การพัฒนากระดาษเคลือบดินเหนียวนาโนสำหรับยืดอายุผลิตผลทางการเกษตร : รายงานการวิจัย

Abstract

งานวิจัยนี้พัฒนาบรรจุภัณฑ์แอคทีฟเพื่อใช้ยืดอายุผลิตผลทางการเกษตร โดยใช้ดินเหนียวนาโนแบบมีรูพรุนที่ผ่านการดัดแปร (porous nanoclay, NC) เคลือบบนกระดาษคราฟต์ขาว (Kraft paper, KP) และใช้พอลิไวนิล แอลกอฮอล์ (PVOH) เป็น binder โดยแปรอัตราส่วนของน้ำต่อ PVOH เป็ น100:20 และ 120:20 พบว่าที่ 120:20 เป็น อัตราส่วนที่เหมาะสม เนื่องจากให้สารเคลือบที่มีลักษณะเป็นชั้นฟิล์มที่มีความสม่ำเสมอ จากนั้นเคลือบ กระดาษด้วยดินเหนียวนาโนแบบมีรูพรุน (Paper+ porous nanoclay, KP+NC) โดยแปรปริมาณ NC เป็นร้อยละ 20, 40 และ 60 ของน้ำหนักกระดาษ วัดประสิทธิภาพในการดูดซับก๊าชเอทิลีนด้วย gas chromatography พบว่าปริมาณของ NC ที่เหมาะสมในการเคลือบคือ 60% โดยน้ำหนักของกระดาษ เพราะสามารถดูดซับเอทิลีนได้ดีที่สุด การศึกษาสมบัติของ KP+NC เปรียบเทียบกับกระดาษที่ไม่ผ่านการเคลือบ (Kraft paper, KP) และกระดาษที่เคลือบด้วยดินเหนียวเบนโทไนท์ (Kraft paper+bentonite, KP+BT) ศึกษาสมบัติทางกายภาพได้แก่ ความหนา แกรม กระดาษ และน้ำหนักของสารเคลือบ ค่าความต้านทานแรงดึง (tensile strength) ความต้านทานแรงดันทะลุ (bursting strength) ความสามารถในการซึมผ่านของอากาศ (air permeability) และศึกษาโครงสร้างของบรรจุภัณฑ์โดยใช้ scanning electron microscope (SEM) พบว่าบรรจุภัณฑ์ทั้ง KP+NC และ KP+BT มีความสามารถในการต้านทาน การซึมผ่านของอากาศ และความต้านทานแรงดันทะลุเพิ่มขึ้นมากกว่า KP ส่วนค่าดัชนีความต้านทานแรงดึงทั้งแนวตาม เกรนและแนวขวางเกรนของ KP+BT และ KP+NC มีค่าลดลง จากผลการศึกษาโครงสร้างของKP KP+BT และ KP+NC โดยใช้ SEM พบว่าที่ผิวหน้าของ KP+BT มีเบนโทไนต์อยู่บริเวณผิวหน้าของชั้นเคลือบอยู่เป็นจำนวนน้อย เบน โทไนต์ส่วนใหญ่จะแทรกอยู่ระหว่างช่องว่างระหว่างเส้นใยของกระดาษและถูกปกคลุมด้วยสารเคลือบ PVOH ซึ่งอาจทำ ให้ KP+BT ไม่สามารถดูดซับเอทิลีนได้ ในขณะที่ KP+NC นั้นภาพจาก SEM แสดงให้เห็นว่าอนุภาคของ NC ซึ่งมีการ ปรับปรุงผิวหน้าและหมู่ฟังก์ชั่นมีความสามารถในการยึดติดได้ดีทั้งที่บริเวณเส้นใยของกระดาษและที่ตัวสารเคลือบ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้ KP+NC สามารถดูดซับก๊าซเอทิลีนได้ จึงเลือกใช้ KP+NC ในการยืดอายุผลิตผลทางการเกษตรในการ ทดลองขั้นต่อไป การยืดอายุผลิตผลทางการเกษตรทำโดยนำมะเขือเทศพันธุ์ลูกท้อ (Lycopersicon esculentum Mill.) ที่มีระยะการบริบูรณ์ในช่วง breaker-turning มาห่อด้วย KP+NC และเปรียบเทียบกับการห่อด้วยกระดาษคราฟท์ที่ไม่ผ่านการเคลือบ (KP) และมะเขือเทศไม่มีการห่อด้วยกระดาษ (no paper wrapping, NP) เก็บรักษาที่ 10 ± 2°C แล้ว วัดการเปลี่ยนแปลงคุณภาพ ได้แก่ ค่าสี a*/b* value ความแน่นเนื้อปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ ค่า pH ปริมาณ กรดที่ไตเตรตได้ในรูปกรดซิตริก การสูญเสียน้ำหนัก และปริมาณกรดแอสคอบิก ตลอดระยะเวลาการเก็บจนกระทั่ง ผลไม้เกิดการเน่าเสีย จากผลการทดลองพบว่ามะเขือเทศที่เก็บใน KP+NC มีค่าความแน่นเนื้อ และปริมาณกรดที่ไตเตรตได้ในรูปกรดซิตริกลดลงช้ากว่ามะเขือเทศที่เก็บใน KPและ NC ตามลำดับ และยังช่วยชะลอการสูญเสียน้ำ หนัก และการเปลี่ยนแปลงของค่าสี a*/b* และกรดแอสคอบิก เมื่อพิจารณาผลการทดลองของ ค่าสี a*/b* ปริมาณ ของแข็งที่ละลายน้ำได้ และปริมาณกรดแอสคอบิก ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ก ารสุกของมะเขือเทศพบว่า มะเขือเทศใน NP, KP และ KP+NC มีการสุกอย่างสมบูรณ์เมื่อเก็บไว้นานประมาณ 15, 22 และ 33 วัน ตามลำดับ จึงสรุปได้ว่าการ เก็บมะเขือเทศในบรรจุภัณฑ์ KP+NC สามารถช่วยชะลอการสุกของมะเขือเทศโดยดูดซับเอทิลีนไว้ในโครงสร้างแบบมี รูพรุนของ porous nanoclay จึงมีศักยภาพช่วยยืดอายุการเก็บของผลิตผลการเกษตรได้