ผลของควิโนนและการบ่มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน

Abstract

งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของควิโนนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน และศึกษาผลของการบ่มสารละลายฟิล์มและการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมควิโนน ในขั้นตอนแรกของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นของควิโนนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน แปรชนิดของควิโนนเป็น 2 ชนิด คือ ไฮโดรควิโนน และพารา-เบนโซควิโนน และแปรความเข้มข้นของควิโนนเป็น 4 ระดับ (0.5, 1.0, 1.5 และ 3.0% โดยน้ำหนักของเจลาติน) พบว่าเมื่อความเข้มข้นของควิโนนเพิ่มขึ้นในช่วง 0.5-1.5% ฟิล์มเจลาตินมีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดเพิ่มสูงขึ้น แต่เมื่อความเข้มข้นของควิโนนเพิ่มเป็น 3.0% ฟิล์มเจลาตินกลับมีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดลดต่ำลง เมื่อเปรียบเทียบระหว่างชนิดของควิโนนพบว่าพารา-เบนโซควิโนนมีความสามารถในการปรับปรุงสมบัติเชิงกลของฟิล์มเจลาตินสูงกว่าไฮโดรควิโนน นอกจากนี้ยังพบว่าการเติมควิโนนมีผลสำคัญต่อสมบัติเชิงแสงของฟิล์มเจลาติน โดยฟิล์มที่เติมควิโนนมีค่า L* ลดลงในขณะที่ a* และ b* มีค่าเพิ่มขึ้น การเติมควิโนนส่งผลให้มุมสีมีค่าลดต่ำลงจนเข้าใกล้มุมสีของสีแดง นอกจากนี้ยังมีผลให้ความเข้มสีสูงขึ้นและความโปร่งใสลดลงเมื่อเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ไม่เติมควิโนน นอกจากนี้การเติมควิโนนยังทำให้สภาพให้ซึมผ่านของไอน้ำและความสามารถในการละลายน้ำของฟิล์มเจลาตินมีค่าลดลง ในขณะที่มุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นว่าผิวฟิล์มมีสมบัติไม่ชอบน้ำมากขึ้น การติดตามพฤติกรรมการดูดความชื้นที่อุณหภูมิคงที่ 25ºC ของฟิล์มที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซควิโนนเข้มข้น 1.5% พบว่าตัวอย่างฟิล์มมีเส้นพฤติกรรมการดูดความชื้นชนิด type II และวอเตอร์แอกทิวิตีที่เปลี่ยนแปลงไปส่งผลต่อสมบัติเชิงกลของฟิล์มอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) การวิเคราะห์รูปแบบของแถบโปรตีนด้วยวิธี SDS-PAGE ยืนยันการเกิดการเชื่อมข้ามของโปรตีนในตัวอย่างที่เติมควิโนน นอกจากนี้จากการติดตามโดยเทคนิคทางฟูเรียร์แทรนสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปียังยืนยันการเกิดพันธะโควาเลนต์ C-N ในขั้นตอนที่สองของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของการบ่มสารละลายฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซควิโนนเข้มข้น 1.5% แปรอุณหภูมิการบ่มเป็น 3 ระดับ (45, 55 และ 65ºC) และระยะเวลาการบ่มเป็น 3 ระดับ (10, 20 และ 30 นาที) โดยทั่วไปพบว่าการบ่มสารละลายฟิล์มทำให้ฟิล์มที่ได้มีความต้านทานแรงดึงขาดเพิ่มสูงขึ้นและมีการยืดตัวถึงจุดขาดลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุมซึ่งเป็นฟิล์มที่เติมควิโนนชนิดเดียวกันแต่ไม่มีขั้นตอนการบ่มสารละลายฟิล์ม นอกจากนี้ยังพบว่าการบ่มสารละลายฟิล์มทำให้ฟิล์มที่ได้มีความสว่างและความโปร่งใสลดลงและมีความเข้มสีเพิ่มขึ้น การบ่มสารละลายฟิล์มด้วยภาวะที่ไม่รุนแรงไม่มีผลสำคัญต่อสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำ ในขณะที่การบ่มที่ภาวะรุนแรง (ได้แก่ อุณหภูมิสูง และ/หรือ ระยะเวลายาวนาน) ทำให้สภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำและมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีค่าลดต่ำลง นอกจากนี้ยังพบว่าฟิล์มที่ผลิตโดยมีขั้นตอนการบ่มสารละลายฟิล์มมีความสามารถในการละลายน้ำลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุม การเกิดพันธะไดซัลไฟด์ยืนยันได้จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิครามานสเปกโทรสโกปี โดยพบพีคในช่วงรามานชิฟท์ที่เกี่ยวข้องกับการยืดของพันธะ S-S ในขั้นตอนที่สามของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซ ควิโนนเข้มข้น 1.5% แปรอุณหภูมิการบ่มเป็น 3 ระดับ (45, 55 และ 65ºC) และระยะเวลาการบ่มเป็น 3 ระดับ (60, 180 และ 300 นาที) พบการเปลี่ยนแปลงในทำนองเดียวกันกับการบ่มสารละลายฟิล์มด้วยความร้อน กล่าวคือตัวอย่างที่มีการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนมีความต้านทานแรงดึงขาดเพิ่มขึ้นและมีการยืดตัวถึงจุดขาดลดลง นอกจากนี้ยังพบว่าแผ่นฟิล์มที่บ่มด้วยความร้อนมีความสว่างและความโปร่งใสลดลง ในขณะที่มีความเข้มสีเพิ่มขึ้น รวมทั้งมีสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำและความสามารถในการละลายน้ำลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ผลิตโดยไม่มีการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อน ในขณะที่มุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีค่าเพิ่มขึ้นในแผ่นฟิล์มที่บ่มด้วยความร้อน ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าควิโนนรวมทั้งการบ่มสารละลายฟิล์มและการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลของฟิล์มเจลาตินได้โดยเพิ่มการเชื่อมข้ามโปรตีนด้วยพันธะโควาเลนต์