แผ่นไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าดัดแปร

บทความนี้ผู้เขียนขอกล่าวถึงตัวเขื่อมไขว้ (cross-linking agent) สำหรับแผ่นไหมไฟโบรอินและแป้งข้าวเจ้าที่ค้างไว้ในคราวที่แล้ว ขณะที่ผู้เขียนทำวิทยานิพนธ์ได้ค้นหาในเอกสารงานวิจัยพบว่าสารเคมีชนิดหนึ่งที่นิยมใช้เป็นตัวเชื่อมไขว้ในอุตสาหกรรมอาหารของอเมริกา คือไตรโซเดียมไตรเมตาฟอสเฟต (Trisodium trimetaphosphage, STMP) สารเคมีชนิดนี้เป็นตัวเชื่อมไขว้ที่นิยมใช้กับพอลิแซคคาไรด์ที่มีหมู่ O-H เช่น starch, guar gum และ hyaluronic acid เป็นต้น [1]

สำหรับ STMP สามารถเกิดการเชื่อมไขว้ได้ดีเมื่ออยู่ในสภาวะในสารละลายที่เป็นเบส โดย STMP (รูปที่ 1(ก)) จะเกิดปฏิกิริยาโดยการเปิดวงแหวนเบนซีนด้วยสารละลายเบส ซึ่งจะได้ไตรโซเดียมไตรพอลิฟอสเฟต (trisodiumtripolyphosphate, STPP) ดังรูปที่ 1(ข) เมื่อ STPP ถูกเปิดวงแล้วหมู่ฟอสเฟตที่ได้จะสามารถเกิดการเชื่อมไขว้กับหมู่ O-H ทำให้ได้แป้งที่มีคุณสมบัติไม่ละลายน้ำ [2]

รูปที่ 1 (ก) โครงสร้างของ STMP (ข) กระบวนการทำปฏิกิริยาของ STMP ในสารละลายเบส [2]

สำหรับไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าดัดแปรด้วย STMP จากงานของผู้เขียน [3] ที่ตั้งสมมติฐานไว้ว่า STMP จะเชื่อมกับหมู่ O-H ของแป้งข้าวเจ้าเป็นหลัก และเชื่อมกับหมู่ N-H, C=O และหมู่ R (ที่มี O-H อยู่) ของไหมไฟโบรอิน ในที่นี้เราสามารถตรวจสอบปริมาณการเชื่อมไขว้ไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้ากับไตรโซเดียมไตรเมตาฟอสเฟตได้ โดยใช้สารละลายเมธิลีนบลู (methylene blue, MB) ซึ่งประจุมีความเป็นบวกสูงซึ่งจะไปจับกับประจุลบของหมู่ฟอสเฟต [1] เป็นหลัก และนำแผ่นฟิล์มผสมมาแช่ในสารละลาย MB ที่เวลาที่เหมาะสม หลังจากนั้นทำการตรวจสอบด้วยเครื่อง UV-Vis spectrophotometer เพื่อหาปริมาณการดูดซับที่ความยาวคลื่นสูงสุดของ MB ที่ 665 nm สำหรับแผ่นไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าดัดแปรด้วย STMP ที่ปริมาณต่าง ๆ จะมีการดูดซับ MB ได้มากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับแผ่นแป้งข้าวเจ้าธรรมดา ดังแสดงผลลัพธ์ในรูปของปริมาณของ crosslinking density ซึ่งมีความสัมพันธ์กับค่าการดูดกลืนแสงของ MB ที่ถูกดูดซับด้วยไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าดัดแปรด้วย STMP เทียบกับ ไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้า (RMBads) ดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 ความสัมพันธ์ค่าการดูดกลืนแสงของเมทิลีนบลู (RMBads) () และความหนาแน่นของการเชื่อมไขว้ (crosslinking density) (▲) ของแผ่นไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าที่ดัดแปรด้วย STMP ที่ปริมาณต่าง ๆ [4]

เอกสารอ้างอิง

[1] Dulong, V.; Lack, S.; Le Cerf, D.; Vannier, J. P.; Muller, G., Hyaluronan-based hydrogels particles prepared by crosslinking with trisodium trimetaphosphate: synthesis and characterization. Carbohydr. Polym., 2004, 57, 1–6.

[2] Lack, S.; Dulong, V.; Picton, L.; Le Cerf, D.; Condamine, E., High-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy studies of polysaccharides crosslinked by sodium trimetaphosphate: a proposal for the reaction mechanism. Carbohydr. Res., 2007, 342, 943–953.

[3] Racksanti, R.; Janhom, S.; Punyanitya, S.; Watanesk, R.; Watanesk, S. Crosslinking density of silk fibroin - rice starch hydrogels modified with trisodium trimetaphosphate. Appl. Mech. Mater., 2014, 446-447, 366-372.

[4] Anucha Racksanti. Preparation and characterization of novel biodegradable blend from silk fibroin and rice starch. Doctor of Philosophy in Chemistry, Department of Chemistry, Faculty of Science, Chiang Mai University, 2014.