การเตรียมและการประยุกต์ใช้ฟิล์มอัจฉริยะที่ทำจากโซเดียมอาจิเนตและคาร์บอกซิลเมททิล เซลลูโลสร่วมกับแอนโทไซยานินที่ได้จากข้าวมีสี

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ยัซมีน ตาเหร์, ฟาติน เทพลักษณ์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

วีรยา ตรีวรรณจุฑา

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

บรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ (Smart packaging ) ทำหน้าที่ตรวจวัดสภาพของอาหารในบรรจุภัณฑ์แบบเรียลไทม์ เป็นสัญญาณที่บ่งบอกถึงความสดใหม่ หรือการหมดอายุของผลิตภัณฑ์ เสมือนเป็นสื่อกลางระหว่างอาหารและผู้บริโภค ทำให้ผู้ผลิตมีความน่าเชื่อถือและเป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะในหลากหลายจุดประสงค์ เช่น ตรวจจับ CO2 , ตรวจจับแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค และวัดค่า pH เพื่อให้ทราบความถึงความสดใหม่ของอาหาร เป็นต้น

ในกระบวนการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์อาหารทะเลนั้น มีการสร้างไนโตรเจนที่ระเหยได้ในปริมาณมาก (TVN) ซึ่งก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสิงแวดล้อมในบรรจุภัณฑ์ pH indicator colorimetric films จึงสามารถใช้เป็นส่วนประกอบของบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะที่สามารถตรวจสอบความสดของผลิตภัณฑ์อาหารทะเลได้ pH indicators films ประกอบด้วยสองส่วนที่สำคัญ ได้แก่ สารขึ้นรูปฟิลม์และสารสีที่ไวต่อค่า pH สำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร สารสีที่ใช้ควรเป็นสารที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือเป็นสารสีจากธรรมชาติ เช่น anthocyanins carotenoids chlorophylls เพื่อความปลอดภัยของผู้บริโภค

Anthocyanins เป็นสารสีจากธรรมชาติมีคุณสมบัติเป็นสารที่ไวต่อค่า pH ในสภาพที่เป็นกรดจะทำให้แอนโทไซยานินมีสีแดง ในสภาพที่ค่อนข้างเป็นกลางจะทำให้มีสีม่วง และเมื่อสภาพเป็นเบสจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เป็นสารสีที่พบได้ทั่วไปในดอกไม้ ผลไม้บางชนิด ที่มีสีตั้งแต่สีแดงถึงน้ำเงินเข้ม รวมถึงในข้าวมีสี ข้าวเป็นสินค้าเกษตรส่งออกหลักของประเทศที่ครอบคลุมพื้นที่เพาะปลูกมากที่สุด โดยข้าวที่มีรงควัตถุสะสมอยู่ในส่วนเมล็ดข้าวบริเวณเยื่อหุ้มเมล็ดชั้นในจะเรียกว่า ข้าวมีสี ข้าวสีธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นสีดำ สีแดง และสีม่วงเข้ม แอนโทไซยานินและโปรแอนโทไซยานิดินที่อยู่ในฟลาโวนอยด์จากพืชถือเป็นส่วนประกอบสำคัญที่พบในข้าวสีดำ สีแดง และสีม่วง

ในส่วนของสารที่ให้ฟิลม์ขึ้นรูปนั้นมีความสำคัญเช่นเดียวกัน เพราะอาจส่งผลต่อความไวของสีและความคงตัวของแอนโทไซยานิน โซเดียมอัลจิเนต (SA) เป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับฟิล์มที่รับประทานได้ โดยมีคุณสมบัติคือความยืดหยุ่นและความโปร่งใส เป็นสารไฮโดรคอลลอยด์ (hydrocolloid) ที่ทำให้อาหารที่ถูกผสมมีลักษณะข้นและหนืดขึ้นจนถึงเป็นเจล ซึ่งเป็นเจลที่ทนต่อความร้อน(thermoirreversible gel) จัดอยู่ในสารประเภทเดียวกับพวกผงวุ้น เจลาติน และแป้ง สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ได้จัดประเภทโซเดียมอัลจิเนตเกรดอาหารเป็น GRAS (generally regarded as safe ) โดยทั่วไปถือว่าปลอดภัย ขณะเดียวกันคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือ CMC ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลส เมื่อละลายน้ำจะใส ไม่มีสี ไม่เป็นอันตราย มีความคงตัวในสภาวะที่มีความเป็นกรด-ด่าง อีกทั้งมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปเป็นฟิลม์ได้ดี

ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงสนใจสกัดสารแอนโทไซยานินจากข้าวมีสีจากสายพันธ์ุต่างๆ เพื่อนำมาเตรียมเป็นฟิล์มอัจฉริยะที่ทำจากโซเดียมอาจิเนตและคาร์บอกซิลเมททิลเซลลูโลสร่วมด้วย รวมทั้งทดสอบสมบัติของฟิลม์ที่ได้ และนำไปประยุกต์ใช้ในการทดสอบคุณภาพของอาหารทะเล