การพัฒนาบรรจุภัณฑ์แอคทีฟที่ได้จากวัสดุเชิงประกอบพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ เซลลูโลส และอนุภาคนาโนเงินจากกระบวนการชีวสังเคราะห์
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับยับยั้งเชื้อรา Aspergillus ochraceus โดยทำการเตรียมฟิล์มวัสดุเชิงประกอบจากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์และเซลลูโลสจากวัสดุเศษเหลือทางใบปาล์ม (PVA-C) จากผลการวิเคราะห์ทดสอบเส้นใยเซลลูโลสที่ได้จากทางใบปาล์มด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโตรสโคปี และเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ พบว่าสามารถฟอกขาวและกำจัดลิกนินและเฮมิเซลลูโลสออกจากทางใบปาล์มได้ในขั้นตอนเดียว โดยใช้สารละลายผสมระหว่างสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ และผลการศึกษาอิทธิพลของปริมาณเซลลูโลสต่อสมบัติทางกายภาพและสมบัติการย่อยสลายโดยการฝังดินของฟิล์มวัสดุเชิงประกอบ PVA-C พบว่าฟิล์มวัสดุเชิงประกอบ PVA-C ที่มีเซลลูโลสอยู่ 5% w/w เป็นฟิล์มวัสดุเชิงประกอบที่มีการกระจายตัวของเซลลูโลสที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ มีการซึมผ่านไอน้ำมีค่าเท่ากับ 14.04±3.09 g.m x 10-4/m2.hour.mmHg และปริมาณความชื้นของฟิล์ม 26.29% (±0.83) สามารถย่อยสลายได้หมดภายในเวลา 2 วัน และพบว่าเซลลูโลสในฟิล์มจะเกิดการกระจุกตัวกันเป็นกลุ่มก้อนเมื่อปริมาณเซลลูโลสเพิ่มสูงขึ้นมากกว่า 5% w/w สำหรับการสังเคราะห์อนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) ด้วยกระบวนการชีวสังเคราะห์จากสารสกัดใบชะมวง พบว่าสามารถสังเคราะห์ AgNPs ได้ที่ pH 7 ภายในระยะเวลา 2 ชั่วโมง โดยมีลักษณะค่อนข้างกลมและมีขนาดเฉลี่ย 25.9±5.6 nm และผลการศึกษาอิทธิพลของความเข้มข้นของ AgNPs ที่เติมลงในฟิล์มวัสดุเชิงประกอบต่อการยับยั้งเชื้อรา Aspergillus ochraceus บนแผ่นฟิล์ม พบว่าสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อราได้เป็นอย่างดี ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะพัฒนาฟิล์มวัสดุเชิงประกอบ PVA-C5-Ag เพื่อใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับบรรจุอาหารแห้ง
Article Details
เอกสารอ้างอิง
Onyeaka, H.N. and Nwabor, O.F., 2022, Food preservation and safety of natural products, Academic press, Cambridge, 15 p.
Amit, S.K., Uddin, M., Rahman, R., Islam, S.M.R. and Khan, M.S., 2017, A review on mechanisms and commercial aspects of food preservation and processing, Agric & Food Secur. 6(51): 1-22.
Ahmed, M.W., Haque, M.A., Mohibbullah, M., Khan, M.S.I., Islam, M.A., Mondal, M.H.T. and Ahmmed, R., 2022, A review on active packaging for quality and safety of foods: Current trends, applications, prospects and challenges, Food Packag. Shelf Life. 33: 100913.
Fadiji, T., Rashvand, M., Daramola, M.O. and Iwarere, S.A., 2023, A Review on antimicrobial packaging for extending the shelf life of food, Processes. 11: 590.
Ghosh, S., Sinha , J.K., Ghosh, S., Vashisth, K. , Han, S. and Bhaskar,R., 2023, Microplastics as an emerging threat to the global environment and human health, Sustainability. 15: 10821.
Zolotova, N., Kosyreva, A., Dzhalilova, D., Fokichev,N. and Makarova, O., 2022, Harmful effects of the microplastic pollution on animal health: a literature review, PeerJ. 10: e13503.
Caputi, S., Diomede, F., Lanuti, P., Marconi, G.D., Carlo, D.P., Sinjari, B. and Trubiani, O., 2022, Microplastics affect the inflammation pathway in Human gingival fibroblasts: a study in the Adriatic Sea. Int. J. Environ. Res. Public Health. 19 (13): 7782.
Palaniappan, S., Sadacharan, C.M. and Rostama, B., 2022, Polystyrene and polyethylene microplastics decrease cell viability and dysregulate inflammatory and oxidative stress markers of MDCK and L929 Cells In vitro. Expo. Health. 14 (1): 75–85.
Westlake, J.R., Tran, M.W., Jiang, Y., Zhang, X., Burrows, A.D. and Xie, M., 2022, Biodegradable active packaging with controlled release: principles, progress, and prospects, ACS Food Sci. Technol. 2: 1166−1183.
Office of Agricultural Economics (OAE-Thailand), The volume of oil palm production in Thailand, Available Source: https://www.oae.go.th, February 9, 2024. (in Thai)
Bureau of Animal Nutrition Development, The use of agricultural waste and ago-industrial by-product as a raw material in animal feed. Available Source: https://www.nutrition.dld.go.th, February 25, 2024. (in Thai)
Kumneadklanga, S., Thonga, S.O. and Larpkiattawornb, S., 2019, Characterization of cellulose fiber isolated from oil palm frond biomass, MRS-Thailand conference, p.7.
Megashah, L.N., Ariffin, H., Zakaria, M.R. and Hassan, M.A., 2018, Properties of cellulose extract from different types of oil palm biomass, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., p.11.
Harris, J.P. and Mantle, P.G., 2001, Biosynthesis of ochratoxins by Aspergillus ochraceus, Phytochemistry. 58 (5): 709-716.
Naqvi, S.I.Z., Kausar,H., Afzal, A., Hashim, M., Mujahid, H., Javed, M., Hano, C. and Anjum, S., 2023, Antifungal activity of juglans-regia-mediated silver nanoparticles (AgNPs) against aspergillus-ochraceus-induced toxicity in in vitro and in vivo settings, J. Funct. Biomater.14: 221.
Bacon, C.W., Sweeney, J.G., Robbins, J.D. and Burdick, D., 1973, Production of penicillic acid and ochratoxin A on poultry feed by Aspergillus ochraceus: temperature and moisture requirements, Appl Environ Microbiol. 26 (2) :155-160.
Jasni, A.H., Ali, Z.A., Sagadevan.S. and Wahid.Z., 2021, Silver nanoparticles in various new applications, pp. 1-19, In Kumar, S., Kumar, P. and Pathak, C.S., Silver micro-nanoparticles-properties, synthesis, characterization, and applications, IntechOpen, London.
Segal, L., Creely, J.J., Martin, A.E.J. and Conrad, C.M., 1959, An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-ray diffractometer, Text. Res. J. 29(10): 786-794.
Nordin, N.A., Sulaiman, O., Hashim, R. and Kassim, M.H.M., 2016, Characterization of different parts of oil palm fronds (Elaeis Guineensis) and its properties, IJASEIT. 6: 74-76.
Plermjai, K., Boonyarattanakalin, K., Mekprasart, W., Pavasupree, S., Phoohinkong, W. and Pecharapa, W., 2018, Extraction and characterization of nanocellulose from sugarcane bagasse by ball-milling-assisted acid hydrolysis, AIP Conf. Proc., p.7.
Ebrahimi, S.E., Koocheki, A., Milani, E. and Mohebb, M., 2016, Interactions between Lepidium perfoliatum seed gum – grass pea (Lathyrus sativus) protein isolate in composite biodegradable film, Food Hydrocoll. 54: 302-314.
Moghadam, M., Salami, M., Mohammadian, M., Khodadadi, M. and Djomeh, Z.E., 2020, Development of antioxidant edible films based on mung bean protein enriched with pomegranate peel, Food Hydrocoll. 104: 105735.
Rachtanapun, P., Jantrawut, P., Klunklin, W., Jantanasakulwong, K., Phimolsiripol, Y., Leksawasdi, N., Seesuriyachan, P., Chaiyaso, T., Insomphun, C., Phongthai, S., Sommano, S.R., Punyodom, W., Reungsang, A. and Ngo, T.M.P., 2021, Carboxymethyl bacterial cellulose from Nata de coco: effects of NaOH, Polymers. 13: 348.
Ai, B., Zheng, L., Li, W., Zheng, X., Yang, Y., Xiao, D., Shi, J. and Sheng, Z., 2021, Biodegradable cellulose film prepared from banana pseudo-stem using an ionic liquid for mango preservation, Front. Plant Sci. 12: 625878.
Horikawa, Y., Hirano, S., Mihashi, A., Kobayashi, Y., Zhai, S. and Sugiyama, J., 2019, Prediction of lignin contents from infrared spectroscopy: chemical digestion and lignin/biomass ratios of Cryptomeria japonica, Appl. Biochem. Biotechnol. 188:1066-1076.
Najahi, A., Tarrés, Q., Aguilar, A.D., Putaux, J.L. and Boufi, S., 2023, High-lignin-containing cellulose nanofibrils from date palm waste produced by hydrothermal treatment in the presence of maleic acid, Biomacromolecules. 24: 3872-3886.
Hospodarova, V., Singovszka, E. and Stevulova, N., 2018, Characterization of cellulosic fibers by FTIR spectroscopy for their further implementation to building materials, AJAC. 9: 303-310.
Daicho, K., Saito, T., Fujisawa, S. and Akira Isogai, A., 2018, The crystallinity of nanocellulose: dispersion-induced disordering of the grain boundary in biologically structured cellulose, ACS Appl. Nano Mater. 1: 5774−5785.
Narayanan, K.B. and Park, H.H., 2014, Antifungal activity of silver nanoparticles synthesized using turnip leaf extract (Brassica rapa L.) against wood rotting pathogens, Eur. J. Plant. Pathol.140: 185-192.
Yu, C., Tang, J., Liu, X., Ren, X., Zhen, M. and Wang, L., 2019, Green Biosynthesis of silver nanoparticles using Eriobotrya japonica (Thunb.) leaf extract for reductive catalysis, Materials. 12 (1): 189.
Ashraf, J.M., Ansari, M.A., Khan, H.M., Alzohairy, M.A. and Choi, I., 2016, Green synthesis of silver nanoparticles and characterization of their inhibitory effects on AGEs formation using biophysical Techniques, Sci. Rep. 6: 20414.
Sukkha, U., Khejonrak, A., Kamonpha, P.,Ruangvittayanon, A., Pakdeepromma, S. and Kongtragoul, P., 2023, Biosynthesis of silver nanoparticles using Garcinia cowa aqueous leaf extract and their antifungal activity against durian dieback pathogen, Chiang Mai J. Sci. 50(5): 1-14.
Phukhatmuen, P., Raksat, A., Laphookhieo, S., Charoensup, R., Duangyod, T. and Maneerat, W., 2020, Bioassay-guided isolation and identification of antidiabetic compounds from Garcinia cowa leaf extract, Heliyon. 6(4): e03625.
Ritthiwigrom, T., Laphookhieo, S. and Pyne, S.G., 2013, Chemical constituents and biological activities of Garcinia cowa Roxb., Maejo Int. J. Sci. Technol. 7(02): 212-231.
Holder, C.F. and Schaak, R.E., 2019, Tutorial on powder X-ray diffraction for characterizing nanoscale materials, ACS Nano. 13(7): 7359-7365.
Sanchez- Garcia, M.D., Gimenez, E. and Lagaron, J.M., 2008, Morphology and barrier properties of solvent cast composites of thermoplastic biopolymers and purified cellulose fibers, Carbohydr. Polym. 71: 235-244.
Liu, F., Zhang, X., Xiao, X., Duan, Q., Bai, H., Cao, Y., Zhang, Y., Alee, M. and Yu, L., 2023, Improved hydrophobicity, antibacterial and mechanical properties of polyvinyl alcohol/quaternary chitosan composite films for antibacterial packaging, Carbohydr. Polym. 312: 120755.
Tian, G., Li, L., Li, Y. and Wang, Q., 2022, Water-soluble poly(vinyl alcohol)/biomass waste composites: a new route toward ecofriendly materials, ACS Omega. 7: 42515-42523.
Naz, S., Ahmad, N., Akhtar, J., Ahmad, N.M., Ali, A. and Zia, M., 2016, Management of citrus waste by switching in the production of nanocellulose, IET Nanobiotechnology. 10(6): 395-399.
Etale, A., Onyianta, A.J., Turner, S.R. and Eichhorn, S.J., 2023, Cellulose: A review of water interactions, applications in composites, and water treatment, Chem. Rev. 123: 2016-2048.
Sahu, P. and Gupta, M.K., 2022, Water absorption behavior of cellulosic fibres polymer composites: a review on its effects and remedies, J. Ind. Text. 51(5S): 7480S-7512S.
Ramle, S.F.M., Ahmad, N.A., Rawi, N.F.M., Zahidan, N.S. and Boon Jia Geng, B.J., 2020, Physical properties and soil degradation of PLA/PBAT blends film reinforced with bamboo cellulose, IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., p.7.
AsahiKASEI, Barrier properties on the coating single-component film. Available Source: https://acpvdc.com/en/latex_property.html, July 24, 2024.
Food division, Food Packaging. Available Source:https://food.fda.moph.go.th, July 24, 2024. (in Thai)
James, M.J., Martin, J.L. and David A.G., 2005, Modern Food Microbiology, Springer, Boston, 13 p.
Korotcenkov, G., 2020, Handbook of humidity measurement methods, Materials and technologies Volume 3: Sensing materials and technologies, CRC press, New York, 16 p.
Singh, R., Kumar, N., Mehrotra, T., Bisaria, K. and Sinha. S., 2021, Environmental hazards and biodegradation of plastic waste: challenges and future prospects, pp. 193-214.
Datta, R., 2024, Enzymatic degradation of cellulose in soil: A review, Heliyon. 10: e24022.
Cruz-Luna, A.R., Cruz-Martínez, H., Vásquez-López, A. and Medina, D.I., 2021, Metal nanoparticles as novel antifungal agents for sustainable agriculture: current advances and future directions, J. Fungi. 7(12): 1033.
