‘Smart TTI’ ฉลากอัจฉริยะสำหรับผลิตผลสด บ่งชี้คุณภาพสินค้าทางการเกษตร
ช่วยให้ทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภคสามารถตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ทันท่วงที
“Smart TTI” ฉลากอัจฉริยะบ่งชี้เวลา-อุณหภูมิ สำหรับผลผลิตทางการเกษตร ฉลากอัจฉริยะนี้ช่วยบ่งชี้คุณภาพสินค้าทางการเกษตร ช่วยให้ทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภคสามารถตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ทันท่วงที
“บรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ” (Smart TTI Intelligent time-temperature-indicator from biopolymer for fresh produce) ได้ร่วมกับ ทีมอาจารย์จากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ รองศาสตราจารย์ ดร.วินิตา บุณโยดมรองศาสตราจารย์ ดร.กิตติศักดิ์ จันทนสกุลวงศ์ ศรินทร์ทิพย์ ธนัคฆเศรณี และ ศาสตราจารย์ ดร.ภาณุวัฒน์ สรรพกุล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ร่วมกับนักศึกษาปริญญาเอก นายอภิสิทธิ์ แสนใจบาล จากสาขาวิชาวิทยาศาสตร์นาโนและเทคโนโลยีนาโนคณะวิทยาศาสตร์ มช. ร่วมกันสร้างสรรค์และพัฒนางานวิจัย จนมีผลงานโดดเด่น คว้ารางวัลจากเวทีต่าง ๆ ที่มีความสำคัญ และเป็นที่ยอมรับในระดับชาติและนานาชาติกลับมามากมาย อาทิ ผลงานสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรมรางวัลเหรียญทอง รางวัลข้อเสนอโครงการดีเด่น และถ้วยรางวัลระดับดี จากสำนักงานกรรมการวิจัยแห่งชาติ ปี 2565 รางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 ระดับอุดมศึกษาและบุคคลทั่วไป ในการประกวดนวัตกรรมนาโนเทคโนโลยีระดับประเทศ ครั้งที่ 10 และล่าสุด รางวัล Bronze Prize for excellent efforts in creating invention จากงาน Seoul International Invention Fair 2022” (SIIF 2022) ณ กรุงโซล สาธารณรัฐเกาหลี
ประเทศไทย ถือเป็นอุตสาหกรรมใหญ่ด้านการเกษตร มีผลผลิตทางการเกษตรมากมาย และสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้จากการขนส่ง หรือการซื้อมากักตุนไว้ทำอาหารในชีวิตประจำวันของครัวเรือน สิ่งที่หลายคนประสบปัญหาคือ การเน่าเสียของผลผลิตทางการเกษตร และไม่ทราบว่าผลผลิตทางการเกษตรจะมีอายุมากน้อยเท่าไหร่ และคิดว่าคงอยู่ได้อีกหลายวัน เพราะเพิ่งซื้อมาจากตลาด หรือแหล่งจำหน่าย ส่งผลให้เกิดความสูญเสียด้านทรัพย์สินเงินทองโดยเปล่าประโยชน์ รวมถึงในภาคอุตสาหกรรมการขนส่งโลจิสติกส์ที่ขนส่งสินค้าอาหารสด พืชผัก ผลไม้ แม้แต่ร้านค้าที่ต้องการส่งสินค้าไปให้กับลูกค้าผ่านการจำหน่ายออนไลน์ ก็ได้รับผลกระทบได้ เมื่อผู้รับได้รับสินค้าไปแล้วอยู่ในสภาพเน่าเสีย หรือใกล้จะเสีย ทำให้ต้องรีบรับประทานให้หมด หากซื้อมาเป็นจำนวนมาก ก็จะทำให้ของชนิดนั้นอาจถูกนำไปทิ้งโดยเปล่าประโยชน์
ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการคิดค้น “บรรจุภัณฑ์อัจฉริยะ” (Smart TTI Intelligent time-temperature-indicator from biopolymer for fresh produce) เป็นฉลากอัจฉริยะที่บ่งชี้เวลา-อุณหภูมิ โดยอาศัยสมบัติของวัสดุเป็นตัวแปรในการเปลี่ยนแปลงสีตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหนึ่งวัสดุที่ผู้วิจัยสนใจศึกษาคือ พอลิไดอะเซทิลีน (Polydiacetylene; PDA) พอลิเมอร์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงสีที่ชัดเจน ณ อุณหภูมิที่แตกต่างกัน โดยเปลี่ยนแปลงสีจากสีน้ำเงิน ม่วง แดง ตามลำดับ ผลการวิจัยในตอนต้นพบว่า พอลิเมอร์ชนิดนี้ยังมีข้อเสียคือมีการเปลี่ยนแปลงสีชัดเจนที่อุณหภูมิสูงประมาณ 60 องศาเซลเซียส ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้หลากหลาย และไม่สามารถใช้ร่วมกับผลิตผลทางการเกษตรที่ต้องเก็บรักษาในอุณหภูมิต่ำได้ จึงศึกษาต่อยอดโดยนำอนุภาคเงินนาโนมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของ PDA ให้มีความว่องไวต่ออุณหภูมิที่ดีขึ้น จนได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติที่มีชื่อว่า Polymers 2020 อยู่ใน Q1 และจดสิทธิบัตรเรื่อง “วัสดุบ่งชี้อุณหภูมิและเวลาและกรรมวิธีการผลิต” เลขคำขอ 1901001252 ในปี 2562 และจดสิทธิบัตรเรื่อง “ฉลากผลิตภัณฑ์” ในปี 2563
ทั้งนี้ เนื่องจากปัจจุบันผู้บริโภคคำนึงถึงผลของบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้น เพราะการเลือกใช้วัสดุธรรมชาติหรือเศษเหลือทางการเกษตรสามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ คณะผู้วิจัยได้ต่อยอดไปสู่การศึกษาวิจัยใช้ฟิล์มฐานชีวภาพที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสีของ PDA เนื่องจากฟิล์มฐานที่สามารถช่วยกระจายตัวของ PDA-AgNPs ได้ดีซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสีของฟิล์มตัวอย่างในสภาวะอุณหภูมิและเวลาที่เปลี่ยนแปลง ฟิล์มฐานชีวภาพในงานวิจัย ได้แก่ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (Carboxymethyl cellulose; CMC) พอลิไวนิลแอลกอฮอร์ (Polyvinyl alcohol; PVOH) ไคโตซาน (Chitosan) และคาร์บอกซีเมทิลไคโตซาน (Carboxymethyl chitosan; CM-chitosan) จากการวิจัยพบว่า การเปลี่ยนแปลงสีของ PDA-AgNPs/PVOH และ PDA-AgNPs /Chitosan มีการเปลี่ยนแปลงสีสูงสุดโดยเปลี่ยนแปลงสีจากสีน้ำเงินเป็นสีม่วงแดงและสีน้ำเงินเป็นน้ำตาลแดง ตามลำดับ ภายใน 14 วัน ที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส เนื่องจากเกิดถุง PDA หุ้มอนุภาคเงินนาโนกระจายตัวในเนื้อฟิล์มชีวภาพ ทำให้ PDA มีพื้นผิวในการสัมผัสอุณหภูมิภายนอกได้มากขึ้น ดังนั้นฟิล์มฐานชีวภาพจาก PVOH และ Chitosan สามารถนำไปใช้เป็นฟิล์มฐานของ PDA ในการขึ้นรูปเป็นฉลากอัจฉริยะสำหรับผลิตภัณฑ์ได้
สำหรับการใช้งานนั้นก็ง่ายอย่างมาก เพียงแค่นำฉลากที่มีลักษณะคล้ายสติกเกอร์ ไปติดลงบนบรรจุภัณฑ์ โดยไม่สนใจว่าบรรจุภัณฑ์ดังกล่าว จะเป็นถุงพลาสติก กล่องโฟม กล่องพลาสติก กล่องกระดาษ ก็สามารถใช้งานได้ ไม่ต้องติดที่ตัวผลผลิต เพียงแค่ติดบนบรรจุภัณฑ์เพียงชิ้นเดียว แต่ทั้งนี้ตัวฉลากที่นำไปติดนั้น เริ่มแรกจะเป็นสีใส ดังนั้น ก่อนการใช้งาน จำนวนต้องเริ่มต้นใช้แสงจากหลอดไฟยูวีก่อนประมาณ 3 นาที ถึงจะนำไปติดบนบรรจุภัณฑ์ เมื่อผู้บริโภค หรือทางภาคอุตสาหกรรมเห็นฉลากดังกล่าว มีสีที่เปลี่ยนไปจากสีน้ำเงิน เป็นสีม่วง และสีแดง ตามลำดับ ก็จะเห็นว่าพืชผลทางการเกษตรใกล้จะเน่าเสียแล้ว ในภาคอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ก็จะได้ประโยชน์อย่างมาก เพราะสามารถสร้างความมั่นใจให้กับลูกค้าได้ว่า สินค้ายังคงสดใหม่และไม่เสียหาย ผู้บริโภคก็จะทราบว่าสินค้าสามารถบริโภคได้อย่างปลอดภัย ยังไม่เน่าเสีย ลดการสูญเสียของพืชผลทางการเกษตรได้
ในขณะนี้ทีมผู้วิจัยคาดหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะสามารถพัฒนาและศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงสีของ PDA เพื่อสามารถลดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงสีได้เท่ากับอุณหภูมิการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ที่เสื่อมเสียง่าย เช่น ผลิตภัณฑ์ทางเภสัชกรรมและทางการแพทย์ และวัคซีน ไปสู่การนำฟิล์มไปใช้จริงกับผลิตภัณฑ์เพื่อสามารถผลิตนำไปใช้ตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในระบบ ยกระดับไปสู่ภาคอุสาหกรรม สามารถสร้างฟิล์มได้ปริมาณมากเพื่อรองรับความต้องการในอนาคต ซึ่งจะสามารถกระตุ้นเศรษฐกิจในประเทศให้ผลิตสินค้าที่มีคุณภาพได้มาตรฐานมากขึ้น เป็นที่ยอมรับในระดับโลกส่งผลให้การส่งออกของสินค้าของประเทศมีความต้องการและเป็นที่ยอมรับได้ในอนาคต