ประสิทธิภาพของสารสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์โด๊ปทังสเตนออกไซด์ในการยับยั้งแบคทีเรีย Eschherichia coli และยืดอายุการเก็บรักษาผักและผลไม้

Abstract

บทคัดย่อ

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์และศึกษาสมบัติทางกายภาพของไทเทเนียมไดออกไซด์โด๊ปทังสเตนออกไซด์ เพื่อนำไปเคลือบบนบรรจุภัณฑ์พลาสติกพอลิไวนิลคลอไรด์ การศึกษายังได้ทดสอบประสิทธิภาพของสารสังเคราะห์นี้ในปริมาณที่โด๊ปด้วยทังสเตนออกไซด์ความเข้มข้น 0, 0.5, 1.0 และ 2.0 เปอร์เซ็นต์โมล ในการยับยั้งแบคทีเรีย Eschherichia coli นอกจากนนี้ยังได้นำสารสังเคราะห์เคลือบบนพลาสติกพอลิไวนิลคลอไรด์และทดสอบความสามารถในการห่อผักและผลไม้เพื่อดูระยะเวลาที่แผ่นพลาสติกยังคงความสดของผักและผลไม้ ผลการศึกษาพบว่าเมื่อนำสารสังเคราะห์นี้วิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์และวิเคราะห์ขนาดของผลึกและการเกิดเฟสอนาเทสพบว่าขนาดผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่โด๊ปด้วยทังสเตนออกไซด์มีขนาด 10.4-13.0 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าผลึกที่ไม่ได้โด๊ปที่มีขนาดเฉลี่ย 15.8 นาโนเมตร และที่ความเข้มข้นของการโด๊ปที่ 0.5 และ 1 เปอร์เซ็นต์โมล เกิดเฟสอนาเทสในปริมาณมากกว่าคือพบ 91 % ขณะที่ความเข้มข้น 2 เปอร์เซ็นต์โมล พบว่าเกิดเฟสอนาเทสเพียง 60 % ซึ่งผลึกขนาดเล็กร่วมกับการเกิดเฟสอนาเทสในปริมาณสูงจะส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาโฟโตคะตะไลติกได้ดี การศึกษายังพบว่าผงสารสังเคราะห์ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่โด๊ปด้วยทังสเตนออกไซด์ในปริมาณ 1 เปอร์เซ็นต์โมล มีประสิทธิภาพในการยับยั้ง E. coli ได้ดีที่สุดคือภายใน 10 นาที และเมื่อนำไทเทเนียมไดออกไซด์ที่โด๊ปด้วยทังสเตนออกไซด์ปริมาณต่าง ๆ เคลือบบนแผ่นพลาสติกทดสอบห่อผักและผลไม้ พบว่าที่ความเข้มข้นของทังสเตนออกไซด์ 1 เปอร์เซ็นต์โมล สามารถยืดอายุความสดขององุ่นและมะเขือเทศได้ดีที่สุด โดยสามารถคงความสดไว้ได้จาก 4 วัน เป็น 25 วัน หรือคิดเป็นเวลายืดอายุได้เพิ่มขึ้นประมาณ 6 เท่า เมื่อเทียบกับแผ่นพลาสติกที่ไม่ได้เคลือบ

คำสำคัญ : การยับยั้งแบคทีเรีย; การเตรียมไทเทเนียมไดออกไซด์ที่อุณหภูมิต่ำ; โซล-เจล

Abstract

This study aimed to synthesize and then characterized the physical property of tungsten oxide-doped titanium dioxide. This compound must be used for coating on polyvinylchloride plastic for fresh food packaging. The study also investigated the efficiency of this compound to inhibit the growth of Eschherichia coli with various concentrations of 0, 0.5, 1.0 and 2.0 mole % doping tungsten oxide. In addition, synthesized compound coated plastic was examined in the ability to reduce damage and respiratory rate of grapes and tomatoes. The result of the physical properties showed the smaller size of tungsten oxide dope compound crystal (10.4-13.0 nm.) than undoped crystal (15.8 nm.) by the x-ray refraction test. The result also showed compound with 0.5 and 1 mole % doped tungsten oxide produced the high numbers of phase anatase; 91 % while 2 mole % doped produced only 60 %. The both small size crystal and high numbers of anatase enhance the photocatalytic reaction. The antibacterial activity against E. coli under fluorescent light irradiation showed 1 % tungsten oxide doped titanium dioxide nanoparticles enhance bacterial inactivation within 10 minutes. In addition, 1 mole % doped compound thin films can reduce damage and respiratory rate of grapes and tomatoes life from 4 days to be 25 days or about 6 times longer than of uncoated films.

Keywords: antibacterial activity; low temperature TiO₂ preparation; sol-gel