เมื่อเซ็นเซอร์ชนิดใหม่สามารถควบคุมการสุกของผลไม้
Cr. Bedding and Beyond
ทุกปีในซุปเปอร์มาร์เก็ตทั่วโลกต้องทิ้งผักและผลไม้ที่เน่าเสียจำนวนมาก จะเป็นอย่างไรถ้าจะมีอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมการสุกและเน่าเสียของผักผลไม้เหล่านั้นได้
ในสหรัฐอเมริกา นักเคมีที่ MIT (Massachusetts Institute of Technology) ได้สร้างเซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่สามารถตรวจจับก๊าซเอทิลีนนี้ในระดับความเข้มข้นต่ำถึง 15 PPB (Parts per Billion) หรือ อีกนัยหนึ่งคือ 15 ไมโครกรัมต่อลิตร ซึ่งคาดว่ามีประโยชน์ในการตรวจสอบความสุขของผลไม้และป้องกันการเน่าเสียของผักและผลไม้
เซ็นเซอร์ที่ว่าทำจากกระบอกเซมิคอนดักเตอร์ (semiconducting cylinders) ที่เรียกว่าคาร์บอนนาโนทิวบ์ (carbon nanotubes) สามารถนำมาใช้ตรวจสอบผักและผลไม้ในขณะที่ขนส่งและเก็บรักษา เพื่อช่วยลดปัญหาอาหารเน่าเสียได้
เอทิลีน (Ethylene) สามารถผลิตได้จากพืชส่วนใหญ่ตามธรรมชาติ เป็นแก๊ซไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็ก ประกอบด้วยไฮโดรเจน 4 อะตอม และคาร์บอน 2 อะตอม ซึ่งใช้เป็นฮอร์โมนในการกระตุ้นการเจริญเติบโต การสุก การออกดอก และระยะต่าง ๆ ของวงจรชีวิตของพืช
ยกตัวอย่างเช่น กล้วยผลิตก๊าซเอธิลีนในปริมาณที่เพิ่มขึ้นจนทำให้ตัวมันเองสุกจนเปลี่ยนไปเป็นสีน้ำตาล นอกจากนี้การเก็บผลไม้ต่างชนิดไว้ด้วยกัน เอทิลีนที่ผลิตออกมาจากผลไม้ต่างชนิดในปริมาณต่างกัน อาจไปกระตุ้นผลไม้อีกชนิดให้สุกเร็วขึ้นได้อีกด้วย เป็นต้น
Cr. Fysium
นอกจากบทบาทตามธรรมชาติในฐานะฮอร์โมนพืชแล้ว เอทิลีนยังเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ผลิตขึ้นอย่างกว้างขวางที่สุดในโลก และใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ อาธิเช่น พลาสติก และเสื้อผ้า เครื่องตรวจจับเอทิลีนดังกล่าวนี้อาจมีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบผลิตภัณฑ์จากอุตสาหกรรมเหล่านี้ ได้อีกด้วย
เซ็นเซอร์เอทิลีนนี้ได้พัฒนามาตั้งแต่ปี 2012 แล้ว แต่ความสามารถยังไม่ดีพอ จนมาถึงปัจจุบันได้สร้างเซ็นเซอร์เอทิลีนชนิดใหม่ซึ่งทำจากท่อนาโนคาร์บอน ทำงานด้วยกระบวนการที่เรียกว่าที่เรียกว่า "Wacker oxidation" แทนที่จะใช้โลหะเช่นทองแดงที่ทำปฏิกริยากับเอทิลีนโดยตรง เปลี่ยนมาใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่เรียกว่า แพลเลเดียม (Palladium) ซึ่งเป็นตัวเพิ่มออกซิเจนให้กับเอทิลีนในระหว่างกระบวนการเกิดออกซิเดชัน
เมื่อตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมเกิดการออกซิเดชั่น ตัวเร่งปฏิกิริยาจะได้รับอิเล็กตรอนชั่วคราว แพลเลเดียมจะเป็นตัวส่งผ่านอิเล็กตรอนไปยังท่อนาโนคาร์บอนทำให้มีการนำไฟฟ้ามากขึ้น จากการวัดการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่เกิดขึ้นทำให้นักวิจัยสามารถตรวจจับการปรากฏตัวของเอทิลีนได้
เซ็นเซอร์จะตอบสนองต่อเอทิลีนภายในไม่กี่วินาทีหลังจากได้รับก๊าซ และ เมื่อก๊าซหมดไปเซ็นเซอร์จะกลับไปที่ค่าปกติ
เพื่อทดสอบความสามารถของเซ็นเซอร์ นักวิจัยได้นำคาร์บอนนาโนทิวบ์และส่วนประกอบอื่น ๆ วางลงบนสไลด์แก้ว โดยใช้มันเพื่อตรวจสอบการสร้างเอทิลีนในดอกไม้สองประเภท คือดอกคาร์เนชั่นและไลเซนทัสสีม่วง โดยวัดการสร้างเอทิลีนของดอกไม้ทั้งสองชนิดในช่วงเวลาห้าวัน ทำให้สามารถติดตามความสัมพันธ์ระหว่างระดับเอทิลีนกับการออกดอกของพืช
Cr. Pubs.acs.org
ในการศึกษาดอกคาร์เนชั่นนักวิจัยพบว่า มีความเข้มข้นของเอทิลีนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในวันแรกของการทดลอง และดอกไม้จะบานในไม่ช้าหลังจากนั้นภายในหนึ่งหรือสองวัน
ดอกไลเซนทัสสีม่วงพบว่า การเพิ่มขึ้นของเอทิลีนที่ค่อย ๆ เพิ่มระดับขึ้นในวันแรกและคงที่จนถึงวันที่สี่ และเริ่มลดลง ดอกไลเซนทัสส่วนใหญ่ค่อย ๆ บาน และบางส่วนยังไม่บานแม้จะสิ้นสุดการทดลอง
ผลการทดลองทำให้ทราบว่า พืชแต่ละชนิดสร้างเอทิลีนที่แตกต่างกัน และยังมีอีกหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อการสร้างเอทิลีน เซ็นเซอร์ดังกล่าวนี้ถือเป็นการริเริ่มในการศึกษาพฤติกรรมของพืชเพื่อใช้ในการพัฒนาการเก็บรักษาไม่ให้เน่าเสียต่อไป
ติดตามความรู้ดีๆ รู้ไว้ไม่เสียหายได้ที่
Reference
- 13
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
