยรภาพทางความรอนพบวาแผนคอมพอสตมเสถยรภาพทางความรอนสงขนตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส นอกจากนการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลสยงเหนยวนาใหแผนคอมพอสตมปรมาณผลกเพมสงขน สาหรบการซมผานไอนาพบวา มคาลดลงตามปรมาณการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส ซงการมสมบตการซมผานไอนาตาๆ สามารถนาไปประยกตใชในดาน

76

บรรจภณฑอาหารไดอยางกวางขวาง และจากภาพทไดจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนพบวาแผนคอมพอสตทเตมเสนใย และ % โดยนาหนก มการกระจายตวทด ไมพบการเกาะกลมกนเปนกอนของเสนใย แตเมอเตมเสนใย % โดยนาหนก พบวาเกดการจบกลมกนเปนกอนของเสนใย

การทดลองสวนทสาม ศกษาอทธพลของนามนหอมระเหยกานพลทเตมลงในแผนคอมพอสต พบวา ประสทธภาพการตานเชอแบคทเรยดขนทงแบคทเรยแกรมบวก และแกรมลบ เนองจากนามนหอมระเหยกานพลมองคประกอบหลกคอ Eugenol ซงสามารถทาลายผนงเซลลของแบคทเรยได จากผลทดสอบสมบตเชงกลพบวา การเตมนามนหอมระเหยกานพล สงผลใหคา Modulus เพมสงขน เนองจากการลดลงของปรมาณความชนระหวางการขนรป แตคา Tensile strength และ Elongation at break ลดลง เนองจากภาพทไดจากกลองจลทรรศนอเลกตรอนพบวาเกดรพรนขนในเมทรกซ สงผลใหเกดความไมตอเนอง นาไปสจดรวมความเคน แตอยางไรกตามโครงสรางทมรพรนกลายเปนหนงในจดเดน เนองจากทาใหระยะทางแพรผานของไอนามความคดเคยว ระยะทางการแพรของไอนาจงเพมขน สงผลใหมสมบตการซมผานไอนาลดลง สาหรบเสถยรภาพทางความรอนพบวามคาลดลงตามปรมาณการเตมนามนหอมระเหยกานพล นอกจากนการเตมนามนหอมระเหยกานพลสงผลตอโครงสรางผลกของแผนคอมพอสต โดยจะพบพคเอกลกษณความเปนผลกของแปงมนสาปะหลงและไคโตซานกลบมาอกครง

5.2 ขอเสนอแนะ

. . ควรเพมการทดสอบการตานทานเชอแบคทเรยของอาหาร โดยนาแผนผสมทเตรยมได มาบรรจภณฑอาหารโดยใชเนอสตว อาหารสาเรจรป เปนตน . . ควรเพมการทดสอบสมบตการซมผานแกสออกซเจน เพอศกษาอทธพลของการเตมเสนใยแบคทเรยเซลลโลส และ นามนหอมระเหยกานพล ทมตอการซมผานแกสออกซเจน เพราะถาอากาศผานเขาไดมาก จะสงผลตอการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรยได

77

รายงานอางอง

[ ] Imprapai, K., Kerdchoechuen, O. and Laohakunjit, N., 2010. “ Investigation Physical and

Mechanical Properties of Edible Film from Cassava Starch and Rice Starch.” Agricultural

Sci 41: 609-612.

[2] มานพ จนขนทด, เกยรตศกด นาบารง และณฐนนท ตราช. อาหารแปรรปตา. เขาถงเมอ พฤษภาคม . เขาถงไดจาก http://www.phtnet.org/article/view-article.asp?aID=17.

[3] Martins, I. V., Sandra, P., Lúcia, O., Carmen, S. R., Carlos, P. N. and Alessandro, G., 2009.

“ New biocomposites based on thermoplastic starch and bacterial cellulose.” Composites

Science and Technology 69: 2163–2168.

[4] Fujun, L., Bing, Q., Linghao, H. and Rui, S., 2009. “Novel starch/chitosan blending

membrane: Antibacterial, permeable and mechanical properties.” Carbohydrate

Polymers 78: 146–150.

[5] Xu, Y. X., Kim, K. M. and Nag, D., 2005. “ Chitosan-starch composite film: preparation

and characterization.” Industrial Crops and Products 21: 185-192.

[6] Wan, Y. Z., Honglin L. and Liang, H., 2009. “Mechanical, moisture absorption, and

biodegradation behaviours of bacterial cellulose fibre-reinforced starch biocomposites.”

Composites Science and Technology 69: 1212–1217.

[7] Aziz, F. A. and Arshad, Z. I., 2010. “Biodegradation behavior of bacterial cellulose

fiber reinforces with starch/chitosan biocomposite”, A thesis of the degree of

Bachelor of Chemical Engineering (Biotechnology) , Faculty of Chemical and

Natural Resources Engineering , University Malaysia.

[8] Mathew, S., Brahmakumar, M. and Abraham, T. E., 2006. “ Microstructural imaging and

characterization of the mechanical, chemical, thermal, and swelling properties of starch–

chitosan blend films.” Biopolymers 82: 176-187.

[9] Chen, F. Y., Zu, L., Liu, Y. and Liu, Y., 2009. “ The antibacterial activity of clove

essential oil against Propione bacteriumacnes and its mechanism of action.” Arch

Dermatol 145: 85-89.

78

[10] Hossein, M. H., Razavi, S. H. and Mousavi, M. A., 2009. “Antimicrobial, physical and

mechanical properties of chitosan base films incorporated with thyme, clove and cinnamon

essential oils” Journal of Food Processing and Preservation 33: 727-743.

[11] กลาณรงค ศรรอต และ เกอกล ปยะจอมขวญ. . เทคโนโลยของแปง. กรงเทพฯ:

สานกพมพมหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

[12] รศ.ดร.ดษฎ อตภาพ และศรรจนา กนภย. เอกสารประกอบการเรยน รายวชา เทคโนโลย

ของคารโบไฮเดรท (carbohydrate technology). เขาถงเมอ 13 เมษายน 2556. เขาถงได

จาก http://eu.lib.kmutt.ac.th/elearning/Courseware/BCT611/Chap2/chapter2_3.html.

[13] Hizukuri, S.,1985 “Relationship Between the Distribution of the Chain Length of

Amylopectin and the Crystallite Structure of Starch Granules”, Carbohydray 141: 295-306.

[14] กลาณรงค ศรรอด, กาญจนา กโรจนวงศ และวไล สนตโสภาศร. 2541. โครงสรางของอะไมโลสอะไมโล แพคตนและคณสมบตของแปงมนสาปะหลง. การประชมทางวชาการของมหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

[15] Bule, A., Colonna, P. and Planchot, V., 1998. “Starch granules: structure and biosynthesis.”

International Journal of Biological Macromolecules 23: 85–112.

[ ] Collison, R., 1968. Swelling and Gelation of Starch. London: Chapman and Hall Ltd.

[ ] มนสาปะหลง. เขาถงเมอ พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจากwww.thaifta.com/thaifta/

Portals/0/File/ascn_potato1.doc

[ ] Liu, H., Xie, F. and Yu, L., 2009. “Thermal processing of starch – based polymers.”

Progress in polymer Science, 34: 1348-1368. [ ] Kongthong, S., 2009. “The Production of Oil Blotting Sheet And Oil Blotting Paper from

Chitosan”, A thesis of the degree of Bachelor of Development Education,

Srinakharinwirot University [20] Lertsutthiwog, P. , 2002. “Effect of chemical treatment on the characteristics of shrimp

chitosan”. Journal of Metals, materials and minerals 12 :11-18. [21] Bledzki, A. K. and Gassan, J., 1999. “Composites reinforced with cellulose based fibres”,

Prog. Polym. Sci 24: 221–274. [ ] นายพฒนพงษ วนจนทก, . การผลตเซลลโลสจากนาคนจากเปลอกสบปะรดโดยเชอ

Acetobactor sp. วทยานพนธสาขาเทคโนโลย ชวภาพ ภาควชาเทคโนโลย ชวภาพ มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

79

[23] นงลกษณ สวรรณพนจ และปรชา สวรรณพนจ . 2550. จลชววทยาทวไป. กรงเทพฯ:

สานกพมพแหงจฬาลงกรณมหาวทยาลย.

[24] งามทพย ภวโรดม. 2550. การบรรจอาหาร (Food Packaging) กรงเทพฯ:โรงพมพบรษท เอส.พ.เอม.การพมพ.

[2 ] กานพล. เขาถงเมอ 17 พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจากhttp://www.rspg.or.th/plants/herbs.

[ ] โหระพา. เขาถงเมอ 8 พฤษภาคม . เขาถงไดจาก http://nrtdc.agri.ku.ac.th/basil.pdf [27] อบเชย. เขาถงเมอ 8 พฤษภาคม . เขาถงไดจาก http://th.wikipedia.org/wiki/อบเชย,

[28] บษกร อตรภชาต. 2552. การเนาเสยของอาหาร. สงขลา: ศนยหนงสอมหาวทยาลยทกษณ

[29] สานกหอสมดและศนยสารสนเทศวทยาศาสตรและเทคโนโลย กรมวทยาศาสตรบรการ

กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย. แบคทเรยในอาหาร. เขาถงเมอ 14 กมภาพนธ 2556.

เขาถงไดจาก http://siweb.dss.go.th/repack/fulltext/IR19.pdf [30] Sreekala, M. S., Goda, K. and Devi, P. V., 2008. “Sorption characteristics of water, oil and

diesel in cellulose nanofiber reinforced corn starch resin/ramie fabric composites.”

Compos Interface 15: 281–99.

[31] Dias, A. B., Müller, C. M. O., Larotonda, F. D. S. and Laurindo, J. B. (2011).

"Mechanical and barrier properties of composite films based on rice flour and cellulose

fibers." LWT - Food Science and Technology 44: 535-542.

[32] Bourtoom, T. and Chinnan, M. S. (2008). "Preparation and properties of rice starch–

chitosan blend biodegradable film." LWT - Food Science and Technology 41: 1633-

1641.

[33] Eraricar, S., Ida, I. M. and Nozieanna, K. (2009). "Structural Characterization and

Physical Properties of Antimicrobial (AM) Starch-Based Films." Engineering and

Technology 3: 392-400.

[34] Garcia, M. A., Pinotti, A. and Zaritzky, N. E. (2006). "Physicochemical, Water Vapor

Barrier and Mechanical Properties of Corn Starch and Chitosan Composite Films."

Starch - Stärke 58: 453-463.

[35] Bangyekan, C., Aht-Ong, D. and Srikulkit, K. (2006). "Preparation and properties

evaluation of chitosan-coated cassava starch films." Carbohydrate Polymers 63: 61-71.

[36] Shariatinia, Z. and Fazli, M. (2015). "Mechanical properties and antibacterial activities of

novel nanobiocomposite films of chitosan and starch." Food Hydrocolloids 46: 112-124.

80

[37] Mathew, S. and Abraham, T. E. (2008). "Characterisation of ferulic acid incorporated

starch–chitosan blend films." Food Hydrocolloids 22: 826-835.

[38] Piyada, K., Waranyou, S. and Thawien, W. (2013). "Mechanical, thermal and structural

properties of rice starch films reinforced with rice starch nanocrystals." International

Food Research Journal 20: 439-449.

[39] Esam, A. E., Mohamed, M. N. and Abdul, H. Y. (2012). "Preparation and

Characterization of Chitosan/Agar Blended Films Thermal, Mechanical, and Surface

Properties." E-Journal of Chemistry 9: 510-516.

[40] Tuhin, M. O., Rahman, N., Haque, M. E., Khan, R. A., Dafader, N. C., Islam, R.,

Nurnabi, M. and Tonny, W. (2012). "Modification of mechanical and thermal property of

chitosan–starch blend films." Radiation Physics and Chemistry 81: 1659-1668.

[41] Zawadzki, J. and Kaczmarek, H. (2010). "Thermal treatment of chitosan in various

conditions." Carbohydrate Polymers 80: 394-400.

[42] Soykeabkaew, N., Laosat, N., Ngaokla, A., Yodsuwan, N. and Tunkasiri, T. (2012).

"Reinforcing potential of micro- and nano-sized fibers in the starch-based

biocomposites." Composites Science and Technology 72: 845-852.

[43] Iguchi, M., Yamanaka, S. and Budhiono, A. (2000). "Bacterial cellulose—a masterpiece

of nature's arts." Journal of Materials Science 35: 261-270.

[44] Teacă, C.-A., Bodîrlău, R. and Spiridon, I. (2013). "Effect of cellulose reinforcement on

the properties of organic acid modified starch microparticles/plasticized starch bio-

composite films." Carbohydrate Polymers 93: 307-315.

[45] Phisalaphong, M., Suwanmajo, T. and Sangtherapitikul, P. (2008). "Novel nanoporous

membranes from regenerated bacterial cellulose." Journal of Applied Polymer Science

107: 292-299.

[46] Luddee, M., Pivsa-Art, S., Sirisansaneeyakul, S. and Pechyen, C. (2014). "Particle Size

of Ground Bacterial Cellulose Affecting Mechanical, Thermal, and Moisture Barrier

Properties of PLA/BC Biocomposites." Energy Procedia 56: 211-218.

81

[47] Khana, S., Mazhar, U. and Waleed, A. (2015). "Bacterial cellulose–poly(3,4-

ethylenedioxythiophene)–poly(styrenesulfonate) composites for optoelectronic

applications." Carbohydrate Polymers 127: 86–93.

[48] Gea, S., Bilotti, E., Reynolds, C. T., Soykeabkeaw, N. and Peijs, T. (2010). "Bacterial

cellulose–poly(vinyl alcohol) nanocomposites prepared by an in-situ process." Materials

Letters 64: 901-904.

[49] Phomrak, S. a. M. P. (2015). "Reinforcement of Natural Rubber with Bacterial Cellulose

via Latex Solution Process." International Journal of Chemical 3: 79-182.

[50] Ma, X., Chang, P. R. and Yu, J. (2008). "Properties of biodegradable thermoplastic pea

starch/carboxymethyl cellulose and pea starch/microcrystalline cellulose composites."

Carbohydrate Polymers 72: 369-375.

[51] Shen, X. L., Wu, J. M., Chen, Y. and Zhao, G. (2010). "Antimicrobial and physical

properties of sweet potato starch films incorporated with potassium sorbate or chitosan."

Food Hydrocolloids 24: 285-290.

[52] Curvelo, A. A. S., de Carvalho, A. J. F. and Agnelli, J. A. M. (2001). "Thermoplastic

starch–cellulosic fibers composites: preliminary results." Carbohydrate Polymers 45:

183-188.

[53] Kaushik, A., Singh, M. and Verma, G. (2010). "Green nanocomposites based on

thermoplastic starch and steam exploded cellulose nanofibrils from wheat straw."


[54] Altiok, D., Evren, A. and Funda, T. (2010). "Physical, antibacterial and antioxidant

properties of chitosan films incorporated with thyme oil for potential wound healing

applications." J Mater Sci: Mater Med 21: 2227–2236.

[55] Shen, Z. and Kamdem, D. P. (2015). "Development and characterization of

biodegradable chitosan films containing two essential oils." International Journal of

Biological Macromolecules 74: 289-296.

[56] Benavides, S., Villalobos-Carvajal, R. and Reyes, J. E. (2012). "Physical, mechanical and

antibacterial properties of alginate film: Effect of the crosslinking degree and oregano

essential oil concentration." Journal of Food Engineering 110: 232-239.

82

[57] Persico, P., Ambrogi, V., Carfagna, C., Cerruti, P., Ferrocino, I. and Mauriello, G.

(2009). "Nanocomposite polymer films containing carvacrol for antimicrobial active

packaging." Polymer Engineering & Science 49: 1447-1455.

[58] Tongnuanchan, P., Benjakul, S. and Prodpran, T. (2014). "Structural, morphological and

thermal behaviour characterisations of fish gelatin film incorporated with basil and

citronella essential oils as affected by surfactants." Food Hydrocolloids 41: 33-43.

[59] Ojagh, S. M., Rezaei, M., Razavi, S. H. and Hosseini, S. M. H. (2010). "Development

and evaluation of a novel biodegradable film made from chitosan and cinnamon essential

oil with low affinity toward water." Food Chemistry 122: 161-166.

[60] Sánchez-González, L., Cháfer, M., Chiralt, A. and González-Martínez, C. (2010).

"Physical properties of edible chitosan films containing bergamot essential oil and their

inhibitory action on Penicillium italicum." Carbohydrate Polymers 82: 277-283.

[61] Bonilla, J., Vargas, M., Atarés, L. and Chiralt, A. (2011). "Physical properties of

chitosan-basil essential oil edible films as affected by oil content and homogenization

conditions." Procedia Food Science 1: 50-56.

[62] Taqi, A., Mutihac, L. and Stamatin, I. (2014). "Physical and Barrier Properties of Apple

Pectin/Cassava Starch Composite Films Incorporating Laurus nobilis L. Oil and Oleic

Acid." Journal of Food Processing and Preservation 38: 1982-1993.

[63] Pereda, M., Amica, G. and Marcovich, N. E. (2012). "Development and characterization

of edible chitosan/olive oil emulsion films." Carbohydrate Polymers 87: 1318-1325.

[64] Salarbashi, D., Tajik, S., Ghasemlou, M., Shojaee-Aliabadi, S., Shahidi Noghabi, M. and

Khaksar, R. (2013). "Characterization of soluble soybean polysaccharide film

incorporated essential oil intended for food packaging." Carbohydrate Polymers 98:

1127-1136.

[65] Jouki, M., Mortazavi, S. A., Yazdi, F. T. and Koocheki, A. (2014). "Characterization of

antioxidant–antibacterial quince seed mucilage films containing thyme essential oil."


[66] Wang, L., Fei, L., Yanfeng, J., Zhi C., Pinglan, L., Yongqiang, C., Hao, J. and Xiaojing,

L. (2011). "Synergistic Antimicrobial Activities of Natural Essential Oils with Chitosan

Films." J. Agric. Food Chem 59: 12411–12419.

83

[67] Zivanovic, S., Chi, S. and Draughon, A. F. (2005). "Antimicrobial Activity of Chitosan

Films Enriched with Essential Oils." Journal of Food Science 70: M45-M51.

[68] Abdollahi, M., Rezaei, M. and Farzi, G. (2012). "Improvement of active chitosan film

properties with rosemary essential oil for food packaging." International Journal of

Food Science & Technology 47: 847-853.

[69] Oyedemi, S. O., Okoh, A. I., Mabinya, L. V., Pirochenva, G. and Afolayan, A. J. (2008).

"The proposed mechanism of bactericidal action of eugenol, terpineol and terpinene

against Listeria monocytogenes, Streptococcus pyogenes, Proteus vulgaris and Escherichia

coli." Journal of Biotechnology 8: 1280-1286.

84

ภาคผนวก

85

ภาคผนวก ก

ขอมลและผลการทดลองสมบตตางๆ

86

Elongation at break (%)

0 10 20 30 40 50 60

Stre

ss (M

Pa)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1C:1S1C:2S2C:1S

ก- ผลการทดสอบสมบตตางๆ ตารางภาคผนวก ก- สมบตการดงยดของแผนผสมสตรตางๆ

ภาพผนวก ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานในอตราสวนตางๆ

ชนดของแผน Young’s Modulus

(MPa)

Tensile strength

(MPa)

Elongation at break

(%)

1C:1S 268.20 ± 6.45 16.46 ± 0.19 50.69 ± 2.61

2C:1S 254.08 ± 4.38 11.26 ± 0.36 46.79 ± 1.91

1C:2S 284.61 ± 5.24 10.53 ± 0.34 36.89 ± 2.81

1C:1S+5BC 422.88 ± 28.24 18.80 ± 0.25 38.53 ± 3.53

1C:1S+15BC 612.30 ± 26.75 30.12 ± 0.71 16.59 ± 1.74

1C:1S+25BC 817.90 ± 23.12 29.27 ± 0.90 9.03 ± 1.48

15BC+0.5EO 850.70 ± 25.90 26.78 ± 1.41 8.81 ± 0.47

15BC+1EO 962.20 ± 47.19 22.34 ± 0.39 6.77 ± 0.62

15BC+2EO 1192.20 ± 50.04 15.65 ± 3.14 2.16 ± 0.72

87


0 10 20 30 40 50

Stre

ss (M

Pa)

0

5

10

15

20

25

30

35

1C:1S1C:1S+5BC1C:1S+15BC1C:1S+25BC


0 5 10 15 20

Stre

ss (M

Pa)

0

5

10

15

20

25

30

35

15BC+0EO15BC+0.5EO15BC+1EO15BC+2EO

ภาพผนวก ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

ภาพผนวก ก. กราฟความสมพนธระหวางความเคนกบความเครยดของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

88

ตารางผนวก ก. คาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลสในปรมาณตางๆ

เวลา (Min)

Water Vapor Permeability (g/m ) 1C:1S 1C:1S+5BC 1C:1S+15BC 1C:1S+25BC

Mean SD Mean SD Mean SD Mean SD

0 0 0 0 0 0 0 0 0

30 1.734203 0.711413 0.710737 0.981571 0.514706 0.078798 7.582131 9.831136

60 3.540904 0.52384 0.764423 0.360577 2.383578 1.981483 8.133013 9.720149

180 15.23199 4.09145 1.362179 3.445513 5.845588 3.883297 8.683894 9.610782

360 24.25595 5.720947 7.331731 4.206731 9.338235 3.672114 9.264824 9.197668

720 54.6131 14.42608 15.54487 5.128205 15.69853 2.409686 10.627 8.566683

1440 118.9732 34.73308 40.44471 7.632212 37.91667 4.097546 19.41106 2.885033

2880 190.5239 26.88265 99.97997 13.0008 87.38971 7.750373 40.20433 2.51484

4320 347.5313 89.03261 154.0665 17.08734 130.7108 12.50919 60.40665 2.949851

5760 562.6851 90.39879 307.512 30.94952 259.0135 21.54873 127.3838 6.141645

7200 867.9964 74.34084 480.0881 41.54647 401.5257 46.70181 195.4327 9.098698

8640 960.7238 64.04187 630.4888 50.28045 514.3873 37.10244 247.9367 27.03308

9360 1154.539 63.05039 780.0481 61.29808 630.4657 40.97526 322.3958 15.5019

10080 1244.696 55.95438 938.1811 70.47276 852.7757 45.80398 385.006 18.59868

11520 1629.569 50.17698 1086.959 76.02163 870.3309 48.02701 496.3842 22.0083

12960 1719.975 51.54017 1230.95 82.51202 850.4779 49.42653 586.7308 24.70515

14400 1897.838 49.21712 1387.2 88.76202 1103.254 49.59055 663.3073 25.90001

15840 2192.933 50.00761 1417.628 96.79487 1219.884 37.18201 728.2232 7.558523

17280 2273.458 54.19028 1690.565 92.1274 1339.694 48.14908 835.107 17.15923

18720 2455.138 58.8904 1941.707 94.83173 1496.281 45.96452 998.5717 18.13985

20160 2620.009 69.94227 2007.34 97.75641 1570.95 42.66226 1027.484 23.40242

21600 2778.487 75.18483 2205.609 109.7756 1571.587 38.96942 1010.256 23.37843

23040 2936.315 83.05151 2400.3 98.73798 1775.962 44.50168 1224.982 26.78544

24480 3187.202 62.18066 2550.672 70.69311 1878.676 48.53942 1319.279 21.51884

89

เวลา (Min)

Water Vapor Permeability (g/m ) 1C:1S 1C:1S+5BC 1C:1S+15BC 1C:1S+25BC


30240 3947.724 119.5055 3225.172 35.55689 2264.522 45.40998 1680.176 38.50657

31680 4004.592 128.3231 3386.783 57.07131 2439.442 67.75318 1737.955 44.97578

33210 4164.415 127.5035 3492.448 73.69792 2411.55 64.81489 1702.181 49.6934

34560 4305.402 158.2766 3716.318 95.45272 2595.754 76.56844 1890.132 53.32724

36000 4459.694 135.7889 3775.721 93.02885 2580.864 90.74941 1964.403 78.30376

37440 4670.747 132.4007 3840.152 85.05609 2655.435 99.0351 2133.193 72.33514

38880 4693.475 122.5183 3846.538 69.71154 2746.029 61.67225 2199.276 82.15288

40320 4703.191 114.8876 4081.39 78.50561 2738.248 51.66837 2155.719 97.18009

41760 4907.671 94.56774 4170.567 95.41266 2909.528 55.40998 2212.041 101.7000

43200 4891.745 119.2658 4270.385 89.63542 2976.403 67.75318 2258.159 109.9063

44640 5081.286 126.1383 4232.925 91.86699 3137.898 64.81489 2398.474 114.9144

46080 5177.904 110.1337 4393.666 97.89663 3081.324 66.56844 2356.234 118.9762

47520 5244.017 103.4146 4313.902 91.30609 3122.623 60.74941 2399.527 127.0807

48960 5303.187 102.8185 4366.05 88.76202 3144.099 69.0351 2436.747 140.2795

50400 5472.754 104.7177 4476.466 99.13862 3288.174 41.67225 2576.735 140.1556

51840 5461.996 110.0656 4489.827 101.9231 3277.181 41.66837 2543.938 139.6689

53280 5444.459 109.7574 4501.103 121.3141 3220.018 45.40998 2489.78 139.68

54720 5596.922 109.472 4595.086 145.8934 3225.809 67.75318 2535.751 139.5668

56160 5542.33 104.7288 4501.567 145.4127 3277.243 64.81489 2499.172 139.6082

57600 5672.674 104.614 4507.308 145.1923 3228.217 76.56844 2510.432 139.4286

90

ตารางผนวก ก. คาการซมผานไอนาของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยเตมนามนหอมระเหยปรมาณตางๆ

Time

(min)

Water Vapor Permeability (g/m ) 15BC+0EO 15BC+0.5EO 15BC+1EO 15BC+2EO


0 0 0 0 0 0 0 0 0

30 0.514706 0.078798 0.551471 0.551471 0.518407 0.269188 0.175781 0.018414

60 2.383578 1.981483 1.102941 0.367647 1.654428 0.945901 1.545215 0.570841

180 5.845588 3.883297 2.205882 0.524641 4.410369 1.722606 4.356897 1.078295

360 9.338235 3.672114 5.514706 1.102941 7.211062 1.643117 6.1875 1.680545

720 15.69853 2.409686 9.926471 1.102941 10.66037 1.722606 8.155448 2.323699

1440 37.91667 4.097546 22.61029 1.654412 22.5317 1.921753 20.16689 4.498844

2880 87.38971 7.750373 45.40441 11.58088 45.26917 3.57048 44.55556 9.739566

4320 130.7108 12.50919 81.61765 2.573529 74.09285 5.712646 70.54687 14.76819

5760 259.0135 21.54873 167.4632 1.654412 149.3174 11.80975 135.5122 31.9129

7200 401.5257 46.70181 260.8456 0.919118 229.9846 17.81707 201.4146 29.92412

8640 514.3873 37.10244 345.0368 0.183824 301.9582 24.21745 275.2512 53.34864

9360 630.4657 40.97526 425.5515 0.919118 372.0572 28.51775 326.4785 47.43572

10080 852.7757 45.80398 511.0294 2.205882 447.5188 33.8409 407.3242 48.94836

11520 870.3309 48.02701 593.7542 3.676471 516.8788 39.60627 506.543 46.31453

12960 850.4779 49.42653 672.9779 5.698529 585.2239 42.3548 560.1172 45.82164

14400 1103.254 49.59055 790.4779 6.433824 661.8074 46.45917 679.6289 46.99839

15840 1219.884 37.18201 833.6397 0.551471 750.4405 25.04007 725.7227 56.25516

17280 1339.694 48.14908 928.4926 10.84559 820.5244 35.16135 787.1484 50.89261

18720 1496.281 45.96452 1065.441 12.13235 860.5793 56.92515 839.4141 53.14979

20160 1570.95 42.66226 1099.816 13.78676 952.6823 58.91345 900.6445 57.21056

21600 1571.587 38.96942 1234.265 15.80882 1075.531 60.79036 962.168 58.98934

23040 1775.962 44.50168 1291.471 17.27941 1082.103 62.13826 998.7656 60.37358

91

Time

(min)

Water Vapor Permeability (g/m ) 15BC+0EO 15BC+0.5EO 15BC+1EO 15BC+2EO


24480 1878.676 48.53942 1328.309 19.85294 1107.082 64.40897 1063.184 61.12249

25920 1873.634 42.7443 1365.074 41.91176 1233.489 32.20325 1123.813 61.83943

27360 2072.114 51.67225 1555.699 55.33088 1344.178 36.84641 1186.621 62.02196

28800 2268.205 41.66837 1651.287 44.30147 1372.898 31.68427 1277.656 57.24393

30240 2264.522 45.40998 1603.309 39.41176 1447.859 44.18305 1336.094 55.16558

31680 2439.442 67.75318 1773.713 36.65441 1565.632 43.5459 1380.352 53.19341

33210 2411.55 64.81489 1843.566 32.97794 1577.19 44.46688 1465.645 42.0015

34560 2595.754 76.56844 2016.544 30.58824 1639.831 38.43441 1522.949 37.59261

36000 2580.864 90.74941 1993.86 30.47794 1758.691 40.2805 1559.297 35.85258

37440 2655.435 99.0351 2066.912 25.73529 1765.42 45.35652 1601.992 32.63177

38880 2746.029 61.67225 2131.985 30.25558 1849.401 44.57551 1644.336 39.10189

40320 2738.248 51.66837 2191.728 44.30147 1891.663 52.28569 1699.574 41.97004

41760 2909.528 55.40998 2134.191 45.95588 1994.111 52.29767 1748.457 44.80468

43200 2976.403 67.75318 2241.801 56.80147 2001.247 44.99323 1776.152 44.9536

44640 3137.898 64.81489 2309.779 40.44118 2045.415 41.42002 1827.402 44.40114

46080 3081.324 66.56844 2302.463 38.41912 2153.975 34.03961 1845.723 43.41228

47520 3122.623 60.74941 2354.412 41.17647 2155.435 39.45929 1862.422 43.42111

48960 3144.099 69.0351 2305.441 44.85294 2145.193 43.14738 1872.656 42.80132

50400 3288.174 41.67225 2341.507 43.56618 2191.346 39.94993 1882.594 48.93906

51840 3277.181 41.66837 2378.86 43.56618 2143.105 40.26159 1889.797 47.11555

53280 3220.018 45.40998 2386.949 47.61029 2244.321 41.38978 1892.707 51.97818

54720 3225.809 67.75318 2347.868 47.42647 2144.234 42.31371 1894.445 52.76025

56160 3277.243 64.81489 2390.441 48.89706 2105.369 43.0152 1896.813 53.22642

57600 3228.217 76.56844 2390.993 48.71324 2145.573 43.03893 1897.105 53.37874

92

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานอตราสวน : 1

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานอตราสวน :

93

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนผสมระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานอตราสวน :

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของเสนใยแบคทเรยเซลลโลส

94

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก


95


ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล . %

โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย

96

ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล %


ภาพผนวก ก. กราฟ XRD ของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส % โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล %


97

ตารางภาคผนวก ก.4 จานวนโคโลนทนบได หลงการทดสอบสมบตการตานเชอแบคทเรยของแผนคอมพอสตระหวางแปงมนสาปะหลงกบไคโตซานทเสรมแรงดวยเสนใยแบคทเรยเซลลโลส %

โดยนาหนก

1C:1S+15BC+0EO

S.aureus E.coli

53x10-7 , 42x10-7 8x10-9 , 5x10-9

53x10-7 , 42x10-7 8x10-9 , 5x10-9

98


โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล . % โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย

1C:1S+15BC+0.5EO

S.aureus E.coli

13x10-7 , 9x10-7 8x10-8 , 7x10-8

16x10-8 , 12x10-8 8x10-8 , 7x10-8

99


โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล % โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย

1C:1S+15BC+1EO

S.aureus E.coli

51x10-6 , 42x10-6 x10-7 , 6x107

13x10-6 , 6x10-6 10x10-7 , 6x10-7

100


โดยนาหนก โดยมนามนหอมระเหยกานพล % โดยปรมาตรเปนสารตานเชอแบคทเรย

1C:1S+15BC+2EO

S.aureus E.coli

17x10-5 , 19x10-5 3x10-6 , 4x10-6

s

12x10-5 , 10x10-5 9x10-6 , 6x10-6

101

ภาคผนวก ข

การคานวณ

102

การคานวณจานวนโคโลนตอมลลลตร และ %การตานทานแบคทเรย

จานวนโคโลน (CFU/ml) = จานวนโคโลนเฉลยทนบได

ระดบการเจอจาง ปรมาณของเชอทหยด (ข. )

%การตานทานแบคแบคทเรย = X 100 (ข. )

โดยท A คอ จานวนของกลมเชอตอมลลลตรของแผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหย

B คอ จานวนของกลมเชอตอมลลลตรของแผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหย

ตวอยางการคานวณ แผนคอมพอสตทไมเตมนามนหอมระเหยกานพล โดยเมอนามาทดสอบการยบยงเชอ S. aureus จะมระดบการเจอจาง เทา และสามารถนบจานวนโคโลนได และ โคโลน

แผนคอมพอสตทเตมนามนหอมระเหยกานพล . % โดยปรมาตร เมอนามาทดสอบการยบยงเชอ S. aureus จะมระดบการเจอจาง เทา และสามารถนบจานวนโคโลนได และ โคโลน

1. คานวณจานวนโคโลน (CFU/ml) ของแบคทเรยในสตรทไมใสสารตานแบคทเรยจากสมการ ข.

จานวนโคโลน (CFU/ml) = = 9.5 x 108

2. คานวณจานวนโคโลน (CFU/ml) ของแบคทเรยในสารตวอยาง

จานวนโคโลน (CFU/ml) = = 2.2 x 108

3. คานวณ %การยบยงแบคทเรยจากสมการท ข.

%การยบยงแบคทเรย = x 100 = 76.84 %

103

ภาคผนวก ค

การนาเสนอผลงานวจย

104

ค-1 การประชมวชาการ Pure and Applied Chemistry International Conference 2015

(PACCON2015)

110

ประวตผวจย

ชอ-สกล นายเอกพสษฐ โชคอทยกล

ทอย / ม. ต.ทงพง อ.หนองฉาง จ.อทยธาน

E-mail Address Nat_petro @hotmail.com

ประวตการศกษา พ.ศ. สาเรจการศกษาระดบมธยมศกษาตอนปลาย โรงเรยนหนองฉางวทยา จงหวดอทยธาน พ.ศ. สาเรจการศกษาปรญญาวศวกรรมศาสตรบณฑต

สาขาปโตรเคมและวสดพอลเมอร มหาวทยาลยศลปากร จงหวดนครปฐม

พ.ศ. ศกษาตอระดบปรญญามหาบณฑต สาขาวทยาการและวศวกรรมพอลเมอร มหาวทยาลยศลปากร จงหวดนครปฐม

ประวตการทางาน

พ.ศ. นกศกษาฝกงาน ทบรษท ไทยบรดจสโตน จากด

พ.ศ. – ตาแหนงผชวยอาจารย ภาควชาวทยาการและวศวกรรมวสด คณะวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยอตสาหกรรม มหาวทยาลย ศลปากร จงหวดนครปฐม

การนาเสนอผลงานวจย

1. Aekpisit Chokeuthaikul, Nattawut Chaiyut., “Bacterial Cellulose Fiber Reinforced

Chitosan/Cassava Starch Composites.” Innovative Chemistry for Sustainability of the

AEC and Beyond, Bangkok , Thailand, January 21-23. 2015.

2557 ิทยาลัิลปากรยศ · 2016. 10. 20. · นายเอก ......

Documents