ผลของเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วยสารลดแรงตึงผิวและการบ่มด้วยยูวีต่อสมบัติของฟิล์มคอมพอสิตฐานโปรตีนถั่วเหลือง

เมธาพร วงศ์อุ่น

dc.contributor.advisor	ธนจันทร์ มหาวนิช
dc.contributor.author	เมธาพร วงศ์อุ่น
dc.contributor.other	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
dc.date.accessioned	2023-02-03T04:12:54Z
dc.date.available	2023-02-03T04:12:54Z
dc.date.issued	2563
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/81620
dc.description	วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2563
dc.description.abstract	งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของของเสริมเซลลูโลสดัดแปรด้วยสารลดแรงตึงผิวและการบ่มด้วยรังสียูวีต่อสมบัติของฟิล์มคอมพอสิตฐานโปรตีนถั่วเหลือง การทดลองส่วนแรกเป็นการดัดแปรเซลลูโลสนาโนคริสตัลด้วยสารลดแรงตึงผิวและการพัฒนาฟิล์มคอมพอสิต ในการดัดแปรเซลลูโลสนาโนคริสตัล แปรชนิดของสารลดแรงตึงผิวเป็น 2 ชนิด ได้แก่ กลีเซอรอลโมโสเทียเรต (glycerol monostearate, GMS) และ โซเดียมสเทียโรอิลแลกทิเลต (sodium stearoyl lactylate, SSL) และแปรความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเป็น 3 ระดับ ได้แก่ 1, 5 และ 10% โดยน้ำหนักของของแข็งโดยรวม พบว่าเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วยสารลดแรงตึงผิวมีขนาดอนุภาคเฉลี่ย (z-average) อยู่ในช่วง 67.4-605.0 นาโนเมตร ส่วนศักย์ซีต้ามีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพิ่มขึ้น โดยตัวอย่างที่มีศักย์ซีต้าสูงสุด ได้แก่ เซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วย GMS และ SSL เข้มข้น 10% ซึ่งมีศักย์ซีต้าเท่ากับ -69.9 และ -84.5 มิลลิโวลต์ ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนมีเสถียรภาพสูงมาก จึงคัดเลือกมาเพื่อใช้ในการเตรียมฟิล์มคอมพอสิตฐานโปรตีนถั่วเหลือง โดยแปรปริมาณเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วยสารลดแรงตึงผิวเป็น 3 ระดับ ได้แก่ 5, 10 และ 15% โดยน้ำหนักของสารละลายฟิล์ม พบว่าฟิล์มที่เสริมเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วย SSL ในปริมาณ 15% มีความต้านทานแรงดึงขาดสูงสุดเท่ากับ 2.84 เมกะพาสคาล ซึ่งสูงกว่าตัวอย่างควบคุมที่ไม่เสริมเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรถึง 68.0% ในขณะที่การยืดตัวถึงจุดขาดมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรเพิ่มสูงขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าความสว่าง (L) และความโปร่งใสของฟิล์มมีค่าลดลงด้วย มุมสีของของฟิล์มทุกตัวอย่างอยู่ในช่วงมุมสีเหลืองและความเข้มสีมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อปริมาณเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรเพิ่มสูงขึ้น สภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำและความสามารถในการละลายน้ำมีค่าลดลง และมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีค่าสูงขึ้น เมื่อปริมาณเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรเพิ่มสูงขึ้น จากการศึกษาโครงสร้างภาคตัดขวางด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าการเสริมเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรทำให้เมทริกซ์ของฟิล์มมีความเป็นเนื้อเดียวกันลดลงและมีช่องทางคดเคี้ยวมากขึ้น สำหรับการทดลองในส่วนที่สองเป็นการศึกษาผลของการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยรังสียูวีซี โดยคัดเลือกฟิล์มที่มีความต้านทานแรงดึงขาดสูงสุด ได้แก่ ฟิล์มที่เสริมเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วย SSL ในปริมาณ 15% มาบ่มด้วยยูวี แปรปริมาณรังสีดูดกลืนเป็น 6 ระดับ ได้แก่ 0.06, 0.19, 0.32, 0.45, 0.65 และ 1.56 จูล/ตารางเซนติเมตร พบว่าการบ่มด้วยรังสียูวีส่งผลให้ความต้านทานแรงดึงขาดเพิ่มขึ้นและการยืดตัวถึงจุดขาดลดลง โดยฟิล์มที่บ่มด้วยรังสียูวีปริมาณ 1.56 จูล/ตารางเซนติเมตร มีความต้านทานแรงดึงขาดสูงกว่าตัวอย่างควบคุมที่ไม่ผ่านการบ่มด้วยรังสียูวีถึง 2.2 เท่า การบ่มด้วยรังสียูวีส่งผลให้ความโปร่งใสของฟิล์มลดลง ค่าสีเหลือง (+b) และความเข้มสีมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณรังสีดูดกลืนเพิ่มขึ้น การบ่มด้วยรังสียูวีไม่มีผลต่อสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำ (p>0.05) ในขณะที่มุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้นและความสามารถในการละลายน้ำของฟิล์มมีแนวโน้มลดต่ำลง การเชื่อมข้ามของโปรตีนที่เป็นผลจากการบ่มด้วยรังสียูวีสามารถยืนยันได้จากการเพิ่มขึ้นของไดไทโรซีนที่ติดตามโดยเทคนิคฟลูออเรสเซนส์สเปกโทรสโกปีและการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของแถบโปรตีนที่ติดตามโดย SDS-PAGE
dc.description.abstractalternative	The objective of this study was to investigate the effect of reinforcement with surfactant-modified cellulose nanocrystals and UV curing on properties of soy protein-based composite film. The first part of the study was the modification of cellulose nanocrystals (CNC) using surfactants and the development of composite films. To modify cellulose nanocrystals, the surfactant used was either glycerol monostearate (GMS) or sodium stearoyl lactylate (SSL). The surfactant concentration was varied at 1, 5 and 10% by weight of total solids. It was revealed that particle size (z-average) of surfactant-modified CNCs was in the range of 67.4-605.0 nm. Zeta potential of the modified CNCs was found to increase with increasing surfactant concentration. The greatest zeta potentials were observed in those CNCs modified using 10% GMS and 10% SSL, with the values of -69.9 and -84.5 mV, respectively, which conferred their excellent stability. Therefore, these two modified CNCs were selected for using in the preparation of soy protein-based composite films. Different amount of surfactant-modified CNCs (5, 10 and 15% by weight) was added to the film-forming solution. It was found that the film reinforced with 15% of SSL-modified CNC demonstrated the highest tensile strength of 2.84 MPa, which was 68.0% greater than the non-reinforced control film. Meanwhile, elongation at break tended to decrease with increasing modified-CNC content. In addition, lightness (L) and transparency were found to decrease. Hue angle of all film samples was approaching a value representing yellow color and chroma was shown to slightly increase with increasing modified-CNC content. In terms of water vapor permeability and water solubility, both properties were found to decrease while contact angle between a water droplet and the film surface was noticeably increasing. From SEM micrographs, less homogeneous film matrix with observable tortuous path was demonstrated for the films reinforced with modified CNCs. The second part of the study dealt with the investigation of the effect of UV curing of dry film. The film used in this part was the reinforced film with greatest tensile strength, which was the film added with 15% of SSL-modified CNC. The absorbed radiation dose of UV-C was varied as 0.06, 0.19, 0.32, 0.45, 0.65 and 1.56 J/cm2. The UV-cured film exhibited increasing tensile strength with reducing elongation at break. The film cured at 1.56 J/cm2 radiation dose exhibited the highest tensile strength, a 2.2-time greater than the uncured control. UV curing also resulted in a reduction in transparency and an increase in yellowness (+b) and chroma upon increasing radiation dose. Despite that, water vapor permeability was unaffected by UV irradiation (p>0.05). Contact angle of the UV-cured film tended to increase while water solubility tended to decrease. UV-induced protein cross-linking was confirmed by an increase in dityrosine as monitored using fluorescence spectroscopy and the changes in band intensity observed using an SDS-PAGE.
dc.language.iso	th
dc.publisher	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
dc.relation.uri	https://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.521
dc.rights	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
dc.subject.classification	Chemistry
dc.title	ผลของเซลลูโลสนาโนคริสตัลดัดแปรด้วยสารลดแรงตึงผิวและการบ่มด้วยยูวีต่อสมบัติของฟิล์มคอมพอสิตฐานโปรตีนถั่วเหลือง
dc.title.alternative	Effects of surfactant-modified cellulose nanocrystal and UV curing on properties of soy protein-based composite film
dc.type	Thesis
dc.degree.name	วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
dc.degree.level	ปริญญาโท
dc.degree.discipline	เทคโนโลยีทางอาหาร
dc.degree.grantor	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
dc.identifier.DOI	10.58837/CHULA.THE.2020.521