การพัฒนาต้นแบบแผ่นเส้นใยนาโนจากพอลิเมอร์เส้นใยธรรมชาติควบคุมการปล่อยไอระเหย เพื่อรักษาคุณภาพของผลผลิตสดผักและผลไม้ในบรรจุภัณฑ์

ระบบควบคุมการปล่อยไอระเหยในบรรจุภัณฑ์จัดเป็นเทคโนโลยี Active packaging (AP) หรือ Active MAP เป็นระบบควบคุมการปล่อยไอระเหยที่มีคุณสมบัติต้านการเจริญเชื้อจุลินทรีย์ และรักษาคุณภาพของผลผลิตสดผักและผลไม้ เช่น ไอระเหยของน้ำมันหอม โดยการนำเอาน้ำมันหอมระเหยเทลงใส่วัสดุที่เป็นตัวพา (carrier) ที่มักจะเป็นกระดาษ สำลี และไอระเหยของสารจะระเหยจากตัวพาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นผลให้ไอระเหยนั้นมีแนวโน้มที่จะหมดจากตัวพา และไม่เพียงพอต่อการควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ ในระหว่างช่วงเวลาเก็บรักษาที่ต้องการ เส้นใยนาโน (Nanofibers) ที่ผลิตด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง (Electrospinning) หรือเทคนิคการปั่นด้วยไฟฟ้าเป็นเส้นใยที่มีความละเอียดสูง มีอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงมากกว่า 1,000 เท่า เมื่อเทียบกับเส้นใยในระดับไมโครเมตร มีความเป็นรูพรุนสูง น้ำหนักเบา ทำให้สามารถส่งผ่านของเหลวหรือแก๊สได้ดี ส่งผลต่อสมบัติเชิงกลทั้งในด้านความแข็งแรงและความยืดหยุ่น (Nair et al., 2004) เส้นใยนาโนที่มีสมบัติเฉพาะตัวนี้จึงมีความเหมาะสมในการนำมาประยุกต์ใช้เป็นแผ่นตัวพาไอระเหยต่างๆสำหรับบรรจุภัณฑ์ผักและผลไม้สด จึงเป็นรูปแบบที่น่าสนใจในการพัฒนาเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอาหารในประเทศต่อไป การผลิตเส้นใยนาโนโดยวิธีการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิตเป็นกระบวนการผลิตเส้นใยที่มีประสิทธิภาพ และมีค่าใช้จ่ายน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเส้นใยนาโนด้วยวิธีอื่นๆ และมีคุณสมบัติของกระบวนการกักเก็บที่สามารถช่วยรักษาคุณภาพของสารออกฤทธิ์ไว้ได้นานกว่ากระดาษและวัสดุตัวพาอื่นๆ ทั้งนี้การผลิตเส้นใยนาโนโดยวิธีการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิตเป็นกระบวนการผลิตเส้นใยที่มีประสิทธิภาพ และมีค่าใช้จ่ายน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเส้นใยนาโนด้วยวิธีอื่นๆ และการใช้พอลิเมอร์จากธรรมชาติ เช่น ไคโตซาน เซลลูโลส เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งให้ผลดีสำหรับการผลิตเป็นแผ่นฟิล์มบริโภคได้ อย่างไรก็ตามพบว่าการผลิตเส้นใยระดับนาโนจากพอลิเมอร์ธรรมชาตินั้นมีอยู่น้อยมาก ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีแนวคิดจากการประยุกต์ใช้พอลิเมอร์ธรรมชาติเพื่อนำมาผลิตเป็นเส้นใยนาโนชนิดบริโภคได้โดยวิธีการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิต ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติเฉพาะของเส้นใยที่สร้างขึ้น คุณสมบัติที่สามารถสร้างข้อได้เปรียบให้กับเส้นใยนาโนบริโภคได้คือ สมบัติการยืดอายุการเก็บรักษาอาหาร การป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ เป็นคุณสมบัติเฉพาะที่สนใจศึกษา ประกอบกับองค์ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของกระบวนการกักเก็บที่สามารถช่วยรักษาคุณภาพของสารออกฤทธิ์ไว้ได้แม้อยู่ในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง เมื่อผนวกเข้าด้วยกัน

    นวัตกรรมนาโนเทคโนโลยีเข้าไปมีบทบาทเกี่ยวข้องกับทุกวงการ ไม่เพียงแต่วงการวัสดุ อิเล็คโทรนิค วิศวกรรม หรือแม้แต่การเกษตร สามารถประยุกต์ใช้นวัตกรรมเทคโนโลยีนาโนได้ทั้งสิ้น วัสดุขนาดนาโนสามารถผลิตได้ด้วยเทคนิคหลายประการ เส้นใยนาโนเป็นตัวอย่างที่ดีของการสร้างนวัตกรรมด้านนาโนเทคโนโลยี โดยการวิจัยนวัตกรรมเส้นใยนาโนมักกระทำให้รูปการปรับปรุงลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเส้นใยนาโน การใช้พอลิเมอร์ที่มีสมบัติพิเศษ เช่นมีความแข็งแรงทางกล แต่มีความยืดหยุ่น หรือมีสมบัติพองตัวได้เมื่อเปียกแต่ไม่ละลายน้ำ เป็นต้น นอกจากนั้นแล้ว นวัตกรรมเส้นใยนาโนยังสามารถวิจัยเกี่ยวกับการใช้เส้นใยนาโนเป็นระบบกักเก็บ และระบบนำส่งสารสำคัญเพื่อให้ไปถึงบริเวณเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามพบว่าองค์ความรู้ด้านเทคโนโลยีนาโน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีเส้นใยนาโนยังมีข้อจำกัดอยู่มาก เนื่องจากขาดเครื่องมือสร้างเส้นใย ซึ่งเป็นอุปกรณ์พื้นฐานสำหรับการวิจัยในประเด็นนี้ งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษากระบวนการผลิตเส้นใยนาโนบริโภคได้ที่สามารถควบคุมการปลดปล่อยไอระเหยจากน้ำมันหอมระเหยที่มีสมบัติป้องกันเชื้อจุลินทรีย์ ยืดอายุการเก็บรักษาผลผลิตสดเกษตร โดยใช้กระบวนการกักเก็บบนเส้นใยนาโนซึ่งเตรียมด้วยเทคนิคการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิต ทั้งนี้ผลสำเร็จของการวิจัยสามารถนำไปต่อยอดศึกษาเพิ่มเติมเพื่อผลิตเส้นใยนาโนบริโภคปลดปล่อยไอระเหยได้ในระดับอุตสาหกรรม