Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Effects of quinones and heat curing on properties of gelatin film
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
ธนจันทร์ มหาวนิช
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Food Technology (ภาควิชาเทคโนโลยีทางอาหาร)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีทางอาหาร
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.626
Abstract
งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของควิโนนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน และศึกษาผลของการบ่มสารละลายฟิล์มและการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมควิโนน ในขั้นตอนแรกของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นของควิโนนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน แปรชนิดของควิโนนเป็น 2 ชนิด คือ ไฮโดรควิโนน และพารา-เบนโซควิโนน และแปรความเข้มข้นของควิโนนเป็น 4 ระดับ (0.5, 1.0, 1.5 และ 3.0% โดยน้ำหนักของเจลาติน) พบว่าเมื่อความเข้มข้นของควิโนนเพิ่มขึ้นในช่วง 0.5-1.5% ฟิล์มเจลาตินมีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดเพิ่มสูงขึ้น แต่เมื่อความเข้มข้นของควิโนนเพิ่มเป็น 3.0% ฟิล์มเจลาตินกลับมีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดลดต่ำลง เมื่อเปรียบเทียบระหว่างชนิดของควิโนนพบว่าพารา-เบนโซควิโนนมีความสามารถในการปรับปรุงสมบัติเชิงกลของฟิล์มเจลาตินสูงกว่าไฮโดรควิโนน นอกจากนี้ยังพบว่าการเติมควิโนนมีผลสำคัญต่อสมบัติเชิงแสงของฟิล์มเจลาติน โดยฟิล์มที่เติมควิโนนมีค่า L* ลดลงในขณะที่ a* และ b* มีค่าเพิ่มขึ้น การเติมควิโนนส่งผลให้มุมสีมีค่าลดต่ำลงจนเข้าใกล้มุมสีของสีแดง นอกจากนี้ยังมีผลให้ความเข้มสีสูงขึ้นและความโปร่งใสลดลงเมื่อเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ไม่เติมควิโนน นอกจากนี้การเติมควิโนนยังทำให้สภาพให้ซึมผ่านของไอน้ำและความสามารถในการละลายน้ำของฟิล์มเจลาตินมีค่าลดลง ในขณะที่มุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นซึ่งแสดงให้เห็นว่าผิวฟิล์มมีสมบัติไม่ชอบน้ำมากขึ้น การติดตามพฤติกรรมการดูดความชื้นที่อุณหภูมิคงที่ 25ºC ของฟิล์มที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซควิโนนเข้มข้น 1.5% พบว่าตัวอย่างฟิล์มมีเส้นพฤติกรรมการดูดความชื้นชนิด type II และวอเตอร์แอกทิวิตีที่เปลี่ยนแปลงไปส่งผลต่อสมบัติเชิงกลของฟิล์มอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) การวิเคราะห์รูปแบบของแถบโปรตีนด้วยวิธี SDS-PAGE ยืนยันการเกิดการเชื่อมข้ามของโปรตีนในตัวอย่างที่เติมควิโนน นอกจากนี้จากการติดตามโดยเทคนิคทางฟูเรียร์แทรนสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปียังยืนยันการเกิดพันธะโควาเลนต์ C-N ในขั้นตอนที่สองของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของการบ่มสารละลายฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซควิโนนเข้มข้น 1.5% แปรอุณหภูมิการบ่มเป็น 3 ระดับ (45, 55 และ 65ºC) และระยะเวลาการบ่มเป็น 3 ระดับ (10, 20 และ 30 นาที) โดยทั่วไปพบว่าการบ่มสารละลายฟิล์มทำให้ฟิล์มที่ได้มีความต้านทานแรงดึงขาดเพิ่มสูงขึ้นและมีการยืดตัวถึงจุดขาดลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุมซึ่งเป็นฟิล์มที่เติมควิโนนชนิดเดียวกันแต่ไม่มีขั้นตอนการบ่มสารละลายฟิล์ม นอกจากนี้ยังพบว่าการบ่มสารละลายฟิล์มทำให้ฟิล์มที่ได้มีความสว่างและความโปร่งใสลดลงและมีความเข้มสีเพิ่มขึ้น การบ่มสารละลายฟิล์มด้วยภาวะที่ไม่รุนแรงไม่มีผลสำคัญต่อสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำ ในขณะที่การบ่มที่ภาวะรุนแรง (ได้แก่ อุณหภูมิสูง และ/หรือ ระยะเวลายาวนาน) ทำให้สภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำและมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีค่าลดต่ำลง นอกจากนี้ยังพบว่าฟิล์มที่ผลิตโดยมีขั้นตอนการบ่มสารละลายฟิล์มมีความสามารถในการละลายน้ำลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุม การเกิดพันธะไดซัลไฟด์ยืนยันได้จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิครามานสเปกโทรสโกปี โดยพบพีคในช่วงรามานชิฟท์ที่เกี่ยวข้องกับการยืดของพันธะ S-S ในขั้นตอนที่สามของงานวิจัยเป็นการศึกษาผลของการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาตินที่เติมไฮโดรควิโนนและพารา-เบนโซ ควิโนนเข้มข้น 1.5% แปรอุณหภูมิการบ่มเป็น 3 ระดับ (45, 55 และ 65ºC) และระยะเวลาการบ่มเป็น 3 ระดับ (60, 180 และ 300 นาที) พบการเปลี่ยนแปลงในทำนองเดียวกันกับการบ่มสารละลายฟิล์มด้วยความร้อน กล่าวคือตัวอย่างที่มีการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนมีความต้านทานแรงดึงขาดเพิ่มขึ้นและมีการยืดตัวถึงจุดขาดลดลง นอกจากนี้ยังพบว่าแผ่นฟิล์มที่บ่มด้วยความร้อนมีความสว่างและความโปร่งใสลดลง ในขณะที่มีความเข้มสีเพิ่มขึ้น รวมทั้งมีสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำและความสามารถในการละลายน้ำลดต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ผลิตโดยไม่มีการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อน ในขณะที่มุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวฟิล์มมีค่าเพิ่มขึ้นในแผ่นฟิล์มที่บ่มด้วยความร้อน ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าควิโนนรวมทั้งการบ่มสารละลายฟิล์มและการบ่มแผ่นฟิล์มด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลของฟิล์มเจลาตินได้โดยเพิ่มการเชื่อมข้ามโปรตีนด้วยพันธะโควาเลนต์
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
The objectives of this study were to investigate the effect of quinones on properties of gelatin film and to investigate the effect of heat curing of film-forming solution and heat curing of dried film on the properties of quinone-added gelatin films. In the first part of the study, the effect of type (hydroquinone and p-benzoquinone) and concentration (0.5, 1.0, 1.5 and 3.0% by weight of gelatin) of quinones on gelatin film properties was examined. Tensile strength and elongation at break were found to increase as quinone concentration increased in the range of 0.5-1.5%, but at the quinone concentration of 3.0%, tensile strength and elongation at break became decreasing. p-Benzoquinone was shown to be more efficient in improving mechanical strength of gelatin film than hydroquinone. In addition, quinone incorporation posed a significant effect on optical properties of gelatin film. The quinone-treated films exhibited a decrease in L*, with an increase in a* and b*. A decrease in hue angle was observed, with a value approaching the angle of red hue. Quinone addition also caused an increase in chroma and a decrease in transparency, as compared to the control. A decrease in water vapor permeability and water solubility was demonstrated upon adding quinone, while contact angle between water droplet and the film surface became increase, indicating an increase in hydrophobicity of the film surface. Regarding to moisture sorption behavior, the films added with 1.5% hydroquinone and 1.5% p-benzoquinone displayed type II isotherm. Water activity was found to significantly affected mechanical properties of the films (p≤0.05). Protein cross-linking was evidenced by the SDS-PAGE protein pattern. C-N covalent bond formation was also confirmed by FT-IR technique. In the second part of the study, the effect of temperature (45, 55 and 65°C) and time (10, 20 and 30 minutes) of heat curing of film-forming solution on properties of the films containing 1.5% hydroquinone and 1.5% p-benzoquinone was investigated. Heat curing of the film-forming solution rendered a film with increasing tensile strength and decreasing elongation at break. Heat curing of the film-forming solution yield a film with lower lightness and transparency, but greater chroma. Heat curing under mild conditions had no significant effect on water vapor permeability while more severe conditions (i.e., at higher temperature and/or for a longer time) resulted in a decrease in water vapor permeability and contact angle. Heat curing of the film-forming solution produced a film with lower water solubility. Disulfide bond formation was attested by Raman spectroscopy technique in which the heat-cured samples displayed spectral peak in the S-S stretching region. In the third part of the study, the effect of temperature (45, 55 and 65°C) and time (60, 180 and 300 minutes) of heat curing of dried film on properties of quinone-added gelatin film was explored. Similar results to the heat curing of the film-forming solution were observed. Heat curing of dried film did improve tensile strength while lowered elongation at break. Heat cured of dried film also induced a decrease in lightness and transparency while the chroma became increasing. Water vapor permeability and water solubility of the heat-cured films were lower when compared to the control. On the other hand, the contact angle became increasing. This research suggested that quinone cross-linking as well as heat curing of either film-forming solution or dried film could improve mechanical strength of gelatin film by inducing protein covalent cross-link.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
กุศลินกุล, ภารวี, "ผลของควิโนนและการบ่มด้วยความร้อนต่อสมบัติของฟิล์มเจลาติน" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1116.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1116