การเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสีสำหรับการกักเก็บน้ำมันหอมระเหย

Abstract

นาโนเจลคือพอลิเมอร์ที่เกิดการเชื่อมขวางภายใน และระหว่างโมเลกุลโดยสามารถเกิดได้จากวิธีการทางกายภาพ เคมี และวีธีการใหม่อย่างการฉายรังสี โดยนาโนเจลสามารถเกิดได้จากพอลิเมอร์หลายชนิด ทั้งพอลิเมอร์จากธรรมขาติและพอลิเมอร์จากการสังเคราะห์ มีการประยุกต์ใช้นาโนเจลในทางอาหาร โดยใช้สมบัติเฉพาะตัวของนาโนเจลทั้งด้านสัณฐานวิทยา สมบัติทางเคมีกายภาพ และสมบัติการกักเก็บของนาโนเจล ในการศึกษานี้เพื่อศึกษาการเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสีด้วยลำอิเล็กตรอน โดยหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการเกิดนาโนเจลด้วย response surface methodology (RSM) กำหนดตัวแปรเป็นค่าการเชื่อมขวาง (DC) และความคงตัวต่อความร้อน (TD) โดยแปรอัตราส่วนของแป้งมันสำปะหลัง-เจลาติน (1:9-9:1) ความเข้มข้นของสารผสม (10-40 mg/ml) และปริมาณรังสีดูดกลืน (10-40 kGy) พบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินคือที่อัตราส่วน 1:1 ที่ความเข้มเข้นของสารผสมที่ 25 mg/mL และฉายรังสีที่ 25 kGy ศึกษาสมบัติทางสัณฐานวิทยาของนาโนเจลที่ได้ด้วยภาพจากกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด (SEM) กล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่าน (TEM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) และพบว่าโมเลกุลของแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินมีการเชื่อมติดกันอันเนื่องจากการเกิดการเชื่อมขวาง และขนาดของโมเลกุลมีขนาดเล็กลงจนถึงระดับนาโนเมตรหลังจากการฉายรังสี วิเคราะห์สมบัติทางเคมีของนาโนเจลที่ได้ด้วยวิธี Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) และพบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงหมู่ฟังก์ชันของแป้งมันสำปะหลังและเจลาติน แต่มีการเพิ่มขึ้นของหมู่ hydroxyl ที่เกิดจากปฏิกิริยา radiolysis และการเพิ่มขึ้นของพันธะเชื่อมขวาง ต่อมาจึงศึกษาสมบัติของการกักเก็บน้ำมันหอมระเหยของนาโนเจลที่ได้ โดยการวัดประสิทธิภาพของการกักเก็บ (LE) ผลได้ของการกักเก็บ ความสามารถในการละลาย และปริมาณสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยที่กักเก็บในนาโนเจล เมื่อเปรียบเทียบสมบัติของวิธีการกักเก็บโดยแปรสัดส่วนของ นาโนเจล:น้ำมันหอมระเหยตะไคร้ พบว่าที่สัดส่วน 2:1 มีสมบัติการกักเก็บดีที่สุด และสามารถควบคุมการปลดปล่อยของสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยตะไคร้ ได้แก่ geranial, neral, geraniol, linalool, geranyl acetate และ citronellol ไว้ได้ดีที่สุด นาโนเจลยังสามารถเพิ่มความคงทนต่อความร้อน และยืดอายุการเก็บรักษาของน้ำมันหอมระเหยโดยกักเก็บภายในนาโนเจล พบว่าสามารถรักษาปริมาณของสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยไว้ได้หลังจากผ่านการให้ความร้อน และระหว่างเก็บรักษาเมื่อเทียบกับน้ำมันหอมระเหยปกติ โดยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บรักษา มีเพียงลักษณะปรากฏของผงนาโนเจลที่กักเก็บน้ำมันหอมระเหยเท่านั้น จึงสามารถสรุปได้ว่า สามารถสังเคราะห์นาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสี และสามารถหาสภาวะที่เหมาะสมได้ด้วยวิธี RSM และนาโนเจลยังสามารถกักเก็บน้ำมันหอมระเหยไว้ได้ อีกทั้งยังสามารถปกป้องและยืดอายุสารสำคัญชองน้ำมันหอมระเหยจากสิ่งแวดล้อม จึงสามารถนำนาโนเจลนี้ไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารได้อย่างหลากหลาย