บุญรักษ์  กาญจนวรวณิชย์
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

 ภาพจาก http://www.diytrade.com/china/4/products/393998/Thai_Jasmine_Hom_Mali_Rice.html

      ทุกคนทราบดีกว่า ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีประโยชน์หลายอย่าง ทั้งเป็นก๊าซที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในโลกเกือบทั้งหมด ทั้งช่วยให้การเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ และใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลาย อย่างไรก็ตามในบางอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมอาหาร เมื่อก๊าซออกซิเจนจากบรรยากาศรวมตัวกับไขมันไม่อิ่มตัวในอาหารจะทำให้เกิดกลิ่นเหม็นหืน อีกทั้งยังเป็นก๊าซที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตที่ทำลายผลิตผลทางการเกษตรและอาหารต่างๆ

ภาพจาก http://www.wannapholtrading.com/eng/food1.php

ข้าวสาร/ ข้าวกล้อง
       ข้าวสารและข้าวกล้องเป็นผลิตผลการเกษตรอีกกลุ่มที่ต้องเก็บรักษาเพื่อรอจำหน่ายและบริโภคเช่นกัน ปัจจุบันข้าวสารและข้าวกล้องที่จำหน่ายในห้างสรรพสินค้าหรือร้านสะดวกซื้อต่างๆ มักอยู่ในรูปข้าวสารบรรจุถุงพลาสติกโพลิเอทิลีน (polyethylene, PE) ปัญหาที่มักพบระหว่างการเก็บรักษาข้าวสารในถุงพลาสติก คือ แมลง และการเสื่อมคุณภาพของข้าว โดยเฉพาะข้าวกล้องซึ่งจะเกิดกลิ่นเหม็นหืนขึ้นหากเก็บเป็นเวลานาน เนื่องจากเอนไซม์ต่างๆ ที่อยู่ในข้าวเร่งให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolysis) ระหว่างกรดไขมันไม่อิ่มตัวในข้าวกับออกซิเจนในอากาศกลายเป็นกรดไขมันอิสระ และสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อจากการทำงานของเอนไซม์ชนิดไลพอกซีจิเนส
 

ตัวมอดบนเมล็ดข้าว
ภาพจาก http://www.forestryimages.org/browse/detail.cfm?imgnum=5389312

      ดังนั้นเมื่อข้าวกล้องไม่ผ่านการถนอมคุณค่าตามหลักวิชาการ หลังจากกะเทาะเปลือก ข้าวจะเสื่อมสภาพลงเรื่อยๆ จนเกิดกลิ่นหืน แม้จะบรรจุในภาชนะพิเศษ หรือในถุงสุญญากาศก็ตาม นอกจากนี้มอดหรือแมลงในถุงบรรจุข้าวก็เป็นอีกตัวแปรหนึ่งที่ส่งผลให้ข้าวสารและข้าวกล้องมีคุณภาพด้อยลง เพราะมอดจะกัดกินเมล็ดทำให้ข้าวสารเสียหาย อีกทั้งมูลของมอดยังทำให้ข้าวสารไม่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค

การยืดอายุข้าวสารโดยจัดการที่ต้นเหตุ
      เนื่องจากการเกิดกลิ่นเหม็นหืน และแมลงในถุงข้าวต่างใช้ก๊าซออกซิเจนในอากาศเป็นปัจจัยร่วม ดังนั้น ดร.ฤทธิรงค์ พฤฑฒิกุล นักวิจัยของศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ และทีมวิจัยจึงมุ่งวิจัยและพัฒนาวัสดุที่ใช้ทำถุงบรรจุข้าวสารให้มีสมบัติชะลอการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจน โดยทีมวิจัยนำองค์ความรู้จากงานวิจัยเดิมที่พบว่า ฟิล์มไนลอนที่ผสมแร่ดินเหนียว สามารถลดอัตราการซึมผ่านของออกซิเจนได้โดยคงความใสของฟิล์มไว้เช่นเดิม รวมทั้งมีความเหนียว และความแข็งแรงในระดับที่สามารถนำมาใช้งานบรรจุข้าวสารได้ มาพัฒนาต่อเป็นบรรจุภัณฑ์ยืดอายุข้าวสาร
บรรจุภัณฑ์ยืดอายุข้าวสารที่ ดร.ฤทธิรงค์ และทีมวิจัยพัฒนาขึ้นประกอบด้วยฟิล์ม 3 ชั้น ชั้นนอกสุดเป็นแผ่นฟิล์มพลาสติกได้จากฟิล์มไนลอน6 ผสมกับแร่ดินเหนียวเพื่อให้ก๊าซออกซิเจนซึมผ่านฟิล์มยากกว่าฟิล์มไนลอน6 ธรรมดา ส่วนชั้นกลางคือ ชั้นกาว และชั้นในสุดคือ ฟิล์มโพลิเอทิลีน (polyethylene, PE)
      ทีมวิจัยได้วัดอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ 3 ชั้น (ไนลอน6 ผสมแร่ดินเหนียว/ กาว/ โพลิเอทิลีน) ที่พัฒนาขึ้นเปรียบเทียบกับฟิล์ม 3 ชั้น (ไนลอน6/ กาว/ โพลิเอทิลีน) และฟิล์มพลาสติกโพลิเอทิลีน พบว่า ฟิล์ม 3 ชั้นผสมแร่ดินเหนียวมีอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนประมาณ 21 มิลลิลิตร/ตารางเมตร.วัน ขณะที่ฟิล์ม 3 ชั้นธรรมดาไม่ผสมแร่ดินเหนียวมีอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนประมาณ 56 มิลลิลิตร/ตารางเมตร.วัน และฟิล์มโพลิเอทิลีนที่ใช้บรรจุข้าวสารทั่วไปมีอัตราการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจนสูงถึง 1,200 มิลลิลิตร/ตารางเมตร.วัน
      ในส่วนสมบัติอื่นๆ พบว่า ฟิล์ม 3 ชั้นที่พัฒนาขึ้นมีแรงดึงยืดสูงกว่าฟิล์มโพลิเอทิลีน มีค่าการส่องผ่านแสง (light transmission) มากกว่า 90% แตกต่างจากฟิล์มโพลิเอทิลีนประมาณ 1% และมีความใส (clarity) น้อยกว่าฟิล์มโพลิเอทิลีนประมาณ 5%

 
ตัวอย่างถุงต้นแบบที่ผลิตออกมา

บรรจุภัณฑ์ลดการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจน
      การใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีสมบัติลดการซึมผ่านของก๊าซออกซิเจน ทำให้ก๊าซออกซิเจนซึมผ่านเข้าถุงน้อยลง จึงลดการเกิดออกซิเดชัน (oxidation) หรือการทำงานของเอนไซม์ลง ซึ่งมีผลให้ระยะเวลาที่ข้าวกล้องเกิดกลิ่นหืนยาวนานออกไป (เป็นการยืดอายุข้าวกล้อง) นอกจากนี้เมื่อปริมาณก๊าซออกซิเจนในถุงข้าวสารถูกจำกัดจึงไม่เพียงพอต่อการหายใจ ทำให้โอกาสฟักเป็นตัวของมอดแมลงในถุงลดลง
      จุดเด่นสำคัญของการป้องกันข้าวสารและข้าวกล้องวิธีนี้คือ ช่วยให้ผู้ผลิตข้าวสารบรรจุถุงไม่ต้องนำข้าวสารไปรมสารเคมี เพราะการรมควันเคมีไม่สามารถกำจัดไข่แมลงที่อยู่ในเมล็ดได้ ดังนั้นวิธีนี้จึงเป็นประโยชน์โดยตรงทั้งกับบริษัทผู้ค้าข้าว และผู้บริโภค
      ปัจจุบันบรรจุภัณฑ์ยืดอายุข้าวสารของ ดร.ฤทธิรงค์ และทีมวิจัยอยู่ระหว่างการเก็บข้อมูลจากการทดลองผลิตจริง โดยได้รับความร่วมมือจากบริษัทผลิตข้าวสารและข้าวกล้องถุง 2 รายเป็นผู้ดำเนินการทดลอง ซึ่งคาดว่า ช่วงต้นปีหน้า ทีมวิจัยจะสามารถสรุปผลของการทดลองใช้งานจริงได้

 
เกร็ดความรู้
      ข้าวกล้องคือ ข้าวที่ผ่านการสีเพียงครั้งเดียว โดยกะเทาะเปลือก (แกลบ) ที่หุ้มเมล็ดข้าวให้หลุดออกไป เหลือเนื้อหรือเมล็ดข้าวและทั้งหมดคือ ข้าวกล้อง ซึ่งประกอบไปด้วยเนื้อข้าว เยื่อหุ้มเมล็ดข้าว (รำ) ซึ่งมีเส้นใยอาหารสูง และมีเกลือแร่อยู่บ้าง จมูกข้าวเป็นส่วนที่มีชีวิต อุดมไปด้วยวิตามิน ไขมัน โปรตีน เกลือแร่ต่าง ๆ และเป็นส่วนของข้าวที่จะเจริญเป็นต้นข้าวต่อไป
      สำหรับบางคนจะเรียกข้าวกล้องว่า ข้าวซ้อมมือหรือข้าวแดง เพราะในสมัยโบราณชาวบ้านใช้วิธีตำข้าวกินกันเอง จึงเรียกว่า ข้าวซ้อมมือ แต่ปัจจุบันเราใช้เครื่องจักรสีข้าวแทนจึงเรียกข้าวที่สีเอาเปลือกออกว่า ข้าวกล้อง

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ข้าวกล้องคืออะไร [On-line]. Available: http://www.sema.go.th/files/Content/Technic/k4/0037/DJT/page86.htm
สมบัติและประโยชน์ของไขมันและน้ำมัน [On-line]. Available: http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem8/dream/17.html
โปสเตอร์งานวิจัยเรื่อง ฟิล์มบรรจุภัณฑ์นาโนคอมโพสิท สำหรับป้องกันการซึมผ่านของออกซิเจน (Nano-composite Oxygen Barrier Film for Packaging)