Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Formation of tapioca starch–gelatin nanogel by irradiation for essential oil encapsulation
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
อินทาวุธ สรรพวรสถิตย์
Second Advisor
ประณัฐ โพธิยะราช
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.2021.1232
Abstract
นาโนเจลคือพอลิเมอร์ที่เกิดการเชื่อมขวางภายใน และระหว่างโมเลกุลโดยสามารถเกิดได้จากวิธีการทางกายภาพ เคมี และวีธีการใหม่อย่างการฉายรังสี โดยนาโนเจลสามารถเกิดได้จากพอลิเมอร์หลายชนิด ทั้งพอลิเมอร์จากธรรมขาติและพอลิเมอร์จากการสังเคราะห์ มีการประยุกต์ใช้นาโนเจลในทางอาหาร โดยใช้สมบัติเฉพาะตัวของนาโนเจลทั้งด้านสัณฐานวิทยา สมบัติทางเคมีกายภาพ และสมบัติการกักเก็บของนาโนเจล ในการศึกษานี้เพื่อศึกษาการเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสีด้วยลำอิเล็กตรอน โดยหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการเกิดนาโนเจลด้วย response surface methodology (RSM) กำหนดตัวแปรเป็นค่าการเชื่อมขวาง (DC) และความคงตัวต่อความร้อน (TD) โดยแปรอัตราส่วนของแป้งมันสำปะหลัง-เจลาติน (1:9-9:1) ความเข้มข้นของสารผสม (10-40 mg/ml) และปริมาณรังสีดูดกลืน (10-40 kGy) พบว่าสภาวะที่เหมาะสมในการเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินคือที่อัตราส่วน 1:1 ที่ความเข้มเข้นของสารผสมที่ 25 mg/mL และฉายรังสีที่ 25 kGy ศึกษาสมบัติทางสัณฐานวิทยาของนาโนเจลที่ได้ด้วยภาพจากกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด (SEM) กล้องจุลทรรศน์แบบส่องผ่าน (TEM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) และพบว่าโมเลกุลของแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินมีการเชื่อมติดกันอันเนื่องจากการเกิดการเชื่อมขวาง และขนาดของโมเลกุลมีขนาดเล็กลงจนถึงระดับนาโนเมตรหลังจากการฉายรังสี วิเคราะห์สมบัติทางเคมีของนาโนเจลที่ได้ด้วยวิธี Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) และพบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงหมู่ฟังก์ชันของแป้งมันสำปะหลังและเจลาติน แต่มีการเพิ่มขึ้นของหมู่ hydroxyl ที่เกิดจากปฏิกิริยา radiolysis และการเพิ่มขึ้นของพันธะเชื่อมขวาง ต่อมาจึงศึกษาสมบัติของการกักเก็บน้ำมันหอมระเหยของนาโนเจลที่ได้ โดยการวัดประสิทธิภาพของการกักเก็บ (LE) ผลได้ของการกักเก็บ ความสามารถในการละลาย และปริมาณสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยที่กักเก็บในนาโนเจล เมื่อเปรียบเทียบสมบัติของวิธีการกักเก็บโดยแปรสัดส่วนของ นาโนเจล:น้ำมันหอมระเหยตะไคร้ พบว่าที่สัดส่วน 2:1 มีสมบัติการกักเก็บดีที่สุด และสามารถควบคุมการปลดปล่อยของสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยตะไคร้ ได้แก่ geranial, neral, geraniol, linalool, geranyl acetate และ citronellol ไว้ได้ดีที่สุด นาโนเจลยังสามารถเพิ่มความคงทนต่อความร้อน และยืดอายุการเก็บรักษาของน้ำมันหอมระเหยโดยกักเก็บภายในนาโนเจล พบว่าสามารถรักษาปริมาณของสารระเหยสำคัญของน้ำมันหอมระเหยไว้ได้หลังจากผ่านการให้ความร้อน และระหว่างเก็บรักษาเมื่อเทียบกับน้ำมันหอมระเหยปกติ โดยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บรักษา มีเพียงลักษณะปรากฏของผงนาโนเจลที่กักเก็บน้ำมันหอมระเหยเท่านั้น จึงสามารถสรุปได้ว่า สามารถสังเคราะห์นาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสี และสามารถหาสภาวะที่เหมาะสมได้ด้วยวิธี RSM และนาโนเจลยังสามารถกักเก็บน้ำมันหอมระเหยไว้ได้ อีกทั้งยังสามารถปกป้องและยืดอายุสารสำคัญชองน้ำมันหอมระเหยจากสิ่งแวดล้อม จึงสามารถนำนาโนเจลนี้ไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารได้อย่างหลากหลาย
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Nanogels are cross-linked polymeric particles from physical, chemical, and novel processes as irradiation. It can be formed from various natural or synthetic polymers. In food, there is potential to use nanogels due to their unique properties, including morphological characteristics, physicochemical properties, and encapsulation characteristics. This study investigated the formation of nanogel from tapioca starch (TAP) and gelatin (GEL) by electron beam (E-beam) irradiation. The optimum condition can be measured by response surface methodology (RSM) using degree of crosslink (DC) and degradation temperature (TD) as dependent variables, while ratio of TAP:GEL (1:9-9:1), mixture of TAP-GEL concentration (10-40 mg/mL), and irradiation dose (10-40 kGy) were used as independent variables. It was found that nanogels can be formed from the optimum conditions: ratio of TAP:GEL at 1:1, concentration at 25 mg/mL, and irradiation dose at 25 kGy. The nanogels were then investigated in their morphological and chemical properties. The morphology as evidenced by the scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), and the atomic force microscope (AFM) micrographs showed crosslinking between TAP and GEL molecules and the reduction of particle size to nanometer particles after irradiation. The Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) spectra illustrated that the functional groups of TAP and GEL were not changed after irradiation, while the increase of hydroxyl groups and crosslinking bond were observed. The encapsulation efficiency of nanogel with Lemongrass essential oil (LEO) was investigated by measurement of loading efficiency (LE), yield, solubility, and release capacity. The different ratios of nanogel: LEO was compared and found the optimum ratio of encapsulated nanogels is 2:1 which exhibited maximum LE, yield, and solubility and the release of major volatile compounds, including geranial, neral, geraniol, linalool, geranyl acetate and citronellol, was better controlled. Moreover, the volatile compounds released from nanogels were measured while heat treatment and storage and found that the nanogel also improves heat stability prolong the storage time compared to essential oil. The changes during storage only appearance of the encapsulated nanogels. It can be concluded that the optimum condition of nanogel formation from E-beam irradiated TAP and GEL was successfully carried out by RSM. Nanogel could encapsulate LEO to protect the release of volatile compounds and can protect and prolong the essential compounds from environment which can be apply in various food industries.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ขาวสุวรรณ์, อภิชญาดา, "การเกิดนาโนเจลจากแป้งมันสำปะหลังและเจลาตินด้วยการฉายรังสีสำหรับการกักเก็บน้ำมันหอมระเหย" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 10495.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/10495