Development of food packaging films from poly(butylene succinate) coating with microcrystalline cellulose

Abstract

The objective of this work was to develop gas barrier properties of food packaging films which were biodegradable polymer. The food packaging films were prepared from poly(butylene succinate); PBS films coated with microcrystalline cellulose (MCC). The interfacial adhesion between MCC and PBS was improved by modification MCC with silane coupling agent (Silane). Three types of silane used to modify MCC were MTS, ATS and GPS. Each type of silane used to modification MCC were varied 1 and 3 %wt. of MCC. The results showed that the presence of silane on the MCC surface favored the dispersion of MCC in hydrophobic solution. The results showed that modified MCC had good compatibility with PBS and could be dispersed well in coating layer. Therefore, the PBS films coated with modified MCC had good gas barrier properties. However, gas barrier properties improvement by coating with MCC did not have impact on mechanical and thermal properties. The suitable coated film to prepare food packaging films was coated film with modified MCC by GPS at 3 %wt. Furthermore, the object of this work was to develop antibacterial properties of food packaging films. The food packaging films were prepared from PBS films coated with MCC which modified by addition of Lemongrass essential oils (LEOs). The content of LEOs used to modification MCC were varied 1, 3 and 5 %wt. of coating solution. The results showed that modified MCC had good antibacterial properties (against E.coli and S.aureus). The suitable coated film to improve antibacterial properties was coated film with modified MCC by LEOs at 5 %wt. However, antibacterial properties improvement by addition LEOs into MCC did not have impact on gas barrier, mechanical and thermal properties.

งานวิจัยมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งเตรียมจากพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตให้มีสมบัติการต้านทานการซึมผ่านของแก๊สที่ดีขึ้น โดยการเคลือบผิวด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงความเข้ากันได้กับพอลิบิวทิลีนซัคซิเนตด้วยสารเชื่อมประสานไซเลนแตกต่างกัน 3 ชนิดคือ MTS, ATS และ GPS ซึ่งแต่ละชนิดจะมีปริมาณการปรับปรุงคือ 1 และ 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของผลึกไมโครเซลลูโลส จากการศึกษาพบว่าผลึกไมโครเซลลูโลสที่ได้รับการปรับปรุงกระจายตัวได้ดีในสารละลายที่มีความไม่ชอบน้ำ จากการศึกษาฟิล์มที่ได้รับการเคลือบผิวด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงพบว่าผลึกไมโครเซลลูโลสยึดเกาะได้ดีกับพอลิบิวทิลีนซัคซิเนต และเกิดเป็นชั้นของผลึกไมโครเซลลูโลสแทรกอยู่ภายในชั้นของสารเคลือบ ด้วยเหตุนี้ฟิล์มที่ได้รับการเคลือบผิวด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงจึงมีสมบัติการต้านทานการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดีขึ้น ทั้งนี้เทคนิคการปรับปรุงสมบัติการซึมผ่านของแก๊สด้วยการเคลือบผิวไม่ส่งผลเสียต่อสมบัติเชิงกล และเสถียรภาพทางความร้อน ฟิล์มตัวอย่างที่มีสมบัติเหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาเป็นฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารคือฟิล์มที่ได้รับการเคลือบผิวด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงด้วย GPS ปริมาณ 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก นอกจากนี้งานวิจัยยังมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารให้มีสมบัติต้านทานแบคทีเรีย โดยการเติมน้ำมันหอมระเหยจากตะไคร้หอมที่มีปริมาณแตกต่างกันคือ 1, 3 และ 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของสารเคลือบ จากการศึกษาพบว่าฟิล์มที่ได้รับการเคลือบผิวด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงสามารถต้านทานแบคทีเรียชนิด E.coli และ S.aureus ได้ โดยปริมาณการปรับปรุงผลึกไมโครเซลลูโลสด้วยน้ำมันหอมระเหยเท่ากับ 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักสามารถต้านทานแบคทีเรียทั้ง 2 ชนิดได้ดีที่สุด ทั้งนี้การปรับปรุงสมบัติการต้านทานแบคทีเรียด้วยเทคนิคการเคลือบผิวฟิล์มด้วยผลึกไมโครเซลลูโลสซึ่งได้รับการปรับปรุงด้วยน้ำมันหอมระเหยไม่ส่งผลเสียต่อสมบัติการต้านทานการซึมผ่านของแก๊ส สมบัติเชิงกล และเสถียรภาพทางความร้อน