Study and preparation of PLA/PEG blended films incorporated with antimicrobial agent for prolonging shelf-life of mushroom

Abstract

The aim of this research is to develop biodegradable polymer as poly(lactic acid),PLA for mushroom shelf life extension packaging. There are 4 parts : the first part is the determination on plasticizer as poly(ethylene glycol),PEG addition at 5, 10, 20 and 30%wt. Then is to study on PLA/PEG10 incorporated with chain extender (Joncryl ADR) at 1.00, 1.25 and 1.50 phr to act as compatibilizer of PLA and PEG. Polymer blends were processed via twin screw extruder and blended films were molded with cast film extrusion. PEG addition at 20%wt improved the flexibility of PLA. In contrast, the strength of blended films and melt strength of PLA were dramatically decreased. The incorporation of ADR increased the process ability and flexibility of PLA/PEG10 blended film. An active packaging was made with added antimicrobial and antioxidation agent as grape seed extract (GSE) together with PLA-g-MA to act as compatibilizer of GSE and polymer blend. Therefore, the third and last part were to study the impact of PLA-g-MA content at 0, 3, 6, 9 and 12% by weight and GSE content at 1, 2, 3 and 4 phr on to PLA/PEG10/ADR1.25 blended film respectively. The incorporation of PLA-g-MA 3% by weight and GSE 4 phr on PLA/PEG10/ADR1.25 blended film had shown good mechanical properties and effective antimicrobial and anti-oxidation activity. In conclusion, PLA/PEG10/ADR1.25 blended film illustrated good mechanical, rheological and gas transmission properties. The addition of GSE 4 phr and PLA-g-MA 3% by weight revealed effective antimicrobial and anti-oxidation activity which extend shelf life of straw mushroom(Volvariella volvacea) for 5 days.

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นพัฒนาพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดพอลิแลคติกแอซิด (PLA) เพื่อใช้เป็นบรรจุภัณฑ์สำหรับยืดอายุเห็ด โดยแบ่งออกเป็น 4 ตอน ตอนที่ 1 ศึกษาการเติมสารพลาสติไซเซอร์ชนิดพอลิเอทิลีนไกลคอล (PEG) ที่ 5, 10, 20 และ 30% โดยน้ำหนัก และตอนที่ 2 ศึกษาการเติมสารขยายสายโซ่ชนิด Joncryl ADR ที่ 1.00, 1.25 และ 1.50 phr ใน PLA/PEG10 เพื่อเพิ่มความเข้ากันได้ระหว่าง PLA และ PEG โดยพอลิเมอร์ผสมจะถูกเตรียมผ่านกระบวนอัดรีดและขึ้นรูปฟิล์มด้วยวิธีการอัดรีดฟิล์ม พบว่า PEG ส่งผลให้ฟิล์มผสมสามารถประพฤติตัวแบบยืดหยุ่นได้ที่การเติม PEG 20% โดยน้ำหนัก แต่ความแข็งแรงของฟิล์มผสมและความแข็งแรงของพอลิเมอร์หลอมเหลวลดลงอย่างมาก ตอนที่ 2 การศึกษาอิทธิพลของ ADR พบว่า ADR ส่งผลให้ความสามารถในการขึ้นรูปดีขึ้น และฟิล์มผสม PLA/PEG สามารถประพฤติตัวแบบยืดหยุ่นได้ที่การเติม PEG 10% โดยน้ำหนัก เมื่อเติม ADR ที่ 1.25 และ 1.50 phr แสดงให้เห็นว่า PLA/PEG มีความเข้ากันได้มากขึ้นและแสดงสมบัติเชิงกล สมบัติด้านการไหล และสมบัติการซึมผ่านของแก๊สที่ดีที่สุดเมื่อเติม ADR 1.25 phr การปรับปรุงฟิล์มผสมของ PLA/PEG/ADR ให้เป็น Active packaging ด้วยการเติมสารยังยั้งเชื้อแบคทีเรียและต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันชนิดน้ำมันสกัดเมล็ดองุ่น (GSE) โดยมี PLA-g-MA ทำหน้าที่เพิ่มความเข้ากันได้ระหว่าง GSE และพอลิเมอร์ผสม โดยในตอนที่ 3 และ 4 คือการศึกษาอิทธิพลของการเติม PLA-g-MA ที่ปริมาณ 0, 3, 6, 9 และ 12% โดยน้ำหนัก และอิทธิพลของ GSE ที่ 1, 2, 3 และ 4 phr ตามลำดับ ต่อฟิล์มผสม PLA/PEG10/ADR1.25 พบว่าการเติม PLA-g-MA 3% โดยน้ำหนัก และ GSE 4 phr ในพอลิเมอร์ผสม PLA/PEG10/ADR1.25 ส่งผลให้ฟิล์มมีสมบัติเชิงกลที่ดี และมีประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียและต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากที่กล่าวมานี้สามารถสรุปได้ว่าฟิล์ม PLA/PEG10/ADR1.25 แสดงสมบัติเชิงกล สมบัติการไหล และการซึมผ่านของแก๊สที่ดีที่สุด และเมื่อเติม GSE 4 phr กับ PLA-g-MA 3% โดยน้ำหนัก ฟิล์มผสมสามารถยับยั้งเชื้อแบคทีเรียและต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาคุณภาพของเห็ดฟางได้นาน 5 วัน