การพัฒนาฟิล์มเคลือบอนุภาคแอคทีฟนาโนเพื่อเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์และความปลอดภัยทางอาหาร

การปนเปื้อนของแบคทีเรียก่อโรคในอาหารและผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร เช่น แบคทีเรียแคมไพโรแบคเตอร์, ซัลโมเนลลา, ลิสทีเรีย โมโนไซโตจีเนส รวมถึงแบคทีเรียชนิดอื่นๆ แบคทีเรียเหล่านี้ก่อให้เกิดการเน่าเสียของอาหารและ/หรือการเสื่อมสภาพของอาหารในสิ่งแวดล้อมระบบเปิด ซึ่งสามารถปนเปื้อนและเจริญเติบโตบนผิวสัมผัสของอาหารผ่านรูพรุนของพอลิเมอร์ฟิล์มในระหว่างการขนส่งและการเก็บอาหารในคลังสินค้าได้

          วิธีการดั้งเดิม เช่น การแช่แข็ง การแช่เย็น การหมัก การอบแห้ง การใช้สารกันบูดต่างๆ และการใช้ความร้อน เป็นวิธีการยืดอายุ การเก็บรักษาและ/หรือการถนอมอาหาร ทั้งนี้เพื่อให้อาหารคงสภาพได้นานขึ้น

          ปัจจุบันมีการพัฒนาบรรจุภัณฑ์แอคทีฟหรือบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ เพื่อลดการเกิดออกซิเดชันและเพื่อคงสภาพอาหารจากสิ่งแวดล้อมนั้นๆ โดยสามารถช่วยยืดอายุอาหารให้อยู่ได้นานขึ้นจากการมีคุณสมบัติดูดซับออกซิเจน ความชื้น หรือเอทีลีน หรือให้สามารถต้านการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้

          การพัฒนาบรรจุภัณฑ์แอคทีฟที่มีคุณสมบัติต้านการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย มีการใช้วัสดุทั้งจากสารสกัดจากธรรมชาติและสารเคมีสังเคราะห์เพื่อให้สามารถเคลือบผลิตภัณฑ์อาหารได้โดยตรง อย่างไรก็ตามการใช้วัสดุดังกล่าวยังคงมีข้อจำกัดบางประการ เช่น สารที่ใช้เคลือบบนผลิตภัณฑ์อาหารไม่สามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อแบคทีเรียอันเนื่องมาจากการทำปฏิกิริยากันระหว่างสารต้านแบคทีเรียและอาหารก่อนจะออกฤทธิ์ในการต้านการเจริญของเชื้อแบคทีเรีย หรือสารที่ใช้เคลือบบนผลิตภัณฑ์อาหารส่งผลให้อาหารมีสี กลิ่น หรือรสสัมผัสที่เปลี่ยนไป อย่างไรก็ตามการใช้สารสกัดจากธรรมชาติดังที่กล่าวมาจะมีข้อดีในเรื่องของความปลอดภัย แต่สารสกัดจากธรรมชาติไม่ว่าจะได้มาจากพืชหรือสัตว์ยังคงมีข้อจำกัดในเรื่องของแหล่งทรัพยากรที่ต้องมีอย่างเพียงพอเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิตที่เพิ่มขึ้น

          ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายในการพัฒนาฟิล์มเคลือบอนุภาคแอคทีฟนาโนให้มีคุณสมบัติต้านการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย โดยอาศัยหลักการของกลไกการกระตุ้นให้เซลล์แบคทีเรียที่ปนเปื้อนบนพื้นผิวสัมผัสของฟิล์ม ให้อยู่ในสภาวะ oxidative stress ด้วยอนุมูลอิสระที่ปลดปล่อยมาจากอนุภาคนาโนหลังจากถูกกระตุ้นด้วยแสง เมื่ออนุมูลอิสระแพร่ผ่านชั้นของฟิล์มพอลิเมอร์ และเข้าสู่เซลล์ผ่านโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียเป็นจำนวนมากจนเซลล์ไม่สามารถคงสภาวะสมดุลภายในได้  อนุมูลอิสระเหล่านี้จะไปกระตุ้นให้การเกิดการแสดงออกของโปรตีนในกลุ่ม stress protein เพิ่มขึ้นภายในไซโทพลาสซึมชองเซลล์ และส่งผลต่อการทำลายองค์ประกอบต่างๆ ภายในเซลล์ ได้แก่ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ โปรตีนและไลพิด ทำให้เกิดการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียบนผิวสัมผัสของฟิล์มได้ โดยฟิล์มเคลือบอนุภาคนาโนที่จะพัฒนาขึ้นดังกล่าวจะมีการศึกษาคุณสมบัติในการต้านการเจริญของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในอาหาร 2 ชนิด คือ เชื้อซัลโมเนลลา ไทฟิมิวเรียม (แบคทีเรียแกรมลบ) และเชื้อสแตฟิโลค็อกคัส ออเรียส (แบคทีเรียแกรมบวก) รวมถึงศึกษาส่วนประกอบและคุณลักษณะทางกายภาพที่เหมาะสม เพื่อเป็นข้อมูลของเทคโนโลยีฐานที่จะสามารถช่วยส่งเสริมมาตรฐานคุณภาพอาหารปลอดภัยในผลิตภัณฑ์อาหารและการเกษตร และสร้างมูลค่าให้กับฟิล์มห่ออาหารให้เป็นบรรจุภัณฑ์แอคทีฟที่มีคุณสมบัติพิเศษ รวมถึงสร้างความมั่นใจให้แก่ผู้บริโภคจากผลิตภัณฑ์อาหารและการเกษตรที่มีความปลอดภัยทางอาหารมากขึ้น