บรรจุภัณฑ์ต้านจุลชีพจากเซลลูโลส ไคโตซานและไคโตซานดัดแปร-ซิลเวอร์คอมเพล็กซ์
Article Sidebar
เผยแพร่แล้ว:
ม.ค. 31, 2020
คำสำคัญ:
บรรจุภัณฑ์แอคทีฟ ซิลเวอร์ไอออน เซลลูโลส ไคโตซาน ปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชัน
Main Article Content
บทคัดย่อ
การศึกษานี้เป็นการพัฒนาวัสดุคอมพอสิตชนิดใหม่จากเซลลูโลส ไคโตซาน ไคโตซานดัดแปร และซิลเวอร์ไอออนที่ถูกตรึงไว้ เพื่อใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ขั้นแรกเป็นการเตรียมไคโตซานดัดแปร โดยให้ทำปฏิกิริยากราฟต์โคพอลิเมอไรเซชันกับ 2-อะไครลามิโด-2-เมทิลโพรเพนซัลโฟนิกแอซิดมอนอเมอร์ (AMPs) เพื่อใช้เป็นสารคีเลต ซึ่งหมู่ซัลโฟเนตที่เกิดการคีเลตกับซิลเวอร์ไอออนจะช่วยลดการหลุดออกของซิลเวอร์ไอออนจากบรรจุภัณฑ์ แล้วใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD) เพื่อยืนยันการปรากฏของซิลเวอร์ไอออนในเซลลูโลสคอมพอสิต จากนั้นศึกษาผลของความเข้มข้น (0.015-0.6 % โดยน้ำหนัก) ของซิลเวอร์ไอออนต่อประสิทธิภาพการต้านจุลชีพ พบว่าการคีเลตซิลเวอร์ไอออนปริมาณ 0.015 % โดยน้ำหนัก มีประสิทธิภาพเพียงพอในการต้านจุลินชีพทั้งแบคทีเรียแกรมบวกและแบคทีเรียแกรมลบ นอกจากนี้การคีเลตร่วมกับหมู่ซัลโฟเนตให้การหลุดออกของซิลเวอร์ไอออนสู่สารละลายความเป็นกรด-ด่าง 4-12 เพียง 0.07-0.3 % ซึ่งกล่าวโดยสรุปได้ว่าบรรจุภัณฑ์ที่ได้มีการหลุดของโลหะไอออนที่อันตรายออกมาน้อย ทั้งยังแสดงสมบัติการต้านจุลชีพและสมบัติเชิงกลที่ดี ดังนั้นวัสดุคอมพอสิตที่เตรียมได้นี้มีศักยภาพเพียงพอที่จะใช้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟสำหรับอาหาร
Article Details
ประเภทบทความ
Physical Sciences
เอกสารอ้างอิง
[1] Majid, I., Nayik, G.A., Dar, S.M. and Nanda, V., 2016, Novel food packaging technologies: Innovations and future prospective, J. Saudi Soc. Agric. Sci. 17: 454-462.
[2] Carbone, M., Donia, D.T. Sabbatella, G. and Antiochia, R., 2016, Silver nanoparticles in polymeric matrices for fresh food packaging, J. King Saud Univ. Sci. 28: 237-279.
[3] Zong-ming, X., Qing-bo, Z., Puppala, H., Colvin, V. and Alvarez, P., 2012, Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles, Nano. Lett. 12: 4271-4275.
[4] Vazquez-Muñoz, R., Borrego, B., Juárez-Moreno, K., García-García, M., Mota Morales, J.D., Bogdanchikova, N. and Huerta-Saquero, A., 2017, Toxicity of silver nanoparticles in biological systems: Does the complexity of biological systems matter?, Toxicol. Lett. 276: 11-20.
[5] Wang, E., Huang, Y., Du, Q. and Sun, Y., 2017, Silver nanoparticle induced toxicity to human sperm by increasing ROS (reactive oxygen species) production and DNA damage, Environ. Toxicol. Pharm. 52: 193-199.
[6] Martinez-Abad, A., Lagaron, J.M. and Ocio, M.J., 2014, Characterization of transparent silver loaded poly(L-lactide) films produced by melt-compounding for the sustained release of antimicrobial silver ions in food applications, Food Control
43: 238-244.
[7] Orsuwan, A. and Sothornvit, R., 2018, Polysaccharide Nanobased Packaging Materials for Food Application, pp. 239-270, Grumezescu, A. and Butu, A. (Eds.), Handbook of Food Engineering Volume 9: Food Packaging and Preservation, 1st Ed., Academic Press, Cambridge, MA.
[8] Lin, S., Chen, L., Huang, L., Cao, S., Luo, X. and Liu, K., 2015, Novel antimicrobial chitosan-cellulose composite films bio conjugated with silver nanoparticles, Ind. Crops Prod. 70: 395-403.
[9] Wu, Z., Huang, X., Li, Y., Xiao, H. and Wang, X., 2018, Novel chitosan films with laponite immobilized Ag nanoparticles for active food packaging, Carbohydr. Polym. 199: 210-218.
[10] Dacrory, S., Abou-Yousef, H., Abouzeid, R.E., Kamel, S., Abdelaziz, M.S. and El-badry, M., 2018, Antimicrobial cellulosic hydrogel from olive oil industrial residue, Int. J. Biol. Macromol. 117: 179-188.
[11] Kumar, S., Shukla, A., Baul, P.P., Mitra, A. and Halder, D., 2018, Biodegradable hybrid nanocomposites of chitosan/gelatin and silver nanoparticles for active food packaging applications, Food Packaging Shelf Life 16: 178-184.
[12] Phetphaisit, C.W., Yuanyang, S. and Chaiyasith, W.C, 2016, Bio-adsorbent from polyacrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid-graft-natural rubber for heavy metal removal from aqueous standard solution and industrial waste water, J. Hazard. Mater. 301: 163-171.
[13] Cazón, P., Vázquez, M. and Velazquez, G., 2018, Composite films of regenerate cellulose with chitosan and polyvinyl alcohol: Evaluation of water adsorption, mechanical and optical properties, Int. J. Biol. Macromol. 117: 235-246.
[14] Luo, P., Liu, L., Xu, W., Fan, L. and Nie, M., 2018, Preparation and characterization of aminated hyaluronic acid/oxidized hydroxyethyl cellulose hydrogel, Carbohydr. Polym. 199: 170-177.
[15] Huang, Y., Zhang, C., Pan, Y., Zhou, Y., Jiang, L. and Dan, Yi., 2013, Effect of NR on the hydrolytic degradation of PLA, Polym. Degrad. Stab. 98: 943-950.
[16] Gaona-Forero, A., Agudelo-Rodríguez, G., Herrera, A.O. and Castellanos, D.A., 2018, Modeling and simulation of an active packaging system with moisture adsorption for fresh produce: Application in ‘Hass’ avocado, Food Packaging Shelf Life 17: 187-195.
[17] No, H.K., Park, N.Y., Lee, S.H. and Meyers, S.P., 2002, Antibacterial activity of chitosan and chitosan oligomers with different molecular weights, Int. J. Food. Microbiol. 74: 65-72.
[18] Kozicki, M., Kolodziejczyk, M., Szynkowska, M., Pawlaczyk, A., Lesniewska, E, Matusiak, A., Adamus, A. and Karolczak, A., 2016, Hydrogels made from chitosan and silver nitrate, Carbohydr. Polym. 140: 74-87.
[19] Youssef, A.M., Abdel-Aziz, M.S. and El-Sayed, S.M., 2014, Chitosan nanocomposite films based on Ag-NP and Au-NP biosynthesis by Bacillus Subtilis as packaging materials, Int. J. Biol. Macromol. 69: 185-191.
[20] Yetimoglu, E.K., Kahraman, M.V., Ercan, O., Akdemir, Z.S. and Apohan N.K., 2007, N-Vinyl pyrrolidone/acrylic acid/2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid based hydrogels: Synthesis, characterization and their application in the removal of heavy metals, React. Funct. Polym. 67: 451-460.
[21] Govindam, S., Nivethaa, E.A.K., Saravanan, R., Narayanan, V. and Steohen, A., 2012, Synthesis and characterization of chitosan-silver nanocomposite, Appl. Nanosci. 2: 299-303.
[22] Dimitrijevic, R., Cvetkovic, O., Miodragovic, Z., Simic, M., Manojlovic, D. and Jovic, V., 2013, SEM/EDX and XRD characterization of silver nanocrystalline thin film prepared from organometallic solution precursor, J. Min. Metall. Sect. B-Metall. 49(1): 91-95.
[23] Shih, C., Shieh, Y. and Twu, Y., 2009, Preparation and characterization of cellulose/chitosan blend films, Carbohydr. Polym. 78: 169-174.
[2] Carbone, M., Donia, D.T. Sabbatella, G. and Antiochia, R., 2016, Silver nanoparticles in polymeric matrices for fresh food packaging, J. King Saud Univ. Sci. 28: 237-279.
[3] Zong-ming, X., Qing-bo, Z., Puppala, H., Colvin, V. and Alvarez, P., 2012, Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles, Nano. Lett. 12: 4271-4275.
[4] Vazquez-Muñoz, R., Borrego, B., Juárez-Moreno, K., García-García, M., Mota Morales, J.D., Bogdanchikova, N. and Huerta-Saquero, A., 2017, Toxicity of silver nanoparticles in biological systems: Does the complexity of biological systems matter?, Toxicol. Lett. 276: 11-20.
[5] Wang, E., Huang, Y., Du, Q. and Sun, Y., 2017, Silver nanoparticle induced toxicity to human sperm by increasing ROS (reactive oxygen species) production and DNA damage, Environ. Toxicol. Pharm. 52: 193-199.
[6] Martinez-Abad, A., Lagaron, J.M. and Ocio, M.J., 2014, Characterization of transparent silver loaded poly(L-lactide) films produced by melt-compounding for the sustained release of antimicrobial silver ions in food applications, Food Control
43: 238-244.
[7] Orsuwan, A. and Sothornvit, R., 2018, Polysaccharide Nanobased Packaging Materials for Food Application, pp. 239-270, Grumezescu, A. and Butu, A. (Eds.), Handbook of Food Engineering Volume 9: Food Packaging and Preservation, 1st Ed., Academic Press, Cambridge, MA.
[8] Lin, S., Chen, L., Huang, L., Cao, S., Luo, X. and Liu, K., 2015, Novel antimicrobial chitosan-cellulose composite films bio conjugated with silver nanoparticles, Ind. Crops Prod. 70: 395-403.
[9] Wu, Z., Huang, X., Li, Y., Xiao, H. and Wang, X., 2018, Novel chitosan films with laponite immobilized Ag nanoparticles for active food packaging, Carbohydr. Polym. 199: 210-218.
[10] Dacrory, S., Abou-Yousef, H., Abouzeid, R.E., Kamel, S., Abdelaziz, M.S. and El-badry, M., 2018, Antimicrobial cellulosic hydrogel from olive oil industrial residue, Int. J. Biol. Macromol. 117: 179-188.
[11] Kumar, S., Shukla, A., Baul, P.P., Mitra, A. and Halder, D., 2018, Biodegradable hybrid nanocomposites of chitosan/gelatin and silver nanoparticles for active food packaging applications, Food Packaging Shelf Life 16: 178-184.
[12] Phetphaisit, C.W., Yuanyang, S. and Chaiyasith, W.C, 2016, Bio-adsorbent from polyacrylamido-2-methyl-1-propane sulfonic acid-graft-natural rubber for heavy metal removal from aqueous standard solution and industrial waste water, J. Hazard. Mater. 301: 163-171.
[13] Cazón, P., Vázquez, M. and Velazquez, G., 2018, Composite films of regenerate cellulose with chitosan and polyvinyl alcohol: Evaluation of water adsorption, mechanical and optical properties, Int. J. Biol. Macromol. 117: 235-246.
[14] Luo, P., Liu, L., Xu, W., Fan, L. and Nie, M., 2018, Preparation and characterization of aminated hyaluronic acid/oxidized hydroxyethyl cellulose hydrogel, Carbohydr. Polym. 199: 170-177.
[15] Huang, Y., Zhang, C., Pan, Y., Zhou, Y., Jiang, L. and Dan, Yi., 2013, Effect of NR on the hydrolytic degradation of PLA, Polym. Degrad. Stab. 98: 943-950.
[16] Gaona-Forero, A., Agudelo-Rodríguez, G., Herrera, A.O. and Castellanos, D.A., 2018, Modeling and simulation of an active packaging system with moisture adsorption for fresh produce: Application in ‘Hass’ avocado, Food Packaging Shelf Life 17: 187-195.
[17] No, H.K., Park, N.Y., Lee, S.H. and Meyers, S.P., 2002, Antibacterial activity of chitosan and chitosan oligomers with different molecular weights, Int. J. Food. Microbiol. 74: 65-72.
[18] Kozicki, M., Kolodziejczyk, M., Szynkowska, M., Pawlaczyk, A., Lesniewska, E, Matusiak, A., Adamus, A. and Karolczak, A., 2016, Hydrogels made from chitosan and silver nitrate, Carbohydr. Polym. 140: 74-87.
[19] Youssef, A.M., Abdel-Aziz, M.S. and El-Sayed, S.M., 2014, Chitosan nanocomposite films based on Ag-NP and Au-NP biosynthesis by Bacillus Subtilis as packaging materials, Int. J. Biol. Macromol. 69: 185-191.
[20] Yetimoglu, E.K., Kahraman, M.V., Ercan, O., Akdemir, Z.S. and Apohan N.K., 2007, N-Vinyl pyrrolidone/acrylic acid/2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid based hydrogels: Synthesis, characterization and their application in the removal of heavy metals, React. Funct. Polym. 67: 451-460.
[21] Govindam, S., Nivethaa, E.A.K., Saravanan, R., Narayanan, V. and Steohen, A., 2012, Synthesis and characterization of chitosan-silver nanocomposite, Appl. Nanosci. 2: 299-303.
[22] Dimitrijevic, R., Cvetkovic, O., Miodragovic, Z., Simic, M., Manojlovic, D. and Jovic, V., 2013, SEM/EDX and XRD characterization of silver nanocrystalline thin film prepared from organometallic solution precursor, J. Min. Metall. Sect. B-Metall. 49(1): 91-95.
[23] Shih, C., Shieh, Y. and Twu, Y., 2009, Preparation and characterization of cellulose/chitosan blend films, Carbohydr. Polym. 78: 169-174.
