วารสารวิจัย มทร.ธัญบุรี ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 (มกราคม - มิถุนายน 2565)

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 95 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ตัวอย่างร่วมกับผง KBr [17] เพื่อช่วยให้มีการกระจาย ของชีวมวล นั่นคือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน ตวั ทีด่ แี ละขนาดเลก็ มากพอทีจ่ ะไมเ่ กดิ การกระเจิงแสง [20] โดยความร้อนส่งผลให้เกิดการสลายพันธะ ไฮโดรเจนและคารบ์ อน การทำลาย (Disruption) พนั ธะ การวิเคราะห์ข้อมูลทางสถติ ิ ไฮโดรเจน พันธะคาร์บอน-คาร์บอน (C-C) พันธะ คาร์บอน-ออกซิเจน (C-O) ทั้งภายในโมเลกุลและ กลมุ่ ตวั อยา่ งในงานวิจัยนีม้ ที งั้ หมด 4 กลุ่ม คอื ระหว่างโมเลกุล ซึ่งปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนสี เหง้ามันสำปะหลังดิบ และเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ คือการแตกออกของพอลิเมอร์ (Depolymerization) ที่อุณหภูมิ 250 275 และ 300 องศาเซลเซียส โดยมีตวั และการเกิดคาร์บอนไนเซซัน (Carbonization) ของ แปรต้น คือ อุณหภูมิ และมีตัวแปรอิสระ ได้แก่ ร้อยละ เฮมิเซลลูโลสอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้มีปริมาณคาร์บอน องค์ประกอบทางเคมี ค่าความร้อน และปริมาณเถ้า แบล็ค (Carbon black) สูงขึ้นสอดคลอ้ งกับผลการวิจยั ดังนั้นจึงสามารถใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบ ของ Mamvura และคณะ [21] ที่ศึกษากระบวนการ ทางเดยี ว (One-way analysis of variance, One-way ทอร์รีแฟกชันของ marula seeds และ blue gum ANOVA) ซึ่งเป็นสถิติอนุมานที่ใชในการวิเคราะห์ความ wood ในช่วงอุณหภูมิ 275-300 องศาเซลเซียส ซ่ึง แตกต่างของคาเฉลี่ยของข้อมูลตั้งแต่ 3 กลุ่มขึ้นไป อีก พบวา่ เมื่ออุณหภมู ิเพ่มิ ขึ้นสง่ ผลให้ชวี มวลมีสเี ข้มขน้ึ โดย ทั้งสถิติดังกล่าวนี้มีความแกร่ง (Robust) ต่อการแจก ทีอ่ ณุ หภมู ิ 250 และ 300 องศาเซลเซยี ส ชีวมวลเปลย่ี น แจงที่ไม่เป็นโค้งปกติของตัวแปรอิสระอันเนื่องมาจาก สีจากน้ำตาลเป็นน้ำตาลเข้มตามลำดับ นอกจากสีของ กลุ่มตัวอย่างมีขนาดเล็ก [18-19] ภายหลังวิเคราะห์ ชีวมวลทอร์รีไฟด์ที่เปลี่ยนไปแล้วยังส่งผลให้เกิดการ ความแปรปรวนและเมือ่ พบวา่ มีความแตกตา่ งของค่าตัว สลายความชืน้ กา๊ ซคารบ์ อนไดออกซ์และกรดอะซิติกใน แปรอิสระอย่างน้อย 1 คู จงึ เปรียบเทียบค่าเฉล่ยี ของตัว ปรมิ าณมาก [21] แปรอิสระนั้น ๆ โดยใช้สถิติการเปรียบเทียบรายคู่ด้วย วิธีของ Duncan’s New Multiple Range Test (DMRT) Raw 250 °C เนื่องจากเป็นวิธีที่เหมาะกับการทดสอบที่มีจำนวน ตัวอย่างในแต่ละกลุ่มเท่ากันและจำนวนกลุ่มที่นำมา เปรียบเทียบมีไม่มากนัก โดยการใช้โปรแกรมสำเร็จรูป IBM SPSS Statistics ช่วยในการคำนวณวิเคราะห์ ผลการศึกษาและอภิปรายผล สมบตั ิทางกายภาพ 275 C 300 C สีของชีวมวลเหง้ามันสำปะหลังและเหง้ามัน รูปท่ี 4 เหง้ามันสำปะหลงั ทอรร์ ไี ฟด์ทอ่ี ณุ หภูมติ ่างๆ สำปะหลังทอร์รีไฟด์ภายหลังได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 250 275 และ 300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที องคป์ ระกอบแบบละเอยี ด แสดงดังรูปที่ 4 พบวา่ สีของชีวมวลเหงา้ มนั สำปะหลังมี แนวโนม้ เขม้ ข้นึ ตามอุณหภูมทิ อร์รีไฟด์จากสนี ำ้ ตาลอ่อน ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบแบบละเอียด เป็นสนี ำ้ ตาลเข้ม และดำ ทอ่ี ุณหภูมิ 300 องศาเซลเซยี ส ของเหง้ามันสำปะหลังและเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ ตามลำดับ การเปลี่ยนสีของผลิตภัณฑ์แข็งที่ได้เกิดข้ึน ปรากฏดังตารางท่ี 2 ซึง่ พบวา่ เหง้ามนั สำปะหลังดิบและ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบหลักทางเคมี

96 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) เหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ที่อุณหภูมิ 250 275 และ เมื่อทอร์รีแฟกชันที่อุณหภูมิสูงขึ้นจาก 250 เป็น 275 300 องศาเซลเซียส มีปริมาณคาร์บอน ออกซิเจน และ 300 องศาเซลเซียส พบว่าค่าความร้อนของเหง้ามัน ไนโตรเจนและไฮโดรเจน แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ สำปะหลังทอร์รีไฟด์มีค่าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ทางสถิติ การเพิ่มอุณหภูมิในกระบวนการทอร์รีแฟกชัน เป็น 18.87 21.49 และ 24.81 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์แข็งที่ได้มีปริมาณออกซิเจนลดลง ตามลำดับ เพิ่มขึ้นร้อยละ 6.07 20.79 และ 39.46 เมื่อ ในขณะที่คาร์บอนมีปริมาณสูงขึ้น การทอร์รีแฟกชันที่ เทียบกับเหง้ามันสำปะหลังก่อนปรับสภาพ การปรับ อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส ให้ผลิตภัณฑ์ของแข็งที่มี สภาพทางความรอ้ นด้วยเทคโนโลยีทอร์รแี ฟกชันนอกจาก องค์ประกอบออกซิเจนต่ำที่สุด (ร้อยละ 21.85) และมี ส่งผลใหค้ า่ ความร้อนสงู ข้ึนแลว้ นน้ั ยังสง่ ผลให้ปรมิ าณเถ้า คาร์บอนสูงทส่ี ุด (ร้อยละ 62.51) โดยนำ้ หนกั การลดลง ของผลิตภัณฑ์แขง็ มีค่าสูงขึ้นด้วยเช่นกันคือ เมื่ออุณหภูมิ ของปริมาณออกซิเจนในผลิตภัณฑ์ของแข็งที่ผ่านการ ของการทอร์รีแฟกชันเพิ่มขึ้นเป็น 250 275 และ 300 ปรับสภาพด้วยกระบวนการทอร์รีแฟกชันเกิดขึ้น องศาเซลเซียส พบว่าปริมาณเถ้ามีค่าสูงขึ้นอย่างมี เนื่องจากการสลายตัวของเฮมิเซลลูโลสในชีวมวลมาก นัยสำคัญทางสถิติ จากร้อยละ 6.18 เป็นร้อยละ 6.50 ทีส่ ดุ ความร้อนในกระบวนการทำใหเ้ กิดการแตกตัวของ 6.70 และ 8.92 ตามลำดับ เชื้อเพลิงที่มีปริมาณเถ้า สายโซ่พอลิเมอร์ จากนั้นเกิดการฟอร์มตัวได้ผลิตภัณฑ์ มากกว่าจะมีค่าความร้อนน้อยกว่าจึงจำเป็นต้องใช้ ในรูปของของเหลวและกา๊ ซ ประสิทธภิ าพการลดลงของ เชื้อเพลิงในปริมาณมากขึ้นเพื่อให้ได้พลังงานที่เท่ากัน ออกซิเจนในผลิตภัณฑ์แข็งจะสูงขึ้นเมื่อเพิ่มการก่อตัว สอดคล้องกับผลการศึกษาของ Lieskovský และคณะ ของนำ้ คารบ์ อนไดออกไซดแ์ ละคารบ์ อนมอนอกไซด์ [22] [24] ที่พบว่าการเพิ่มขึ้นของปริมาณเถ้าในเชื้อเพลิง ชีวมวลประเภทไม้เพียงร้อยละ 1 ทำให้ค่าความร้อนมีค่า ปริมาณเถ้าและค่าความรอ้ น ลดลง 0.11 เมกะจูลตอ่ กิโลกรัม อกี ทง้ั ทำให้ต้นทุนในการ จดั การเถา้ มีคา่ เพมิ่ ข้นึ เน่ืองจากต้องออกแบบห้องเผาไหม้ ผลการคำนวณค่าความร้อนและปริมาณเถ้าของ ให้มีระบบรวบรวมเถ้าออกจากห้องเผาไหม้ได้อย่างมี เหง้ามันสำปะหลังและเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์แสดง ประสิทธภิ าพ อย่างไรก็ดีกระบวนการทอร์รแี ฟกชันส่งผล ดังตารางที่ 2 พบว่าเหง้ามันสำปะหลังมีค่าความร้อน ให้ปริมาณความชื้นและออกซิเจนลดลง ในขณะท่ี ประมาณ 17.79 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ซึ่งสอดคล้องกับ คาร์บอนคงตัวและคาร์บอนเพ่ิมขึ้นส่งผลให้ค่าความร้อน งานวิจัยของ Nakason และคณะ [23] ที่ศึกษาการผลิต สูงข้ึนมากกว่าเมือ่ เทยี บกับปริมาณเถ้าที่เพม่ิ ขน้ึ ไบโอชาร์จากเหง้ามันสำปะหลังและรายงานค่าความร้อน ของเหง้ามันสำปะหลังมีค่า 17.79 เมกะจูลต่อกิโลกรัม ตารางที่ 2 ผลการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ค่าความร้อน และเถ้าของเหง้ามันสำปะหลังดิบและเหง้ามัน สำปะหลงั ทอรร์ ีไฟด์ เงอื่ นไขการทดลอง ร้อยละองคป์ ระกอบทางเคมี คา่ ความร้อนสูง ปริมาณเถ้า คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน (เมกะจลู ต่อกิโลกรัม) (ร้อยละ) เหง้ามันสำปะหลงั ดบิ 44.56±0.09d 41.90±0.34a 6.10±0.10a 1.26±0.01d 17.79±0.04d 6.18±0.15b 250 C 47.54±0.41c 39.20±0.53b 5.39±0.14b 1.34±0.02c 18.87±0.19c 6.53±0.05b 275 C 54.07±0.55b 32.27±0.60c 5.28±0.12b 1.63±0.00b 21.49±0.30b 6.75±0.07b 300 C 62.51±0.04a 22.00±0.29d 4.71±0.09c 2.03±0.01a 24.81±0.07a 8.76±0.22a a-d หมายถงึ อกั ษรท่ีแตกตางกนั แสดงถึงความแตกตางกนั อยางมีนัยสำคญั ทางสถิติของคาเฉลย่ี ในแนวต้งั (P≤0.05)

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 97 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ผลได้เชิงมวล ผลได้พลังงาน และความหนาแน่น 60 ถึง 80 ดังนั้นการทอร์รีไฟด์เหง้ามันสำปะหลังท่ี พลงั งานของเหง้ามนั สำปะหลงั ทอร์รีไฟด์ อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส ส่งผลให้ได้ผลได้เชิงมวล ต่ำกว่าในช่วงที่เหมาะสม ผลได้เชิงมวลของเหง้ามัน ผลได้เชิงมวล ผลได้พลังงาน และความ สำปะหลังทอร์รีไฟด์มีค่าลดลงเนื่องจากกระบวนการ หนาแน่นพลังงานของเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ท่ี ระเหยด้วยความร้อนของน้ำอิสระ (Free Water) ที่อยู่ อุณหภูมิ 250 275 และ 300 องศาเซลเซียส ดังรูปที่ 5 บนผิวหน้าและระหว่างโมเลกุลของชีวมวล การเกิดการ พบว่า เมื่ออุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการทอร์รีแฟกชัน ดีไฮเดรชนั (Dehydration) ของน้ำในโครงสร้างโมเลกุล สูงขึ้น ส่งผลให้ผลได้เชิงมวลของเหง้ามันสำปะหลัง และการเกิดปฏิกิริยาการสลายตัวของชีวมวลได้มากขึน้ ทอร์รีไฟด์มีค่าลดลงเป็นร้อยละ 82.2 65.4 และ 47.6 ของเฮมิเซลลูโลสซึง่ เป็นองค์ประกอบทางเคมีในชีวมวล ตามลำดับ จากผลการศึกษาของ Niu และคณะ [25] ที่มีหมู่ไฮดรอกซิส (Hydroxyl group,-OH) จำนวนมาก พบว่า ผลได้เชงิ มวลท่ีเหมาะสมควรมีคา่ ระหว่างร้อยละ และมีความเสถยี รทางความรอ้ นต่ำ [26] 100 1.5 90 87.1 1.4 82.2 1.4 80 1.3 70 66.4 1.2 60 1.1 ้รอยละผลไ ้ด (%) 79.0 ความหนาแ ่นนพลังงาน65.4 1.2 50 1.1 47.6 1.0 40 0.9 30 0.8 250 °C 275 °C 300 °C เง่ือนไขการทดลอง ผลผไดลเ้ไชดงิ้ผมลวติ ลภัณฑ์ ผลได้พลังงาน ความหนาแน่นพลังงาน รูปที่ 5 ความสัมพันธข์ องผลไดเ้ ชงิ มวล ผลได้พลังงาน และความหนาแน่นพลังงานของเหงา้ มันสำปะหลังทอร์รไี ฟด์ การลดลงของผลได้เชิงมวลยังส่งผลให้ผลได้ ลดลงแต่เมื่อพิจารณาด้านความหนาแน่นพลังงาน พลังงานลดลงเชน่ กันเน่ืองจากพลงั งานบางส่วนอยู่ในไอ พบวา่ มีคา่ สูงขึ้นเปน็ 1.1 1.2 และ 1.4 ตามลำดับ แมว้ า่ ระเหยซึ่งเกิดจากการสลายตัวขององค์ประกอบชีวมวล ผลได้พลังงานจะมีค่าลดลงแต่เนื่องด้วยการเพิ่มขึ้นของ (เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และ ลิกนิน) ไปเป็นผลิตภัณฑ์ ค่าความร้อนภายหลังการปรับปรุงซึ่งมีนัยสำคัญ ที่เป็นของเหลวและก๊าซในระหวา่ งการทอร์รีแฟกชนั โดย มากกว่าการลดลงของผลได้พลังงานจึงส่งผลให้ความ ผลได้พลังงานของเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์มีค่า หนาแน่นพลังงานของเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์มีค่า ลดลงเปน็ ร้อยละ 87.1 79.0 และ 66.4 ตามลำดับ และ สงู ขึน้ ตามอุณหภมู ิทอรร์ ีแฟกชันท่ีสูงขึน้ แม้แนวโน้มของทั้งผลได้เชิงมวลและผลได้พลังงานมีค่า

98 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) อตั ราส่วนอะตอม ในช่วง 0.8–1.3 และ O/C อยู่ในช่วง 0.2–0.38 [27] ดังนั้นจึงมีเพียงเงื่อนไขเดียวที่ส่งผลทำให้เหง้ามัน ความแตกต่างระหว่างเชื้อเพลิงฟอสซิลกับ สำปะหลังทอร์รีไฟด์มีสมบัติอยู่ในช่วงของถ่านหิน เชื้อเพลิงชีวมวลสามารถแสดงผ่านแผนภาพ Van ลิกไนต์นั่นคือ การทอร์รีแฟกชันเหง้ามันสำปะหลังที่ Krevelen ซ่งึ ชีใ้ หเ้ ห็นถงึ ความสมั พันธ์ขององค์ประกอบ 300 องศาเซลเซยี ส สอดคล้องกับงานวจิ ัยของ Nakason ธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ของเหง้ามัน และคณะ [7] เนื่องจากกระบวนการทอร์รีแฟกชันเป็น สำปะหลังและเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ในรูปแบบ กระบวนการทางความร้อน ซง่ึ ชีวมวลจะไดร้ บั ความรอ้ น ของสัดส่วนอะตอม ออกซิเจนต่อคาร์บอน (O/C) และ และเกิดการสลายพันธะโควาเลนต์ (Covalent) ใน ไฮโดรเจนต่อคาร์บอน (H/C) ดังรูปที่ 6 การวิเคราะห์ โครงสร้างเฮมิเซลลูโลส เซลลูโลส และลิกนิน ของเหง้า สัดส่วนอะตอม O/C และ H/C ของเหง้ามันสำปะหลัง มันสำปะหลัง ด้วยปฏิกิริยาดีไฮเดรชัน และปฏิกิริยาดี ให้ค่าสัดส่วนอะตอมเป็น 0.49 และ 1.34 ตามลำดับ คาร์บอกซิเลชั่น (Decarboxylation) ทำให้เกิดการสูญเสีย เมื่อปรับปรุงคุณภาพเหง้ามันสำปะหลังที่อุณหภูมิ 250 สารระเหยที่มีน้ำหนักโมเลกุลเบา ได้แก่ โมโนแซคคาไลน์ 275 และ 300 องศาเซลเซียส พบว่าแนวโน้มสัดส่วน (Monosaccharide) พอลีแซคคาไลน์ (Polysaccharide) อะตอม O/C และ H/C มีค่าลดลง น่ันคอื สดั ส่วนอะตอม ดไี ฮโดรซกู ้า (Dehydrosugar) สารประกอบจำพวกกรด O/C มคี ่าเปน็ 0.47 0.40 และ 0.30 และสัดสว่ นอะตอม และน้ำ ส่งผลให้สัดส่วนออกซิเจนต่อคาร์บอน และ H/C มีค่าเป็น 0.97 0.73 และ 0.76 ตามลำดับ ซึ่งท่ี สัดส่วนของไฮโดรเจนต่อคาร์บอนมีค่าลดลง การลดลง อุณหภูมิทอร์รีแฟกชัน 300 องศาเซลเซียส ส่งผลให้ ของอัตราส่วนโดยอะตอมระหว่าง C กับ H ส่งผลให้ สดั สว่ นอะตอมมคี ่าตำ่ ทส่ี ุดและมีสมบตั ิใกล้เคยี งถ่านหิน เขม่าควันระหว่างการเผาไหม้มปี ริมาณน้อยลง ลิกไนต์ เนื่องจากลิกไนต์มีอัตราส่วนอะตอม H/C อยู่ รูปที่ 6 แผนภาพ van Krevelen ของเหง้ามนั สำปะหลงั ทอร์รไี ฟดแ์ ละถา่ นหิน

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 99 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ผลวเิ คราะห์หมฟู่ งั กช์ นั ในโมเลกุลของชวี มวล การปรบั ปรุงคุณภาพด้วยกระบวนการทอร์รแี ฟกชันจงึ มี สมบัติไม่ชอบน้ำ (Hydrophobic) ทำให้สามารถชะลอ จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทาง การย่อยสลายทางชีวภาพส่งผลให้สามารถเก็บได้นาน เคมีของสารประกอบอินทรีย์ในเหง้ามันสำปะหลังและ มากขึ้น การปรากฏพีคที่เลขคลื่น 2,922 ต่อเซนติเมตร เหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟด์ด้วยเทคนิค FT-IR โดย แสดงการสั่นแบบยืดของอะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอน โมเลกุลของสารแต่ละชนิดจะดูดกลืนรังสีอินฟราเรด (Aliphatic hydrocarbon; C-H) ประเภทแอลเคน และให้สเปคตรัมที่เป็นเอกลักษณ์ของพันธะในโมเลกุล (Alkane) ซึ่งเป็นโครงสร้างของเซลลูโลส [29] โดยให้ ในเหง้ามันสำปะหลัง สารอินทรีย์ชนิดเดียวกันจะมีหมู่ แถบที่มีความเข้มสูงในช่วงเลขคลื่น 3,000-2,800 ต่อ ฟังก์ชันเดียวกันจึงมีสมบัติเฉพาะตัวคล้ายกัน ลักษณะ เซนตเิ มตร จากรปู ท่ี 7 ยงั คงปรากฏพีคในทุกอุณหภูมิที่ ของสเปคตรัมที่ปรากฏในช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ ใช้ทอร์รีไฟด์แต่ความเข้มพีคมีค่าลดลง นั่นคือเม่ือ จำแนกได้ตามหมู่ฟังก์ชันที่เป็นส่วนประกอบหลักของ อุณหภูมิในการทอร์รีไฟด์มีค่าสูงขึ้นส่งผลต่อการลดลง ชีวมวล คือ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน การ ของปริมาณเซลลูโลสในเหง้ามันสำปะหลังทอร์รีไฟซ่ึง เปลี่ยนแปลงของพีคการดูดกลืนเมื่อเหง้ามันสำปะหลัง เป็นสาเหตกุ ารลดลงของผลได้เชิงมวล ผ่านการปรับปรุงคุณภาพด้วยกระบวนการทอร์รีแฟกชัน ดังรูปที่ 7 การปรากฏลักษณะแถบสเปกตรัมและความ การปรากฏพีค 1,733 ต่อเซนติเมตร ในช่วง เขม้ สูงเกดิ ขนึ้ ท่ีช่วงเลขคลื่น 3,600-3,200 2,922 1,733 เลขคลื่น 1,765-1,715 ต่อเซนติเมตร ตรงกับการส่ัน 1,601 1,239 และ 1,020 ต่อเซนติเมตร และภายหลัง ของพันธะ C=O ในหมู่คาร์บอนิลที่อยู่ภายในโครงสร้าง การปรับปรุงคุณภาพด้วยกระบวนการทอร์รีแฟกชันท่ี ของเฮมิเซลลโู ลส [30] พบวา่ ความเขม้ ของพคี มคี า่ ลดลง อุณหภูมิ 250 275 และ 300 องศาเซลเซียส พบว่าพีค ในทุกอุณหภูมิที่ใช้ทอร์รไี ฟด์ นั่นคือเมื่ออุณหภูมิในการ ยังคงปรากฏทีต่ ำแหน่งเดิมแตค่ วามเข้มมีค่าลดลงอย่าง ทอร์รไี ฟดส์ งู ข้นึ ส่งผลให้เกิดการสลายตัวของหมู่คาร์บอนิล เห็นได้ชัด การปรากฏลักษณะแถบสเปกตรัมและความ ในเฮมิเซลลูโลสได้มากขึ้นซึ่งส่งผลอย่างมากต่อการ เขม้ สงู เกดิ ข้ึนท่ีชว่ งเลขคลน่ื 3,600-3,200 ต่อเซนตเิ มตร ลดลงของผลได้เชิงมวล การปรากฏพีค 1,601 ต่อ ซึ่งแสดงการสั่นแบบยืดหดของหมู่ไฮดรอกซิล [28] ทั้ง เซนติเมตร แสดงการสั่นแบบยืดหดของพันธะ C=C ก่อนและภายหลังการปรับปรุงคุณภาพโดยพีคยังคง ในอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (Aromatic hydrocarbon) ปรากฏที่ตำแหน่งเดิมแต่ความเข้มมีค่าลดลงอย่างเห็น ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่มีเสถียรภาพสูงภายในโครงสร้าง ได้ชัด แสดงให้เห็นว่าเมื่ออณุ หภูมิในการทอร์รีไฟด์มีคา่ ของลิกนิน [31] ความเข้มพีคมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิ สูงขึ้นจะส่งผลให้เกิดการสลายตัวของหมู่ไฮดรอกซิลใน ทอรร์ ีไฟดม์ คี ่าสูงกวา่ 250 องศาเซลเซยี ส แม้โครงสร้าง โครงสรา้ งเซลลูโลสและเฮมเิ ซลลูโลส สามารถอธิบายได้ ของลิกนินจะมีความแข็งแรงแต่เนื่องจากลิกนินมีช่วง จากการที่เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสมีหมู่ไฮดรอกซิล การสลายตัวที่กว้างคือ 150-900 องศาเซลเซียส จึงพบ เป็นหมู่หลักในโครงสร้างและเป็นส่วนที่มีขั้วในโมเลกุล การสลายตัวของลิกนินเพียงบางส่วนเนื่องจากใน ทำให้สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำหรือไอน้ำใน การศึกษานี้ทำการทอร์รีไฟด์เฉพาะในช่วงอุณหภูมิ อากาศได้ เมื่อทอร์รีไฟด์ที่อุณหภูมิสูงขึ้นส่งผลให้หมู่ 250-300 องศาเซลเซียส ไฮดรอกซิลเกิดการสลายตัว จึงทำให้สภาพขั้วของ โมเลกุลอ่อนลง การสร้างพันธะกับน้ำหรือไอน้ำใน การปรากฏพีคที่ 1,239 ต่อเซนติเมตร แสดง อากาศจึงเกิดได้น้อยลง ดังนั้นเหง้ามันสำปะหลังที่ผ่าน ถึงการสั่นแบบยืดหดที่ไม่สมมาตร (Asymmetric stretching) ของพันธะ C-O ในโครงสร้างของเฮมิ- เซลลูโลสและลิกนิน และการปรากฏพีค 1,020 ต่อ

100 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) เซนติเมตร ตรงกับการสั่นของพันธะ C-O ในโครงสร้าง พีคมคี ่าลดลงอยา่ งมากและเร่มิ ไมป่ รากฏพีคน้ที ีอ่ ุณหภมู ิ ของเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส [32] ซึ่งความเข้มของ ในกระบวนการสงู กว่า 275 องศาเซลเซียส การ ่สง ่ผาน 300 C 275 C 250 C Raw 2922 1733 1239 599 C-H C=O C1=60C1 C-O 1020C-O 3331 O-H 3700 3300 2900 2เ5ล0ข0คล่นื (cm2-11)00 1700 1300 900 500 รูปท่ี 7 สเปกตรมั การสง่ ผา่ นของเหงา้ มนั สำปะหลงั ดิบและเหงา้ มนั สำปะหลังทอร์รไี ฟด์ที่อุณหภมู ิ 250-300 °C สรปุ ผล 2. Jongpluempiti J, Tangchaichit K. Comparison proximate analysis and heating value การปรับปรุงสมบัติด้านเชื้อเพลิงของเหง้ามัน between cassava rhizome and perennial สำปะหลังด้วยกระบวนการทอร์รีแฟกชันที่อุณหภูมิ Wood. Adv Mater Res. 2012;415–417:1693–6. 250 275 และ 300 องศาเซลเซียส เป็นเวลาต่อเนื่อง นาน 30 นาที ส่งผลให้สมบัติด้านเชื้อเพลิงของเหง้ามัน 3. Chitsanucha S, Khwanruthai T. The study on สำปะหลังทอร์รไี ฟดห์ รอื กค็ ือ ผลิตภณั ฑแ์ ข็งมคี า่ สูงกวา่ efficacy charcoal from corncob and charcoal เหง้ามนั สำปะหลังดิบ และท่อี ุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส from cassava rhizome. In: The 3th National เปน็ สภาวะท่ีส่งผลให้สมบตั ดิ ้านเช้ือเพลิงมีค่าความร้อน Conference KPRU. Kamphaeng Phet, Thailand; ความหนาแนน่ พลงั งานมคี ่าสงู ทสี่ ุด ซึ่งมสี มบัติใกล้เคียง 608–13. ถ่านหนิ ลกิ ไนต์ อีกทัง้ ปริมาณเถ้าของผลิตภัณฑ์แข็งมีค่า สงู ขึ้นเพยี งเลก็ นอ้ ย สำหรับการผลิตชีวมวลทอร์รไี ฟด์ใน 4. Günther B, Gebauer K, Barkowski R, Rosenthal เชิงพาณิชย์ควรตะหนักถึงปริมาณผลได้เชิงมวล M, Bues C-T. Calorific value of selected wood เนื่องจากมีค่าลดลงตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ใช้ใน species and wood products. Eur J Wood Prod. กระบวนการ 2012;70(5):755–7. เอกสารอ้างอิง 5. Shariff A, Noor N, Lau A, Ali M. A comparative study on biochar from slow pyrolysis of corn 1. Pattiya A. Bio-oil production via fast pyrolysis cob and cassava wastes. Int j sci res innov. of biomass residues from cassava plants in 2016;10(12):767-71. a fluidised-bed reactor. Bioresour Technol. 2011;102(2):1959-67. 6. Rueangsan K, Kraisoda P, Heman A, Tasarod H, Wangkulangkool M, Trisupakitti S, et al. Bio-oil and char obtained from cassava

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 101 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) rhizomes with soil conditioners by fast in a torrefaction process. Energy. 2014;74: pyrolysis. Heliyon, 2021;7(11):e08291. 181–9. 7. Acharya B, Sule I, Dutta A. A review on 14. Bai X, Wang G, Gong C, Yu Y, Liu W, Wang D. advances of torrefaction technologies for Co-pelletizing characteristics of torrefied biomass processing. Biomass Conv Bioref. wheat straw with peanut shell. Bioresour 2012;2(4):349–69. Technol. 2017;233:373–81. 8. Nakason K, Khemthong P, Kraithong W, 15. Matali S, Rahman NA, Idris SS, Yaacob N, Chukaew P, Panyapinyopol B, Kitkaew D, et al. Alias AB. Lignocellulosic biomass solid fuel Upgrading properties of biochar fuel derived properties enhancement via torrefaction. from cassava rhizome via torrefaction: Effect Procedia Eng. 2016;148:671–8. of sweeping gas atmospheres and its economic feasibility. Case Stud Therm Eng. 16. Friedl A, Padouvas E, Rotter H, Varmuza K. 2021;23:100823. Prediction of heating values of biomass fuel from elemental composition. Analytica 9. Tumuluru JS, Sokhansanj S, Hess JR, Wright Chimica Acta. 2005;544(1):191–8. CT, Boardman RD. A review on biomass torrefaction process and product properties 17. Watanabe T, Shino A, Akashi K, Kikuchi J. for energy applications. Ind Biotechnol. Chemical profiling of jatropha tissues under 2011;7(5):384-401. different torrefaction conditions: application to biomass waste recovery. PLoS One. 2014; 10. Negi S, Jaswal G, Dass K, Mazumder K, Elumalai 9(9):e106893. S, Roy JK. Torrefaction: a sustainable method for transforming of agri-wastes to 18. Kosolkittiamporn S. Assumption test of high energy density solids (biocoal). Rev one-way analysis of variance in social Environ Sci Biotechnol. 2020;19(2):463–88. science research. J YRU. 2020;15(1):118-27. 11. Soponpongpipat N, Nanetoe S, Comsawang 19. Viroj J. One-way ANOVA and multiple P. Thermal Degradation of Cassava Rhizome comparison in public health research: a in Thermosyphon-Fixed Bed Torrefaction case study of hemorrhagic fever protection. Reactor. Processes. 2020;8(3):267. Scimsu. 2015;34(3):304-11. 12. Mamvura TA, Danha G. Biomass torrefaction 20. Dyjakon A, Noszczyk T, Smedzik M. The as an emerging technology to aid in energy influence of torrefaction temperature on production. Heliyon, 2020;6(3):e03531. hydrophobic properties of waste biomass from food processing. Energies. 2019;12 13. Granados DA, Velásquez HI, Chejne F. Energetic (24):4609. and exergetic evaluation of residual biomass

102 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) 21. Mamvura TA, Pahla G, Muzenda E. Torrefaction Patula pine. Maderas Ciencia y tecnología. of waste biomass for application in energy 2017;19(1):39–50. production in South Africa. S Afr J Chem Eng. 2018;25:1–12. 27. Pala M, Kantarli IC, Buyukisik HB, Yanik J. Hydrothermal carbonization and torrefaction 22. Chen D, Gao A, Cen K, Zhang J, Cao X, Ma Z. of grape pomace: a comparative evaluation. Investigation of biomass torrefaction based Bioresour Technol. 2014;161:255–62. on three major components: Hemicellulose, cellulose, and lignin. Energy Convers Manag. 28. HadjiivanovK. Identificationand characterization 2018;169:228–37. of surface hydroxyl groups by infrared spectroscopy. Adv Catal. 2014;57:99–318. 23. Nakason K, Pathomrotsakun J, Kraithong W, Khemthong P, Panyapinyopol B. Torrefaction 29. Yin Y, Yin J, Zhang W, Tian H, Hu Z, Ruan M, of agricultural wastes: influence of lignocellulosic et al. Effect of char structure evolution types and treatment temperature on fuel during pyrolysis on combustion characteristics properties of biochar. Int Energy J. 2019;19 and kinetics of waste biomass. J Energy (4):253–66. Resour Technol. 2018;140(7):072203. 24. Lieskovský M, Jankovský M, Trenčiansky M, 30. Granados DA, Ruiz RA, Vega LY, Chejne F. Merganic J. Ash content vs. the economics Study of reactivity reduction in sugarcane of using wood chips for energy: model based bagasse as consequence of a torrefaction on data from central europe. Bioresources. process. Energy. 2017;139:818–27. 2017;12(1):1579–92. 31. Horikawa Y, Hirano S, Mihashi A, Kobayashi Y, 25. Niu Y, Lv Y, Lei Y, Liu S, Liang Y, Wang D, et al. Zhai S, Sugiyama J. Prediction of lignin contents Biomass torrefaction: properties, applications, from infrared spectroscopy: chemical digestion challenges, and economy. Renew Sustain and lignin/biomass ratios of cryptomeria Energy Rev. 2019;115:109395. japonica. Appl Biochem Biotechnol. 2019;188 (4):1066–76. 26. Ramos-Carmona S, Pérez JF, Pelaez-Samaniego MR, Barrera R, Garcia-Perez M. Effect of 32. So CL, Eberhardt TL. FTIR-based models for torrefaction temperature on properties of assessment of mass yield and biofuel properties of torrefied wood. Wood Sci Technol. 2018;52:209-27.

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 103 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) การขดของเชือกบนพ้ืนราบหมนุ Rope Coiling on a Rotating Plane สิรภพ เงินงาม* และ มาริสา เยน็ ตุรัส Sirapop Ngoenngam* and Marisa Yenturat สาขาวิชาฟสิ กิ ส์ คณะวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ธรรมศาสตร์ อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12110 Major field of Physics, Faculty of Science and Technology, Thammasat University, Khlong Luang, Pathumthani 12110, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Feeding the rope steadily with uniform velocity about 67.15 Received: March 31, 2022 cm/s from the height 105 cm toward the rotating plane creates a Revised: May 20, 2022 variety of coiling shapes, resulted from the buckling instability. Our Accepted: June 6, 2022 present work aims to classify all possible coiling patterns on a Available online: June 12, 2022 rotating flat surface, studying the measurement of coiling sizes, the DOI: 10.14456/jarst.2022.10 frequency of coiling, which is a function of height, speed of rope Keywords: buckling instability, feeding and frequency of rotation of the plane. In the experiment, hypotrochoid, epitrochoid, the coiling of a rope on a flat surface in a circular motion and rotating circle on a flat surface would destroy the symmetry of the circle. The shape occurs sequentially starting from the hypotrochoid, then the epitrochoid and finally to the circle. The hypotrochoid to epitrochoid transition is associated with a reversal of the direction of the angular momentum. The criteria for the epitrochoid to circle transition are an equality between the primary and secondary radii of the epitrochoid, and the number of secondary loops reducing facing inward will continue to decrease until there are no more sub rings facing inward the rope is coiled in a circular pattern. Including factors that determine the form of a new coiling such as, the height of the rope release point, rope feeding speed and the rotation frequency

104 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) of the plane. The factors related to the properties of the rope are Young's modulus. This principle of physics can also explain the spiral patterns of viscous liquids on a rotating flat surface. where the elastic force in the case of rope is the viscous force in the case of liquid Such an understanding is beneficial to the design of 3D printers. บทคัดย่อ ของเหลว ความเข้าใจดังกล่าวเป็นประโยชน์ต่อการ ออกแบบเครื่องพิมพ์สามมิติ การป้อนเชือกอย่างสม่ำเสมอด้วยความเร็ว คงที่ 67.15 cm/s จากระดับความสูง 105 เซนติเมตร คำสำคัญ: การสูญเสียเสถียรภาพแบบโก่งเดาะ ไฮโพ- ลงสู่พื้นราบหมุน ก่อให้เกิดการขดของเชือกในรูปแบบ โทรคอยด์ เอพโิ ทรคอยด์ วงกลม ตา่ ง ๆ ซึ่งแสดงออกถึงการสญู เสยี เสถยี รภาพอันเป็นผล จากการโก่งเดาะ (Buckling) โดยงานวิจัยนี้ศึกษา บทนำ รูปแบบการขดเชือกที่เป็นไปได้ท้ังหมดบนพื้นราบหมุน และศึกษาการวัดขนาดของการขดและความถี่ของการ การโก่งของเกลียวและแผ่นของเหลวเกลียว ขดเป็นฟังก์ชันกับความถี่การหมุนของระนาบ ซึ่งจาก เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลาย ๆ สถานการณ์ การทดลองพบว่าการขดของเชือกบนพื้นราบนิ่งจะมี ตัวอย่างในชีวิตประจำวันมากมาย รวมถึงการขดเกลียว รปู แบบการขดเป็นวงกลม สว่ นการขดบนพืน้ ราบหมุนท่ี ของนำ้ ผึ้งทถี่ กู เทลงบนช้ินส่วนของขนมปังหรอื เจลอาบน้ำ จะทำลายสมมาตรของวงกลม ก่อให้เกิดรูปแบบการขด ที่ขดเกลียวตามที่เทลงบนมือ ในกระบวนการทาง ใหม่ ได้แก่ ไฮโพโทรคอยด์ (Hypotrochoid), เอพิโทร- อุตสาหกรรมมักเป็นที่พึ่งปรารถนาในการยับยั้งการโก่ง คอยด์ (Epitrochoid) และวงกลม (Circle) การเปลย่ี นแปลง งอของเหลว เช่นระหว่างกระบวนการเติมซึ่งแผ่นที่โค้ง ของรูปแบบของ ไฮโพโทรคอยด์เป็นเอพิโทรคอยด์มี งอของผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดอากาศหรือของเหลวรอบ ความเกี่ยวข้องกับการกลับตัวของทิศทางของโมเมนตัม ข้างซึ่งอาจส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง ในทาง เชิงมุม เกณฑ์สำหรับการเปลี่ยนผ่านจากเอพิโทรคอยด์ กลับกันการโก่งงอของเหลวอาจถูกนำไปใช้ประโยชน์ เป็นวงกลมคือความเท่าเทียมกันระหว่างรัศมีวงหลัก เช่นเพื่อช่วยในการผลิตขนม เช่น ไอศรีมเวียนเน็ตต้า และรัศมีวงรองของรูปแบบเอพิโทรคอยด์ และจำนวนวง หรือในระหวา่ งการสรา้ งโฟมและอมิ ลั ชันภายในช่องทาง ย่อยหันเขา้ ด้านในจะลดลงไปเรื่อย ๆ จนไม่มีวงย่อยหนั ไหลจุลภาค (Microfluidics) และปรากฏการณ์โก่งงอ เข้าด้านในอีกต่อไป เชือกจะขดเป็นรูปแบบวงกลม เกิดข้นึ ในกระบวนทางธรณีวิทยา [1] ดงั รูปท่ี 1 ปัจจัยที่กำหนดรูปแบบของการขดใหม่ ได้แก่ ความสูง ของจุดปล่อยเชือก, ความเร็วในการป้อนเชือก และ รูปท่ี 1 การขดท่ีพบในชีวติ ประจำวัน (ก) การขดเกลียว ความถี่การหมุนของระนาบ ส่วนปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับ ของน้ำผึ้ง (ข) ผลิตภัณฑ์ขนมไอศรีมเวียน สมบัตขิ องเชอื ก ไดแ้ ก่ คา่ มอดลู สั ยงั (Young's Modulus) เน็ตต้า (ค) ปรากฏการณ์โก่งงอเกิดขึ้นใน หลักการฟิสิกส์ดังกล่าวน้ียังสามารถอธิบายรูปแบบการ กระบวนทางธรณวี ทิ ยา ขดของของเหลวหนืดบนพื้นราบหมุน โดยแทนแรง ยืดหยุ่นในกรณีของเชือกเป็นแรงหนืดในกรณีของ

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 105 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) การขดเชือกสามารถเข้าใจได้บนพื้นฐานของ แทนที่กล่องลูกบาศก์ ระบบจะเป็น 2 มิติแทนที่เป็น แท่งยืดหยุ่น เกดิ ข้ึนหลายบริบท เช่น แบบจำลองดีเอ็นเอ 3 มิติ การบิดเบี้ยวของเชือกจึงจำกัดอยู่ในระนาบเดียว (Deoxy-Ribonucleic Acid, DNA) โพลิเมอร์ และขน เท่านั้น เมื่อจานแบนเกิดการหมุนรูปแบบของเชือกจะ [2-4] คุณลักษณะที่เหมือนกันของวัสดุที่แตกต่างกัน จำแนกได้จากรัศมีไจเรชั่น (Radius of Gyration) การ เหล่านี้ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปทรงอย่าง ทดลองที่งดงามด้วยเครื่องมือที่เรียบง่ายเกิดการสร้าง ต่อเนื่องเพือ่ ตอบสนองต่อแรงและทอร์ก วัสดุเหล่านีจ้ ะ แรงบันดาลใจให้เราใช้เชือกเป็นแบบจำลองของแท่ง มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างต่อเนื่องโดยไม่ฉีดขาด กลมยาว เพื่อศกึ ษาการสูญเสยี เสถยี รภาพแบบโก่งเดาะ เม่ือมีแรงภายนอกมากระทำ รปู รา่ งที่เกดิ ขึน้ เปน็ สถานะ ที่ให้พลังงานของระบบต่ำสุด โดยการเปลี่ยนแปลง จากการทดลองได้มีการศึกษารูปแบบการขด รูปร่างมีลักษณะสำคัญ 3 รูปแบบ คือ การบีบอัด การ ที่เป็นไปได้ทั้งหมดบนพื้นราบหมุน สร้างแผนภาพเฟส โค้งงอ และการบิด ซึ่งท้งั 3 รูปแบบน้สี ามารถเกิดขึ้นใน เพื่อแสดงว่ารูปแบบการขดจะเป็นเช่นไรเมื่อให้ค่าความ เวลาเดียวกัน สำหรบั แท่งยืดหยุ่นที่มเี ส้นศูนย์กลางนอ้ ย สูง, ความเรว็ ในการป้อนเชือก และความถีก่ ารหมนุ ของ กวา่ ความยาว การบิดรอบแกนต้องใช้พลังงานมาก หาก ระนาบ ตลอดจนศึกษาการวัดขนาดของการขดและ ไม่มีทอร์กภายนอก การอัดและการดัดรอบแกนจะใช้ ความถี่ของการขดเป็นฟังก์ชันกับความถี่การหมุนของ พลังงานน้อยกว่าจึงสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายกว่า เมื่อการ ระนาบ อัดตามแนวแกนของแท่งยืดหยุ่นมคี ่าเกินค่าขีดเริ่มแทง่ ยดื หยนุ่ จะเร่มิ โคง้ งอ การโค้งงอน้จี ะขน้ึ อยกู่ ับเรขาคณติ วิธีดำเนนิ การวิจัย และสมบัติยืดหยุ่นของแท่งการโค้งงอที่มากเกินไปจะ ส่งผลให้แท่งยืดหยุ่นเกิดการสญู เสียสภาพแบบโก่งเดาะ เชือกถกู ปล่อยดว้ ยความเร็ว 67.15 เซนติเมตร/ (Buckling Instability) สำหรบั ระบบมหภาคการสญู เสยี วินาที จากระดับความสูง 105 เซนติเมตร ไปยังระนาบ สภาพแบบโก่งเดาะเปน็ ผลทางกลศาสตร์ นอกจากนกี้ าร พื้นหมุนดังแสดงในรูปที่ 2 รัศมีหน้าตัด (2a0) = 0.2 สูญเสียสภาพแบบโก่งเดาะยังสามารถเกิดขึ้นจากความ เซนติเมตร ให้พื้นท่หี น้าตัดขวางเปน็ วงกลม A = 3.14 x ไมเ่ ข้าใจกันระหว่างเรขาคณติ ของรอยพบั กับการยืดของ 10-2 เซนติเมตร2 และโมเมนต์ความเฉื่อยของ แผ่นบาง การพับตามแนวกึ่งกลางของวงแหวนจะทำให้ แผ่นซึ่งเคยวางตัวในระนาบโค้งงอออกจากระนาบนั้น ภาคตัดขวาง I = A2/2  = 1.57 x 10-4 เซนติเมตร4 วงแหวนดังกลา่ วจะโคง้ งอขึน้ เปน็ รูปอานมา้ แมว้ ่าจะไม่มี ความหนาแน่ = 0.51 กรัม/เซนติเมตร3 และมอดูลัส แรงภายนอกมากระทำก็ตาม [5] ของยัง E = 2.43 เมกะปาสคาล เพื่อปล่อยเชือกให้ ราบรื่นมีมอเตอร์กระแสตรงหมุนกระบอกลูกกลิ้งมีรศั มี ก่อนหน้านี้มีการศึกษาการก่อตัวของเงื่อน 6.4 เซนติเมตร รอบเชือกที่พันรอบ วัดความถี่การหมุน (Knot) เชือกเปรียบได้กับโพลิเมอร์วงปิด การเกิดเงื่อน ของกระบอกสูบโดยออสซิลโลสโคปท่ีสร้างฟังก์ชัน ในสาย โพลิเมอร์มีผลต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยี 500 ฟังก์ชัน/รอบ ด้านล่างของระนาบพื้นราบหมุนถูก (Rheological Properties) [6] มีการศึกษาเงื่อนโดย หมุนด้วยมอเตอร์กระแสตรงตัวที่สอง ความถี่ในการ บรรจุเชือกยาวในกล่องลูกบาศก์ ทำการหมุนกล่อง หมนุ ของระนาบ f0 วัดด้วยออสซลิ โลสโคปท่ีสอง ความถี่ ลูกบาศกเ์ ชือกเกิดการพันกันเกดิ เงื่อนหลายประเภท ซึ่ง ตามธรรมชาติของเชือกแขวนอยู่ที่ประมาณ มีการจำแนกประเภทโดยพหุนามโจนส์ ( Jones (1 / 2) g / h = 0.45 Hz ช่วงของ f0 รวมถึงความถี่ Polynomial) [7] หากมีการใส่เชือกในจานแบนราบ ธรรมชาติระนาบพื้นราบหมุนถูกหมุนทวนเข็มนาฬิกา ด้วยความเร็วเชิงมุม  = 2f0 ในขณะที่เชือกขด

106 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ทวนเขม็ นาฬกิ าดว้ ยความเรว็ เชงิ มุม  = 2f โดยท่ี f กระทำต่อเชือก 3 แรงหลกั ๆ ด้วยกนั ได้แก่ แรงยดื หยุ่น หมายถึงความถีก่ ารม้วนของเชือก (Elastic force) แรงโน้มถ่วง (Gravity) และแรงเฉื่อย รปู ท่ี 2 การจดั อปุ กรณ์ในการทดลอง พันเชอื กบนลูกกล้ิง ซึ่งหมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง วัดความถ่ี (Inertia) กำหนดให้ FE คือแรงยืดหยุ่นต่อหนึ่งหน่วย การหมุนของลูกกล้ิงดว้ ยเอ็นโค้ดเดอร์ (Encoder) ความยาว FG คือแรงโน้มถ่วงต่อหนึ่งหน่วยความยาว โดยเชอื กเคล่ือนที่ด้วยความเรว็ v จากความสูง h และ FI คือแรงเฉื่อยต่อหนึ่งหน่วยความยาว [8] ดัง การขดของเชือกบนพื้นราบนิ่งมี 3 ลักษณะ สมการท่ี 1-3 เช่นเดยี วกบั ของเหลวหนดื แตกต่างกันเพียง การขดหนืด FE  E ( 2a0 )4 (1) กลายเป็นการขดยืดหยุ่น ในกรณีของแข็ง แรงยืดหยุ่น R3 แสดงบทบาทแทนแรงหนืด รูปแบบการขดของเชือกบน (2) พื้นราบเลื่อนที่เหมือนกับของของเหลวหนืด ดังนั้นแรงท่ี FG  g(2a0)2 (3) FI ( 2a0 )2 v 2 R  หมายเหตุ: (ความหนาแน)่ , g (ความเรง่ เน่อื งจากแรง โนม้ ถ่วงของโลก) ระดบั ความยาว (length Scale): R หาไดจ้ าก แรงยืดหยุ่นต่อหนึ่งหน่วยความยาวเท่ากับแรงโน้มถ่วง ต่อหนึ่งหน่วยความยาว มีค่าเท่ากับ 12.5 เซนติเมตร และระดบั เวลา (Time Scale) : t หาได้จากแรงโน้มถว่ ง ต่อหนึ่งหน่วยความยาวเท่ากับแรงเฉื่อยต่อหนึ่งหน่วย ความยาว มคี ่าเทา่ กบั 0.11 วนิ าที [9, 10] รปู ท่ี 3 ทิศทางของแรงโคริโอลสิ เมอื่ (ก) ความเรว็ เชงิ มุมน้อยกว่าความเร็วเชงิ มุมวกิ ฤติ (ข) ความเรว็ เชงิ มมุ มากกวา่ ความเรว็ เชิงมุมวกิ ฤติ การเกิดรูปแบบการขดของเชือกบนพื้นราบ ค่า f 0  f 0(c) และมีความเร็วเชิงมุมเป็น   (c) เชือก นิ่งนั้นเป็นวงกลม การหมุนพื้นราบนิ่งทำลายสมมาตร ขดในทิศทางตามเข็มนาฬิกา โดย u คือความเร็วใน ของวงกลม ก่อให้เกิดรูปแบบการขดใหม่ ได้แก่ ไฮโพ- การขด แรงโคริโอลิส (Coriolis Force) ตามกฎของมือ โทรคอยด์ (Hypotrochoid), เอพิโทรคอยด์ (Epitrochoid) ขวามีทิศพุ่งออกจากศูนย์กลาง ดังนั้นเชือกจึงขดออก และวงกลม (Circle) โดยหากความถ่ีของพ้ืนราบหมุนมี ด้านนอก เกิดเป็นไฮโพโทรคอยด์ (Hypotrochoid) ถ้า

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 107 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) หากความถี่ของพื้นราบหมุนมีค่า f0  f0(c) มีความเร็ว จากการทดลองจะเห็นได้ว่ารูปแบบของการขด เชิงมุมเป็น   (c)เชือกขดในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ของเชือกนั้นมีความคล้ายคลึงกับลักษณะของไฮโพโทร- โดย u คือความเร็วในการขด แรงโคริโอลิสตามกฎของ คอยด์ และเอพิโทรคอยดเ์ ปน็ อยา่ งมาก ดังนัน้ เราอาจกล่าว มือขวามีทิศพุ่งเข้าหาศูนย์กลาง ดังนั้นเชือกจึงขดออก ได้ว่าการป้อนเชือกด้วยความเร็วที่เร็วกว่าอัตราที่แผ่น ด้านนอกเกิดเป็นเอพิโทรคอยด์ ซึ่ง f0 คือความถี่ของ ระนาบหมุนสามารถถ่ายโอนได้ความยาวที่มากเกินไปจะ พื้นราบหมุน, f 0(C) คือความถ่ีวิกฤตของพื้นราบหมุน,  ถูกนำใช้ในการสร้างวงย่อยภายนอกที่เส้น รอบวงของ คือความเร็วเชิงมุมของพื้นราบหมุน และ (c) คือ วงกลม โดยเรียกว่าเป็นรูปแบบ ไฮโพโทรคอยด์ จะ ความเร็วเชิงมุมวิกฤตของพื้นราบหมุน แสดงดังรูปที่ 3 ประกอบด้วยวงย่อยภายนอก 15 วงย่อยและ 10 รอบต่อ การหมุนที่ f0 = 0.20 Hz และ f0 = 0.34 Hz ตามลำดับ ผลการศกึ ษาและอภปิ รายผล การเพิ่ม f0 เป็น 0.42 Hz จะทำให้ไฮโพโทรคอยด์นั้นไม่ คงที่และ เอพิโทรคอยด์จะเกิดการวนซ้ำภายใน 4 วงย่อย ป้อนเชือกดว้ ยความเรว็ คงที่ v = 67.15 cm/s และ 1 รอบต่อการหมุน เมื่อ f0 เพิ่มขึ้นเป็น f0 = 1.54 Hz จากระดับความสูง 105 เซนติเมตร โดยการป้อนความ แผ่นระนาบจะหมุนอย่างรวดเรว็ พอที่จะถ่ายโอนความยาว ต่างศักย์ 13.2 V มกี ระแสไหลผา่ น 1.09 A พ้ืนราบหมุน ที่เพิ่มขึ้นเพื่อสร้างวงย่อยภายใน โดยเอพิโทรคอยด์จะถูก ทวนเข็มนาฬิกาและเชือกขดลงบนพื้นราบหมนุ ตามเข็ม ยึดออกไปตามทิศทางตามแนวเส้นรอบวง เพื่อกำจัดหรือ นาฬิกา และที่มีความเร็วในการป้อนเชือกนี้ หากป้อน ลดวงยอ่ ยภายในทั้งหมด ดงั น้ันจึงถูกเปล่ียนรูปเป็นวงกลม เชอื กบนพน้ื ราบนง่ิ เชอื กจะขดเปน็ วงกลมดว้ ยความเร็ว รัศมีของวงกลมนั้นเล็กลงเมื่อ f0 เพิ่มขึ้นเป็น 1.85 Hz ดัง v = 65 cm/s และความถ่ีของการขดคอื 3.077 Hz รูปท่ี 4 รปู ท่ี 4 แสดงการขดของเชือกบนพื้นราบหมุนที่ความเร็วในการป้อนเชือกคงท่ี 67.15 cm/s จากระดับความสูง 105 cm ลงบนพนื้ ราบทหี่ มนุ ดว้ ยความถ่ีทีเ่ ปลีย่ นแปลงไป

108 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) รูปท่ี 5 รูปแบบการขดเชือกแบบไฮโพโทรคอยด์ (Hypotrochoid), เอพิโทรคอยด์ (Epitrochoid) และวงกลม (Circle) ตามลำดับ ดังนั้นเมื่อความเร็วในการป้อนเชือก v เร็วพอ ความถ่ีของพื้นราบ f0 ไปเร่อื ย ๆ รปู แบบการขดเชือกจะ เชือกจะขดเป็นรูปแบบ ไฮโพโทรคอยด์บนพื้นราบหมุน มีการเปล่ียนรูปแบบเปน็ ไฮโพโทรคอยด์, เอพิโทรคอยด์ เมื่อเพิ่มความถี่การหมุน f0 ของพื้นราบหมุน จำนวนวง และวงกลม ตามลำดับ ดังนั้นจึงส่งผลให้รัศมีในการขด ย่อยหันออกด้านนอกของไฮโพโทรคอยด์จะลดลงเม่ือ ของเชือกจะมีค่าลดลง เนอื่ งจากแรงเข้าสศู่ นู ย์กลางมีค่า มากขึ้นเมื่อพื้นราบหมุนด้วยความถี่มากขึ้น ในการ เพิ่มความถี่การหมุน f0 ไปอีกจนเกินค่าวิกฤติ f 0(c1) พิจารณาในครง้ั น้ีใช้รศั มีการขดของวงหลัก เชือกจะขดเป็นรูปแบบ เอพิโทรคอยด์เมื่อเพิ่มความถ่ี การหมุน f0 ไปอีกจนเกินค่าวิกฤติ f 0(c2) จำนวนวงย่อย หันเข้าด้านในของเอพิโทรคอยด์จะลดลงไปเรื่อย ๆ จน ไม่มีวงย่อยหันเข้าด้านในอีกต่อไป เชือกจะขดเป็น รูปแบบวงกลม ดังรูปที่ 5 กล่าวโดยสรุปได้ว่า เมื่อเพิ่ม ความถี่การหมุน f0 ของพื้นราบหมุน ลำดับของรูปแบบ ท่เี กิดขน้ึ คือ ไฮโพโทร-คอยด์, เอพโิ ทรคอยด์ และวงกลม รปู ที่ 6 กราฟความสมั พันธ์ระหวา่ งรัศมีวงหลัก (R) กับ รปู ที่ 7 กราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ งรศั มวี งรอง (Rl) กับ ความถ่ขี องพ้ืนราบ (f0) ความถ่ขี องพ้นื ราบ (f0) จากการทดลองสามารถเสนอได้โดยกราฟท่ี จากรูปที่ 7 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง แสดงความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีวงหลัก R กับความถี่ รัศมีวงรอง Rl กับความถีข่ องพืน้ ราบ f0 จะเหน็ ได้วา่ เมื่อ ของพื้นราบ f0 ตามรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าเมื่อเราเพ่ิม เพิ่มความถี่ของพื้นราบ f0 ไปเรื่อย ๆ รูปแบบการขด เชือกจะมีการเปลี่ยนเป็นรูปแบบ ไฮโพโทรคอยด์เป็น เอพิโทรคอยด์ จนเชือกขดเป็นรูปแบบวงกลม ดังนั้นจึง ส่งผลให้รัศมีของวงรองของ เอพิโทรคอยด์ใหญ่กว่าของ ไฮโพโทรคอยด์เพราะจำนวนวงรองของ ไฮโพโทรคอยด์ มีมากกว่า ขณะที่รัศมีของวงหลกั ของ ไฮโพโทรคอยด์มี ค่าใกล้เคียงกับของเอพิโทรคอยด์ความยาวเชือกของวง

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 109 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) รองของไฮโพโทรคอยด์ถูกใช้เป็นความยาวเชือกของวง เชือกจะมีการเปลี่ยนเป็นรูปแบบเอพิโทรคอยด์ และ รองของเอพิโทรคอยด์ แต่จำนวนวงรองของเอพิโทร- วงกลม ตามลำดับ หากเราลากเสน้ ตรง f = f0 ในรปู ที่ 8 คอยด์มีไม่มากนัก จึงทำให้แต่ละวงรองของเอพิโทร- แทบจะผ่านทุกจุดข้อมูล ที่ความเร็วในการป้อนเชือก คอยด์มี ขนาดใหญ่ นอกจากนี้หากพิจารณารัศมีวงรอง 67.15 cm/s จัดว่าเป็นความเร็วที่มาก ทำให้เชือกแทบ ของเอพิโทรคอยด์พบว่าแนวโน้มมีค่าลดลงเมื่อความถี่ จะเคล่อื นทตี่ ิดไปกับพ้ืนราบหมนุ กล่าวคือความถขี่ องวง พื้นราบเพิ่มขึ้น ที่เป็นเช่นนี้ เพราะพื้นราบหมุนเร็วได้ หลัก f มีค่าประมาณความถี่ของพื้นราบ f0 ฉะนั้นเม่ือ ถ่ายความยาวเชือกในสว่ นของวงรองไปที่อื่นวงรองจึงมี พื้นราบหมุนด้วยความถี่ f0 มากขึ้น เชือกย่อมขดด้วย ขนาดเลก็ ลง ความถี่ f ทมี่ ากข้นึ เช่นกนั รปู ท่ี 8 กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความถี่วงหลัก (f) จากรูปที่ 9 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง กับความถี่ของพื้นราบ (f0) โดยเส้นประคือ ความถี่ของการขดเชือกวงรอง fl กับความถี่ของพื้นราบ กราฟเสน้ ตรงเมื่อ f = f0 f0 จะเห็นได้ว่าในบริเวณที่มีความถี่ของพื้นราบ f0 ต่ำ จะเกิดรูปแบบของการขดเชือกเป็น ไฮโพโทรคอยด์ รปู ที่ 9 กราฟความสมั พันธ์ระหวา่ งความถวี่ งรอง (fl) (Hypotrochoid) และหากสังเกตดูกราฟความถี่วงรอง กับความถี่ของพื้นราบ (f0) fl ในรูปที่ 9 เป็นการพลิกจากบนลงล่างและล่างขึ้นบน จากรูปที่ 8 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ของกราฟรัศมีวงรอง Rl ในรูปท่ี 7 โดยจากความสมั พนั ธ์ v = 2Rlfl เนื่องจากความเร็วในการป้อนเชือก v ความถีข่ องการขดเชือกวงหลัก f กับความถ่ีของพ้นื ราบ เท่ากัน มีผลให้แนวโนม้ ของความถีว่ งรอง fl จึงตรงข้าม f0 จะเห็นได้ว่าในบริเวณที่มีความถี่ของพื้นราบ f0 ต่ำ กับของรัศมีวงรอง Rl ตามความสัมพันธ์ fl = v 2Rl จะเกิดรูปแบบของการขดเชือกเปน็ ไฮโพโทรคอยด์ และ โดยความเร็วในการป้อนเชือกคงท่ี เมื่อความถี่วงรองมี เม่ือเพิ่มความถีข่ องพ้นื ราบ f0 ไปเรื่อย ๆ รปู แบบการขด ค่าลดลง จะส่งผลให้รัศมีวงรองเพิ่มขึ้น ตลอดจนถ้า ความถี่วงรองมีค่าเพ่ิมขึ้น ก็จะส่งผลให้รัศมีวงรองลดลง เชน่ กัน เมื่อพิจารณาในกรณีพื้นราบนิ่ง เมื่อเชือก เคล่ือนท่ีลงมาด้วยความเรว็ คงที่ v กระทบพื้นแล้วเชือก จะหยุดการเคลื่อนที่ทันที โดยพื้นจะออกแรงกระทำตอ่ เชือกในแนวดิ่งพุ่งชี้ขึ้น F เพื่อหยุดการเคลื่อนที่ของ เชือก ขณะที่ในพื้นราบหมุน เมื่อเชือกเคลื่อนที่ลงมา ดว้ ยความเร็วคงที่ v เช่นเดียวกนั พอกระทบกับพ้ืนแล้ว เชือกจะมีการปรับความเร็วให้เท่ากับความเร็วตามแนว เส้นรอบวงของพื้นราบหมุน โดยพื้นราบหมุนจะมีการ ออกแรงกระทำต่อเชือกเพื่อปรับความเร็วดังกล่าว ความเร็วของเชือกก่อนกระทบพื้นราบหมุนมีทิศพุ่งลง ด้านล่าง หลังกระทบกับพื้นราบหหมุนแล้ว ความเร็ว ของเชือกจะอยู่ในแนวระนาบเดียวกับพื้นราบและมีทิศ

110 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ตามแนวเส้น รอบวง สามารถหาแรงได้จากอัตราการ องค์ประกอบตามแนวดิ่งจะเหมือนกับพื้นราบนิ่งคือทศิ เปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม F = P t จะเห็นได้ว่า พุ่งชี้ขึ้น Fv ในรูปที่ 10 ส่วนองค์ประกอบตามแนวราบ จะมีการดึงเชือกให้ขยายรัศมีวงหลักให้มีขนาดใหญ่ขึ้น พื้นราบหมุนออกแรงกระทำต่อเชือกในทิศทางที่แรงพุ่ง Fh จึงเป็นผลทำให้รัศมีวงหลักของพื้นราบนิ่งมาค่าน้อย เฉียงขึ้นจากพื้นราบ F จึงมีองค์ประกอบตามแนวดิ่ง กวา่ รศั มีบนพ้ืนราบหมุน ในรปู ท่ี 6 และตามแนวราบ โดยสามารถอธิบายขยายความได้ว่า รปู ท่ี 10 องคป์ ระกอบของแรงที่กระทำต่อเชือกเมอ่ื (ก) พื้นราบนง่ิ (ข) พืน้ ราบหมุน จากที่กล่าวข้างตน้ เมื่อใช้การอนุรักษ์มวลของ ด้วยความเร็วที่เร็วกว่าอัตราที่แผ่นระนาบหมุนสามารถ เชอื ก กลา่ วคอื v = 2fR เม่ือรัศมี R บนพ้นื ราบหมนุ ถา่ ยโอนไดค้ วามยาวท่มี ากเกนิ ไปจะถกู นำใช้ในการสร้าง มขี นาดใหญก่ ว่ารัศมบี นพ้ืนราบน่ิง ความเรว็ ในการป้อน วงย่อยภายนอกที่เส้นรอบวงของวงกลม โดยเรียกว่าเปน็ เชือก v บนพ้นื ราบนิง่ และพ้นื ราบหมนุ มีคา่ เท่ากัน ย่อม รูปแบบ ไฮโพโทรคอยด์เมื่อ f0 เพิ่มขึ้นแผ่นระนาบจะ หมายความว่า ความถี่วงหลัก f บนพื้นราบหมุนมีค่า หมุนอย่างรวดเร็วพอที่จะถ่ายโอนความยาวที่เพิ่มขึ้น น้อยกวา่ ความถ่ีวงหลักบนพืน้ ราบนิ่ง ในรปู 8 เพื่อสร้างวงย่อยภายในโดยเอพิโทรคอยด์ จะถูกยึด ออกไปตามทิศทางตามแนวเส้นรอบวง เพื่อกำจัดหรือ สรปุ ผล ลดวงย่อยภายในทั้งหมด ดังนั้นจึงถูกเปลี่ยนรูปเป็น วงกลมจากลกั ษณะการเกิดรปู แบบของการขดเชือกเมื่อ การขดของเชือก คือ การรวมตัวกันของความ แสดงความความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีวงหลัก R กับ ไม่แน่นอนของการโก่งงอ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีแรงอัดตาม ความถข่ี องพน้ื ราบ f0 มีผลทำให้รัศมใี นการขดของเชือก แนวแกนเกินค่าวิกฤติ Fc = CEI/L2 โดย C คือค่าคงที่ท่ี จะมีค่าลดลงเนื่องจากแรงเข้าสู่ศูนย์กลางมีค่ามากขึ้น ขึ้นอยู่กับประเภทของเงื่อนไขอิสระทั้งรัศมีการขด R เมื่อพื้นราบหมุนด้วยความถี่มากขึ้น และเมื่อแสดง ความถก่ี ารขด f และพ้ืนราบหมุน f0 ทมี่ ีแรงท่กี ระทำต่อ ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ของการขดเชือกวงหลัก f เชือกสามแรงหลักด้วยกัน คือแรงยืดหยุ่น (Elastic กับความถี่ของพื้นราบ f0 จะเห็นได้ว่าในบริเวณที่มี Force) แรงโน้มถ่วง (Gravity) และแรงเฉื่อย (Inertia) ความถี่ของพื้นราบ f0 ต่ำ มีผลทำให้ความถี่ในการขด จากการทดลองรูปแบบของการขดของเชือกนั้นมีความ เชือก f เพิ่มมากขึ้น เนื่องจากเมื่อเราป้อนความเร็วใน คล้ายคลึงกับลักษณะของไฮโพโทรคอยด์ และเอพิโทร- การเชือก 67.15 cm/s จัดว่าเป็นความเร็วที่มาก ทำให้ คอยดเ์ ป็นอยา่ งมาก ดังนัน้ อาจกลา่ วไดว้ า่ การป้อนเชือก

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 111 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) เชือกแทบจะเคลื่อนที่ติดไปกับพื้นราบหมุน กล่าวคือ 2. Travers AA, Thompson JMT. An introduction ความถีข่ องวงหลัก f มคี า่ ประมาณความถขี่ องพ้ืนราบ f0 to the mechanics of DNA. Phil Trans R Soc ฉะน้นั เมือ่ พ้ืนราบหมุนดว้ ยความถี่ f0 มากขน้ึ เชือกย่อม Lond. 2004;362(1820):1265-79. ขดด้วยความถี่ f ท่มี ากขน้ึ เช่นกัน หลกั การทางฟสิ ิกส์ซึ่ง กำหนดรูปแบบการขดของเชอื กบนพื้นราบหมุน เป็นไป 3. Singh AR, Giri D, Kumar S. Conformational ได้ว่าหลักการฟิสิกส์ดังกล่าวยังสามารถอธิบายรูปแบบ properties of polymers. Springer-Verlag. 2008; การขดของของเหลวหนืดบนพื้นราบหมุน โดยแทนแรง 71(2):283–95. ยืดหยุ่นในกรณีของเชือกเป็นแรงหนืดในกรณีของ ของเหลว ความเข้าใจดังกล่าวเป็นประโยชน์ต่อการ 4. Wolgemuth CW, Powers TR, Goldstein RE. ออกแบบเครอ่ื งพมิ พส์ ามมิติ ณ ปจั จุบนั การทำงานของ Twirling and whirling: viscous dynamics of เครื่องพิมพ์สามมิติ คือให้หัวฉีดของเหลวเลื่อนท่ี และ rotating elastic filaments. Phys Rev Lett. ฐานข้างล่างนิ่งในอนาคตอาจให้ฐานข้างล่างเกิดการ 2000;87(7):1623-6. เลื่อนที่หรือการหมุนไปด้วยลักษณะของชิ้นตัวอย่างบน ฐานไมน่ ่ิงจะเป็นเชน่ ไร จำตอ้ งอาศัยการศกึ ษาอย่างเป็น 5. Dias MA, Dudte LH, Mahadevan L, Santangelo ระเบียบระบบในกรณีท่งี ่ายทส่ี ุดกอ่ น คือการหมุน CD. Geometric Mechanics of Curved Crease Origami. Phys Rev Lett. 2012;109(11):114-301. กติ ติกรรมประกาศ 6. Kantor Y. Knots in Polymers. Pramana – J งานวิจัยฉบับนี้สำเร็จลุล่วงไปด้วยดี ผู้จัดทำ Phys. 2005;64(6):1011-7. ขอกราบขอบพระคุณ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สิทธิโชค อำนวยพล อาจารย์ที่ปรึกษา ที่ได้กรุณาให้คำปรึกษา 7. Raymer DM, Smith DE. The tangled web of และข้อเสนอแนะที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการทำ self-tying knots. PNAS. 2007;104(44):17243-4. โครงงาน อีกทั้งยังช่วยแก้ไขปัญหาต่าง ๆ เพื่อการ ปรับปรุงแก้ไขโครงงานพิเศษฉบับนี้ให้เหมาะสม 8. Habibi M, Ribe NM, Bonn D. Coiling of elastic ตลอดจนเป็นผู้อนุญาตให้ใช้ห้องปฏิบัติการดำเนินการ ropes. APS P. 2007;99(15):154-302. วัดและการทดลองตลอดทั้งโครงงานนี้รวมถึงให้ความรู้ เกี่ยวกับการใช้เครื่องมือ 9. Amnuanpol S. Rope coiling. Pramana – J Phys. 2017;89(69):68-78. 10. Amnuanpol S. Shape sequence of rope coiling on a rotating plane. 2019;125:54001. เอกสารอ้างองิ 1. Blount MJ. Bending and buckling of a falling viscous thread [Doctoral thesis]. Cambridge: Cambridge university. 2010.

112 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) การเตรยี มนโี อโซมสารสกัดจากเม่าสำหรับผลิตภัณฑ์บำรงุ ผวิ Preparation of Mao (Antidesma thwaitesianum Muell.Arg) Extract Niosomes for Skin Care Product สุภกาญจน์ พรหมขันธ์* ชนษิ ฎา วงศ์บาสก์ และ ศุกฤชชญา เหมะธลุ นิ Supakarn Promkhan* Chanidda Wongbasg and Sukrichaya Hemathulin สาขาวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร คณะทรพั ยากรธรรมชาติ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลอสี าน อ.พังโคน จ.สกลนคร 47160 Department of Food Science and Technology, Faculty of Natural Resources, Rajamangala University of Technology Isan, Sakon Nakhon 47160, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: The objective of this research was to utilize the residual black Received: November 10, 2021 Mao pulp and seeds from the production process of Mao products. In Revised: April 29, 2022 the niosome form of Mao extract and applied in skin lotion product. Accepted: June 21, 2022 The extracting the residual black Mao pulp with 50% concentration of Available online: June 24, 2022 ethanol solution, it was found that 100 ml of the extract contained all DOI: 10.14456/jarst.2022.11 phenolic compound, total anthocyanin and antioxidant capacity Keywords: Mao extract, compared to ascorbic acid at the highest of 3,725.27 mg gallic acid, niosome, skin care product 28. 57 mg cyanidin- 3- glucoside and 3,570. 33 mg ascorbic acid, respectively. The Mao extract was developed into niosomes by Chloroform film method and the particle sizes were reduced by Ultrasonic probe and Microfluidizer. The ratio of Tween 60 and cholesterol at 30: 70 was used. The particle size of Mao extract niosome was 252. 19 nm and polydispersity index ( PDI) was 0. 26. Niosomes colloid of 2% Mao extract had antioxidant activity at 84.11 mg ascorbic acid/ 100ml, total phenolic acid at 78. 10 mg gallic acid/100ml, total anthocyanin at 3.78 mg cyanidin-3-glucoside/100ml and oxygen radical absorbance capacity ( ORAC) at 7,775. 71 µmol

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 113 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) TE/100ml. From the application of Mao extract niosomes in skin care product (10%), it was showed that the product had antioxidant activity at 9.12 mg ascorbic acid/100ml, total phenolic acid at 41.86 mg gallic acid/100ml, ORAC at 678.04 µmol TE/100ml, total anthocyanin at 0.27 mg cyanidin-3-glucoside/100ml and anti-tyrosinase efficient (IC50) less than 1,000 mg/ml. บทคัดย่อ acid/100ml ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก 41.86 mg gallic acid/100ml มีความสามารถในการต้าน งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการใช้ประโยชน์ ออกซเิ ดชนั (ORAC) 678.04 µmol TE/100ml ปริมาณ กากและเมล็ดเม่าดำเศษเหลือจากกระบวนการผลิต แอนโธไซยานินทั้งหมด 0.27 mg cyanidin-3- ผลิตภัณฑ์จากเม่า ในรูปแบบนีโอโซมของสารสกัดจาก glucoside/100ml และมีความสามารถในการยับยั้ง เม่าและประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์โลช่ันบำรุงผิว โดยการ เอนไซม์ไทโรซิเนสเล็กน้อยโดยมีค่า IC50 น้อยกว่า สกัดกากเม่าดำด้วยสารละลายเอทานอล ความเข้มข้น 1,000 mg/ml ร้อยละ 50 พบว่าสารสกัดปริมาตร 100 มิลลิลิตร ให้ สารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด แอนโธไซยานินทั้งหมด คำสำคญั : สารสกัดเมา่ นีโอโซม ผลิตภัณฑ์บำรงุ ผิว และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระเมื่อเทียบกับ วิตามินซีสูงสุด 3,725.27 mg gallic acid, 28.57 mg บทนำ cyanidin-3-glucoside และ 3,570.33 mg ascorbic acid ตามลำดับ ทำการกักเก็บสารสกัดจากเม่าที่ได้ใน ปัจจุบันมีการประยุกต์ใช้ประโยชน์จากสาร รูปแบบนีโอโซมด้วยวิธี Chloroform film method ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ได้จากสารสกัดจากธรรมชาติใน ลดขนาดอนุภาคด้วยเครื่อง Ultrasonic probe และ ผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางมากขึ้น [1] รายงานว่า มีการใช้ Microfluidizer อัตราส่วนระหว่าง Tween 60 ต่อ ประโยชน์จากสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากธรรมชาติ คอเลสเตอรอล ที่เหมาะสม คือ 30:70 ให้นีโอโซมของ เพื่อใช้ในการลดริ้วรอย เช่น นำสารสกัดจากผล Indian สารสกัดจากเม่าท่ีมีขนาดอนุภาค 252.19 nm มีค่าการ Barberry (Berberis aristata DC.) ซึ่งเปน็ ผลไม้ตระกลู กระจายตัวของอนุภาค (PDI) 0.26 โดยคอลลอยด์ เบอรี่ที่เป็นพืชท้องถิ่นของประเทศอินเดียและพบได้ นีโอโซมสารสกัดเม่าความเข้มข้น ร้อยละ 2 มี ทั่วไปในพื้นที่แถบทวีปเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผสมกบั ความสามารถในการตา้ นอนุมลู อสิ ระ 84.11 mg ascorbic น้ำผึ้งสามารถลดริ้วรอยจากแผลเป็น [2] ป้องกันการ acid/100ml ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก 78.10 mg เกิดสิว [3] นอกจากนั้น Kim et al. [4] พบว่า สาร gallic acid/100ml ปริมาณแอนโธไซยานิน 3.78 mg Berberine ทส่ี กดั ได้จากผล B. aristata สามารถยับย้ัง cyanidin-3-glucoside/100ml และความสามารถใน การอักเสบของผิวเนื่องจากรังสียูวี และกระบวนการ การต้านออกซเิ ดชัน (ORAC) 7,775.71 µmol TE/100ml เสอื่ มสภาพของโปรตีนทผ่ี ิวหนังและร้ิวรอยท่ีเกิดจากวัย จากการประยุกตใ์ ช้นีโอโซมสารสกดั จากเมา่ ในผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะเม่าที่มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา เช่น ฤทธิ์ในการ โลชั่นบำรุงผิว (ร้อยละ 10) พบว่า ผลิตภัณฑ์มี ต้านการอักเสบ ต้านอนุมูลอิสระ และฤทธิ์ยับยั้งเชื้อ ความสามารถในการต้านอนมุ ลู อสิ ระ 9.12 mg ascorbic แบคทีเรีย ทั้งนี้พบว่า สารสกัดจากเมล็ดและกากเม่ามี ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมดอยู่ในช่วง 97.32-

114 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) 130.02 mg gallic acid/g และพบว่าสารสกดั จากเมลด็ ปริมาตร เขย่าที่อัตราเร็วคงที่ 150 รอบต่อนาที นาน และกากเม่ามีประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระ 24 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิห้อง เหวี่ยงแยกส่วนใสด้วยเครื่อง (Radical scavenging activity) โดยมีค่า IC50 (50% เครื่องหมุนเหวี่ยง (Centrifuge) ที่ความเร็วรอบ 3,500 inhibition concentration) 0. 85- 1. 21 µg/ ml [5] รอบต่อนาที นาน 15 นาที กรองผา่ นกระดาษกรองเบอร์ สำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติหรือสาร 4 [7] จากนั้นระเหยตัวทำละลายออกด้วยเครื่องกลั่น สงั เคราะห์ในรูปแบบของผลติ ภณั ฑ์บำรงุ ผิวตอ้ งคำนึงถึง ระเหยสุญญากาศ (Rotary Evaporator) เกบ็ ในขวดสีชา คุณสมบัติที่มีผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส วิเคราะห์คุณภาพของสาร ความคงตัว และการดูดซึมของสารสำคัญหรือสาร สกัดเม่า ได้แก่ ประสิทธิภาพในการยับยั้งอนุมูลอิสระ ออกฤทธิ์ เป็นต้น [6] ดังนั้นการพัฒนาคุณสมบัติด้าน ด้วยวิธีการต้านการเปลี่ยนแปลงของสาร DPPH (2, 2- ความสามารถในการดูดซมึ ของสารต้านอนุมูลอิสระและ diphenyl-2-picrylhydrazyl hydrate) [8] วิเคราะห์ รูปแบบของผลิตภัณฑ์จึงมีความสำคัญต่อการเพ่ิม ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก (Phenolic Compound) ประสิทธิภาพของสารต้านอนุมูลอิสระ โดยงานวิจัยนี้มี ด้วยวิธี Folin-Ciocalteu Reagent [9] และวิเคราะห์ วัตถปุ ระสงค์เพ่อื เพิ่มการใช้ประโยชน์จากกากและเมล็ด ปริมาณสารแอนโธไซยานินทั้งหมดด้วยวิธี pH เม่าดำในรูปแบบสารสกัด พัฒนาและเพิ่มประสิทธภิ าพ differential [10] ระบบการนำส่งและการกักเก็บสารในรูปแบบนีโอโซม ของผลิตภัณฑ์บำรุงผิวผสมสารสกัดจากเม่า เพื่อให้สาร การกักเก็บสารสกัดจากเม่าในรปู แบบนโี อโซม ต้านอนุมูลอิสระมีความคงตัวและสามารถซึมผ่าน ผิวหนงั เขา้ สูต่ ำแหน่งการออกฤทธิ์ได้ดีขน้ึ ศึกษาการกักเก็บสารสกัดจากเม่าร้อยละ 2 ในรูปแบบนีโอโซม โดยศึกษาอัตราส่วนที่เหมาะสม วธิ ีการดำเนนิ การวจิ ยั ระหว่างสารลดแรงตงึ ผิวชนดิ ไมม่ ปี ระจุผวิ (Tween 60) กับคอเลสเตอรอล ในอัตราส่วน 30:70, 40:60, และ เตรียมตัวอย่างกากและเมล็ดเม่า โดยนำกาก 50:50 เตรียมนีโอโซมดว้ ยวธิ ี Chloroform film method เม่าและเมล็ดเม่าดำที่เหลือจากกระบวนการผลิต ดัดแปลงจาก Manosroi et al. [11] วางแผนการ เครื่องดื่มมาอบแห้งที่อุณหภูมิ 65 องศาเซลเซียส นาน ทดลองแบบ CRD ทำการทดลอง 3 ซ้ำ ลดขนาดอนภุ าค 24 ชั่วโมง บดให้ละเอียด ร่อนผ่านตะแกรงขนาด ด้วย Ultrasonic probe ท่คี ล่ืนความถ่ี 40 amplitude 50 เมช บรรจุในถุงอลูมิเนียมฟอยล์ เก็บในตู้แช่เย็น เป็นเวลา 10 นาที จากนั้นนำไปเหวี่ยงแยกโลหะหนักท่ี อณุ หภมู ิ 4 องศาเซลเซียส อาจปะปนอยู่ในสารสกัดด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง (Centrifuge) ความเร็ว 8,000 รอบต่อนาที นาน 10 นาที การสกดั สารสกดั จากเมา่ ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส แล้วนำไปลดขนาดอนุภาค อีกครั้งด้วยเครื่องลดขนาดอนุภาค (Microfluidize) ที่ ศกึ ษาวิธีการสกดั สารสกดั จากกากและเมลด็ เม่า ความดัน 15,000 psi 4 รอบ เก็บรักษาในขวด สีชา ท่ี โดยศึกษาตัวแปร 2 ปัจจัย ได้แก่ ส่วนของเม่า 2 ชนิด อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส วิเคราะห์คุณภาพนีโอโซม (กากเม่าและเมล็ดเม่า) และตัวทำละลายที่ใช้ในการสกัด สารสกัดเม่า ได้แก่ ขนาดอนุภาคและความคงตัวของ 3 ชนิด (น้ำ Deionized water (DI), เอทานอล ความ นีโอโซมด้วยเครื่องวัดขนาดอนุภาค (Zetasizer) เขม้ ขน้ รอ้ ยละ 50 และร้อยละ 100) วางแผนการทดลอง ประสิทธิภาพในการยับยั้งอนุมูลอิสระ ด้วยวิธีการต้าน แบบ 2x3 Factorial in CRD ทำการทดลอง 3 ซ้ำ สกัด การเปลี่ยนแปลงของสาร DPPH ปริมาณสารประกอบ ด้วยตัวทำละลายในอัตราส่วน 1:10 โดยน้ำหนักต่อ

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 115 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ฟีนอลิก ด้วยวิธี Folin-Ciocalteu [9] และปริมาณสาร pH differential [10] วเิ คราะหค์ วามสามารถในการต้าน แอนโธไซยานินทัง้ หมดด้วยวิธี pH differential [10] อนุมลู อิสระด้วยวธิ ี ORAC (Oxygen radical absorbance capacity ) โดยดัดแปลงจากวิธีของ Prior et al. [12] การประยุกตใ์ ชน้ โี อโซมสารสกัดเมา่ ในผลติ ภัณฑบ์ ำรงุ ผวิ และวิเคราะห์ฤทธิ์ยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์ไทโรซิเนส ดว้ ยวธิ ี Dopachome โดยดัดแปลงจากวธิ ีของ Long et al. นำสารสกัดจากเม่าที่ผ่านการกักเก็บใน [13] และค่าคุณภาพทางจุลินทรีย์ตามมาตรฐาน รูปแบบนโี อโซมมาประยกุ ด์ใช้ในผลติ ภณั ฑโ์ ลชั่นบำรุงผิว ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม 478-2555 [14] ที่ผ่านการพัฒนาสูตร โดยมีส่วนผสมของคอลลอยด์ นีโอโซมสารสกัดเม่าในปริมาณ ร้อยละ 10 ไม่ผ่านการ ผลการศกึ ษาและอภปิ รายผล แตง่ สีและกลิน่ วิเคราะห์คุณภาพ ได้แก่ คา่ สี L*, C* และ ho ด้วยเครื่องวัดสี (ColorFlex รุ่น CX 1498) ค่าความ คณุ ภาพสารสกัดจากเมา่ หนืดด้วยเครื่อง Brookfield (หัววัดเบอร์ 64S ความเร็ว รอบ 10 rpm) ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) ด้วย pH จากการวิเคราะห์คุณภาพปริมาณสารออก meter รุ่น pH 320 ประสิทธิภาพในการยับยั้งอนุมูล ฤทธิ์ทางชีวภาพของสารสกัดจากเม่า พบว่า อสิ ระด้วยวธิ ีการต้านการเปล่ียนแปลงของสาร DPPH [8] ส่วนประกอบของเม่าและตัวทำละลายที่แตกต่างกันมี ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก ด้วยวิธี Folin-Ciocalteu ผลต่อค่าคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P≤0.05) Reagent [9] ปริมาณสารแอนโธ ไซยานินทง้ั หมดด้วยวิธี ดงั ตารางที่ 1 ตารางท่ี 1 ปริมาณสารออกฤทธท์ิ างชีวภาพและความสามารถในการตา้ นอนมุ ลู อิสระของสารสกดั จากเมลด็ และกาก เม่าดำ ความสามารถในการตา้ น ปริมาณสารประกอบ ปรมิ าณสารแอนโธไซยานิน ตัวอย่าง สารละลายทใ่ี ช้สกดั อนมุ ูลอสิ ระ ฟนี อลกิ (mg Cyanidin-3- glucoside/100ml) (mg Ascorbic acid/100ml) (mg Gallic acid/100ml) เมลด็ เม่าดำ น้ำ 932.11 ± 2.45d 1,628.14 ± 0.61e 4.57 ± 0.37c เอทานอลรอ้ ยละ 50 1,894.33 ± 8.53b 2,888.94 ± 3.39b 9.16 ± 0.94b เอทานอลรอ้ ยละ 100 971.67 ± 2.82d 1,717.77 ± 1.17d 2.23 ± 0.43d กากเมา่ ดำ นำ้ 1,613.78 ± 2.58c 2,412.98 ± 3.28c 11.15 ± 0.11b เอทานอลรอ้ ยละ 50 3,570.33 ± 1.10a 3,725.27 ± 1.54a 28.57 ± 1.07a เอทานอลร้อยละ 100 554.11 ± 0.94e 605.74 ± 1.31f 4.69 ± 0.06c หมายเหตุ a-f หมายถงึ ค่าเฉลี่ยของข้อมูลแตล่ ะชดุ ในแนวต้ังทมี่ ีตวั อกั ษรทต่ี า่ งกนั มีความแตกต่างกันทางสถติ (P<0.05) ตัวเลขหลงั เคร่ืองหมาย ± หมายถงึ สว่ นเบีย่ งเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) ของขอ้ มลู เมื่อพิจารณาความสามารถในการต้านอนุมูล สารสกัดจากเมล็ดเม่าดำมีความสามารถในการต้าน อสิ ระของสารสกดั จากเมา่ พบว่า สารสกัดจากกากเม่าดำ อนุมูลอิสระสูงกว่าสารสกัดจากกากเม่าดำ ทั้งนี้อาจ ทสี่ กดั ด้วยสารละลายเอทานอลร้อยละ 50 มีความสามารถ เนื่องมาจากในเมล็ดเม่ามีสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ ในการต้านอนุมูลอิสระสูงสุด คิดเป็น 3,570.33 mg สามารถละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้วสูงกว่าในกากเม่า ascorbic acid/100 ml ซึ่งสูงกวา่ สารสกัดจากเมล็ดเม่าดำ [15] กล่าวว่าเมื่อระดับความเข้มข้นของตัวทำละลายมี แต่เมื่อสกัดด้วยสารละลายเอทานอลร้อยละ 100 พบว่า

116 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) ความเป็นขั้วทเ่ี หมาะสมกับตัวถูกละลายจะทำให้สามารถ พบว่าสารสกัดจากกากเม่าดำที่สกัดด้วยสารละลาย สกัดสารได้ประสทิ ธิภาพท่ีดีกว่า เอทานอลความเขม้ ขน้ ร้อยละ 50 มคี วามสามารถในการ ต้านอนุมูลอิสระ 3,570.33 mg ascorbic acid/100ml จากผลการวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด 3,725.27 mg ฟีนอลิกทั้งหมดในสารสกัดจากกากและเมล็ดเม่าดำ gallic acid/100ml และปริมาณสารแอนโธไซยานิน พบว่าสารสกัดจากกากเม่าดำที่สกัดด้วยสารละลาย ทั้งหมด 28.57 mg cyanidin-3-glucoside/100ml สูง เอทานอล ร้อยละ 50 มีปริมาณสารประกอบฟีนอลิก ท่ีสุด ซง่ึ ในอุตสาหกรรมการผลติ เคร่อื งสำอาง พบว่า สาร ทั้งหมดสูงสุด 3,725.27 mg gallic acid/100 ml โดยเมื่อ ต้านอนมุ ูลอสิ ระมีบทบาทในการปอ้ งกันเซลลผ์ วิ หนังจาก พิจารณาที่ระดับความเข้มข้นของสารละลายเอทานอลที่ การถูกทำลาย จึงใช้ป้องกันหรือชะลอความเหี่ยวย่นของ เท่ากัน พบว่าปริมาณสารประกอบฟีนอลิกที่สกัดได้จาก ผิวหนังได้ [18] อนุมูลอิสระที่มีผลต่อโครงสร้างของ กากและเมล็ดเม่ามีทิศทางเช่นเดียวกับความสามารถใน ผิวหนังที่พบเป็นส่วนใหญ่คือ Reactive Oxygen การต้านอนุมูลอิสระ เนื่องจากสารประกอบฟีนอลิกทำ Species (ROS) โดย พบว่า ร้อยละ 80 ของอนุมูลอิสระ หน้าที่เป็นสารต้านออกซิเดชันได้ดีทั้งในระบบอาหาร ชนิดนี้เกิดจากรังสี UV ทั้งรังสี UVA คิดเป็นร้อยละ 95- และร่างกาย [16] โดยสารประกอบฟนี อลิกท่ีเพิ่มมากข้ึน 98 และรังสี UVB ร้อยละ 2-5 [19] ROS จะส่งผลต่อ จะส่งผลให้มีความสามารถในการต้านออกซิเดชันสูงขึ้น ความกระชับตึง และความยืดหยุ่นของผิว ซึ่งเป็นสาเหตุ ด้วย [17] นอกจากนั้นสารประกอบ ฟีนอลิกยังมีฤทธิ์ใน ของผิวแห้งเสียและการเกิดริ้วรอย [20] สารแอนโธ- การต้านการอักเสบ ฤทธิ์ต้านมะเร็ง และยังช่วยให้ระบบ ไซยานินที่ได้จากผลไม้ตระกูลเบอร์รี่มีความสามารถใน ภูมิคุ้มกันทำงานดีขึ้น ซึ่งจะมีผลยับยั้งความเสื่อมสภาพ การป้องกันรังสี และป้องกันการเกิดออกซิเดชันได้ [21] ของผิวหนังและยับย้งั การเกิดมะเร็งผิวหนังไดเ้ ชน่ กัน [6] โดยมีการนำสารสกัดจากผลไม้ตระกูลเบอรร่ีผสมใน ผลิตภัณฑ์บำรุงผิวทั้งในครีมกลางวันและกลางคืน [6] ส่วนปริมาณสารแอนโธไซยานินทั้งหมดที่ทำ รายงานว่าสารในกลุ่มแอนโธไซยานิน มีผลทำให้สุขภาพ การวิเคราะห์ด้วยวิธี pH differential โดยสารสกัดจาก ผิวดีขึ้นและมีฤทธิ์ในการยับยั้งการเกิดมะเร็งผิวหนังอีก เม่าดำให้ค่าการดูดกลืนแสงสูงที่สุดที่ความยาวคล่ืน ดว้ ย ดงั นน้ั การใช้สารสกดั จากกากเม่าในผลิตภัณฑ์โลชัน 523 นาโนเมตร แล้วทำการวัดค่าการดูดกลืนแสงของ บำรงุ ผิวอาจชว่ ยเพ่ิมสารตา้ นอนมุ ลู อสิ ระให้แกผ่ ลติ ภัณฑ์ ตัวอย่างที่เจือจางด้วยบัฟเฟอร์ที่มี pH 1.0 และ 4.5 ที่ ได้ เมื่อพิจารณาจากปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ความยาวคลื่น 523 นาโนเมตร และ 700 นาโนเมตร และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัด คำนวณหาปริมาณแอนโธไซยานินทั้งหมด ซึ่งแสดงในรปู จากเม่า จึงเลือกสารสกัดจากกากเม่าดำที่สกัดด้วย ของ cyanidin-3-glucoside พบวา่ สารสกัดจากกากเมา่ สารละลายเอทานอลร้อยละ 50 ไปกักเก็บสารใน ดำที่สกัดด้วยสารละลายเอทานอลร้อยละ 50 มีปริมาณ รปู แบบนีโอโซมในข้ันตอนตอ่ ไป สารแอนโธไซยานินทั้งหมดสูงที่สุดคิดเป็น 28.57 mg cyanidin-3-glucoside/100 ml และเมื่อพิจารณาที่ การกกั เกบ็ สารสกดั จากเมา่ ในรปู แบบนโี อโซม ระดับความเข้มข้นของสารละลายเอทานอลที่เท่ากัน พบว่า สารสกัดจากกากเม่าดำมีปริมาณสารแอนโธ- การกักเก็บสารสกัดในรูปแบบนีโอโซมและลด ไซยานินสูงกว่าสารสกัดจากเมล็ดเม่าดำในทุกตัวทำ ขนาดของอนุภาคด้วยคลื่นความถี่สูงร่วมกับแรงดันสูง ละลาย ทำให้สารเกิดการแตกตัวแล้วกลับมาเรียงตัวใหม่ โดยมี ขนาดเล็กลงและมอี นุภาคที่สม่ำเสมอมากขึ้น โดยอนุภาค จากการพิจารณาคา่ คณุ ภาพของสารสกดั จาก กากและเมล็ดเม่าดำด้วยตัวทำละลายที่แตกต่างกัน

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 117 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) คอลลอยดน์ โี อโซมท่ไี ด้มีขนาด 145.18 - 252.19 นาโนเมตร กระจายตัวของอนุภาค (Polydispersity Index; PDI) ที่ มีสีม่วงเข้มและไม่ตกตะกอน และเมื่อวิเคราะห์คุณภาพ เป็นการวัดค่าทางกายภาพที่นิยมใช้เปรียบเทียบ ทางกายภาพของคอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกากเมา่ คุณสมบัติของอนุภาคนีโอโซม เป็นตัวชี้วัดความ ดำ พบว่า อัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มี สม่ำเสมอของน้ำหนกั และขนาดโมเลกุลในคอลลอยด์ ซึ่ง ประจุ (Tween 60) ตอ่ คอเลสเตอรอล ทแี่ ตกต่างกันมผี ล ถ้าอนุภาคนีโอโซมมีค่าการกระจายตัวของอนุภาคต่ำ ต่อขนาดของอนุภาคและค่าการกระจายตัว (PDI) ของ แสดงว่าอนุภาคของนีโอโซมที่ได้มีความสม่ำเสมอ ขนาด คอลลอยด์นีโอโซม แตกต่างกันทางสถิติ (P<0.05) ดัง ใกล้เคียงกันเป็นส่วนใหญ่ และมีความคงตัวของ ตารางที่ 2 พบว่า คอลลอยด์ นีโอโซมสารสกัดจากกาก คอลลอยด์นีโอโซมสูง จากผลการทดลอง พบว่า ค่าการ เม่ามขี นาดอนุภาคอยู่ในชว่ ง 145.18-252.19 นาโนเมตร กระจายตัวของอนุภาค (PDI) ของคอลลอยด์นีโอโซมที่ โดยนีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าที่ใช้อัตราส่วนระหว่าง เตรียมได้ค่อนข้างต่ำ อยู่ในช่วง 0.26-0.63 โดยนีโอโซม Tween 60 ต่อ คอเลสเตอรอล ในอัตราส่วน 30:70 มี สารสกัดจากกากเม่าดำที่ใช้อัตราส่วนระหว่าง Tween ขนาดอนภุ าคเฉลีย่ ใหญท่ ีส่ ดุ คือ 252.19 นาโนเมตร และ 60 ต่อ คอเลสเตอรอล เท่ากับ 30:70 มีค่าการกระจาย อัตราส่วน 50:50 มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยเล็กที่สุด คือ ตัวต่ำที่สุด คือ 0.26 แสดงว่าอนุภาคในระบบคอลลอยด์ 145.18 นาโนเมตร ทั้งนี้เนื่องจากคอเลสเตอรอลมีผลใน มีความสม่ำเสมอ ทำใหร้ ะบบคอลลอยด์มีความคงตัวมาก การเพิ่มขนาดและประสิทธิภาพในการกักเก็บสาร [22] ที่สุด รองลงมา คืออัตราส่วน 40:60 และ 50:50 ที่มีค่า ซึ่งสอดคล้องกับการทดลองของ Pongphisut [23] ท่ี การกระจายตัวของอนุภาค เท่ากับ 0.44 และ 0.63 ทำการศึกษาผลของอัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิว ตามลำดบั ซึ่งสอดคลอ้ งกบั การทดลองของ Pongphisut ชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 61) กับคอเลสเตอรอลต่อ [23] ทีพ่ บว่า คอลลอยดน์ ีโอโซมโปรตีนไหมท่มี อี ตั ราส่วน คุณสมบัติของนีโอโซมโปรตีนไหม พบว่า อนุภาคของ ระหว่างสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุผวิ (Tween 61) นโี อโซมโปรตีนไหมทใี่ ช้อตั ราสว่ น 30:70 มีขนาดอนุภาค กับ คอเลสเตอรอล 30:70 มีค่าการกระจายตัวต่ำที่สุด ใหญ่ที่สุด คือ 92.42 นาโนเมตร รองลงมาคืออัตราส่วน คือ 0.22 ต่ำกว่าที่อัตราส่วน 40:60 และ 50:50 ที่มีค่า 40:60 และ 50:50 โดยมีขนาดอนุภาคเท่ากับ 64.82 การกระจายตัวเท่ากับ 0.33 และ 0.47 ตามลำดับ และ 60.60 นาโนเมตร ตามลำดับ เมื่อพิจารณาค่าการ ตารางที่ 2 ค่าคุณภาพทางกายภาพของคอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำความเข้มข้นร้อยละ 2 ที่ใช้ อตั ราสว่ นระหวา่ งสารลดแรงตงึ ผิวชนดิ ไมม่ ีประจุผิว (Tween 60) : คอเลสเตอรอล ทีร่ ะดบั ต่าง ๆ อัตราสว่ น ขนาดอนภุ าค การกระจายตัว Tween 60 : คอเลสเตอรอล (nm) ของอนุภาค (PDI) 30:70 252.19 ± 4.83c 0.26 ± 0.02a 40:60 204.28 ± 5.97b 0.44 ± 0.20b 50:50 145.18 ± 6.23a 0.63 ± 0.10c หมายเหตุ a-c หมายถึง คา่ เฉลยี่ ของข้อมูลแต่ละชุดในแนวตั้งทีม่ ีตัวอกั ษรทตี่ ่างกันมีความแตกต่างกันทางสถติ ิ (P<0.05) ตวั เลขหลังเครื่องหมาย ± คอื สว่ นเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard deviation) ของข้อมลู และจากการวิเคราะห์ค่าคุณภาพทางเคมีของ ร้อยละ 2 พบว่า อัตราส่วนระหวา่ งสารลดแรงตึงผิวชนดิ คอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำความเข้มข้น ไม่มีประจุผวิ (Tween 60) ตอ่ คอเลสเตอรอลท่ีแตกต่าง

118 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) กัน มีผลต่อค่าคุณภาพทางเคมี ได้แก่ ค่าความสามารถ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก และปริมาณสารแอนโธ- ในการต้านอนุมูลอิสระ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก ไซยานินสูงสุด ทั้งนี้เนื่องจากคอเลสเตอรอลมีคุณสมบัติ และปริมาณสารแอนโธไซยานิน ที่แตกต่างกันทางสถิติ ในการเพิ่มความคงตัวและป้องกันการรั่วไหลของสารท่ี (P<0.05) ดังตารางที่ 3 พบว่า ค่าความสามารถในการ กักเก็บในอนุภาคนีโอโซม โดยประสิทธิภาพในการกัก ต้านอนุมูลอิสระของคอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกาก เก็บสารของอนุภาคนีโอโซมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณของ เม่าดำอย่ใู นช่วง 73.69-84.11 mg ascorbic acid/100ml คอเลสเตอรอลท่เี พมิ่ ขึ้น [24] นอกจากนน้ั คอเลสเตอรอล โดยนีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำที่อัตราส่วนระหว่าง ยังมีผลในการเพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บยา Tween 60 ต่อ คอเลสเตอรอล เท่ากับ 30:70 มีค่า เนื่องจากช่วยเพิ่มความแข็งแรงของผนังอนุภาคนีโอโซม ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูงสุด 84.11 mg และลดอัตราการปลดปล่อยตัวยาลง โดย Yoshida et al. ascorbic acid/100ml และมีปริมาณสารประกอบ [22] และ Pongphisut [23] ทำการศึกษาผลของ ฟีนอลกิ สูงสดุ 78.10 mg gallic acid/100ml ซงึ่ มากกวา่ อัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุผิว สารสกัดจากกากเม่าที่ไม่ผ่านการกักเก็บในรูปแบบ (Tween 61) กับ คอเลสเตอรอลต่อคุณสมบัติของนีโอโซม นีโอโซม (Control) ส่วนปริมาณสารแอนโธไซยานิน โปรตีนไหม พบว่า ผงนีโอโซมโปรตีนไหมทีเ่ ตรียมได้จาก พบว่า นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำที่อัตราส่วน อัตราสว่ นระหว่าง Tween 61 ต่อคอเลสเตอรอล 30:70 ระหว่าง Tween 60 ต่อคอเลสเตอรอล เท่ากับ 30:70 มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูงที่สุด โดยมีค่า และ 40:60 มีปริมาณสารแอนโธไซยานินสูงที่สุด 3.78 SC50 เท่ากับ 75.02 มิลลิกรัมต่อมิลิลติ ร เมื่อเทียบกับใน และ 3.75 mg cyanidin-3-glucoside/100ml ตามลำดับ อัตราส่วน 40:60 และ 50:50 ที่มีความสามารถในการ ซึ่งสูงกว่าตัวอย่างควบคุมที่ไม่ผ่านการกักเก็บในรูปแบบ ต้านอนุมูลอิสระ (SC50) เท่ากับ 84.22 และ 111.57 นีโอโซมเช่นกนั โดยสารสกัดจากเมา่ ท่ีผ่านการกักเก็บใน มิลลกิ รัมต่อมลิ ิลติ ร ตามลำดับ และยังพบว่าที่อตั ราส่วน รูปแบบนีโอโซม ที่ใช้อัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิว 30:70 มีปริมาณร้อยละของโปรตีนสูงสุด คือ ร้อยละ ชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 60) ต่อ คอเลสเตอรอล 2.52 ในขณะที่อัตราส่วน 40:60 และ 50:50 มีโปรตีน เท่ากับ 30:70 มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ร้อยละ 2.37 และ 2.06 ตามลำดับ ตารางที่ 3 ปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของคอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำความเขม้ ข้น ร้อยละ 2 ที่ใช้ อัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 60) : คอเลสเตอรอล ที่ระดับต่าง ๆ เทียบกับตัวอย่าง ควบคุมที่ไม่ผา่ นการกกั เก็บในรูปแบบนีโอโซม อัตราสว่ น ความสามารถใน ปรมิ าณสารประกอบฟนี อลกิ ปริมาณสารแอนโธไซยานิน Tween 60 : คอเลสเตอรอล การตา้ นอนุมูลอิสระ (mg Gallic acid/100ml) (mg Cyanidin-3-glucoside/100ml) Control (mg Ascorbic acid/100ml) 74.13± 0.94b 3.49± 0.01b 80.82± 3.47b 30:70 84.11± 1.46a 78.10± 0.39a 3.78± 0.02a 40:60 80.53± 2.03b 74.27± 0.14b 3.75± 0.02a 50:50 73.69± 1.57c 66.85± 0.63c 3.46± 0.02b หมายเหตุ a-c หมายถงึ ค่าเฉล่ียของข้อมูลแตล่ ะชุดในแนวตั้งทม่ี ตี ัวอกั ษรทต่ี ่างกันมคี วามแตกต่างกันทางสถติ ิ (P<0.05) ตัวเลขหลงั เคร่ืองหมาย ± คือ สว่ นเบย่ี งเบนมาตรฐาน (Standard deviation) ของข้อมลู

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 119 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) เมื่อพิจารณาค่าปัจจัยทางคุณภาพของ ascorbic acid/100ml ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก คอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำ ได้แก่ ค่าการ 41.86 mg gallic acid/100ml ความสามารถในการต้าน กระจายตัวของอนุภาค (PDI) ความสามารถในการต้าน ออกซิเดชนั (ORAC) 678.04 µmol TE/100ml ปรมิ าณ อนุมูลอิสระ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก และปริมาณ แ อนโ ธไ ซ ย า น ิ นท ั ้ งห ม ด 0. 27 mg cyanidin- 3- สารแอนโธไซยานิน พบว่า อัตราส่วนของสารลดแรงตึง glucoside/100ml และความสามารถในการยับย้ัง ผิวชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 60) ต่อคอเลสเตอรอลท่ี เอนไซมไ์ ทโรซิเนสเล็กน้อยโดยมีค่า IC50 น้อยกว่า 1,000 เหมาะสมในการเตรียมนีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำ mg/ml ส่วนคุณภาพทางจุลินทรีย์ พบว่า ผลิตภัณฑ์ สำหรับการศึกษาครั้งนี้ คือ 30:70 เนื่องจากคอลลอยด์ บำรุงผิวผสมสารสกัดจากเม่ามีจำนวนจุลินทรีย์ทั้งหมด นีโอโซมที่ได้ มีค่าการกระจายตัวของอนุภาคต่ำที่สุด น้อยกว่า 10 โคโลนีต่อกรัม โดยไม่พบเชื้อจุลินทรีย์ แสดงถึงขนาดของอนุภาคที่สม่ำเสมอ ทำให้ระบบ สำคัญ 4 ชนิด ได้แก่ Pseudomonas aeruginosa, คอลลอยด์มีความคงตัว นอกจากนั้นยังพบว่า คอลลอยด์ Staphylococcus areus, Candida albicans แ ล ะ นีโอโซมที่ได้มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ Clostridium spp. ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ ปริมาณสารประกอบ ฟีนอลิก และปริมาณสารแอนโธ- อุตสาหกรรม มอก.478-2555 [14] ไซยานินสูงที่สุด และจากการตรวจวัดความสามารถใน การต้านออกซิเดชันด้วยวิธี ORAC ซึ่งเป็นการวัดฤทธ์ิ สรปุ ผล ต้านออกซิเดชันที่อาศัยหลักการถ่ายเทไฮโดรเจนอะตอม โดยสารตา้ นออกซเิ ดชันจะกำจัดอนมุ ลู อสิ ระเปอร์ออกซิล สารสกัดที่เหมาะสำหรับนำมากักเก็บใน ทำให้ Fluorescent probe คงตัวมากขึ้น การเรืองแสง รูปแบบนีโอโซมและพัฒนาเปน็ ผลิตภัณฑ์โลชั่นบำรงุ ผวิ ฟลูออเรสเซนท์คงตัวอยู่ได้นานขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับ ผสมสารสกัดจากเมา่ คือ สารสกัดจากกากเม่าดำทสี่ กดั เมื่อไม่มีสารต้านออกซิเดชัน [25] พบว่า คอลลอยด์ ด้วยสารละลายเอทานอลร้อยละ 50 มีความสามารถใน นีโอโซมสารสกัดจากกากเม่าดำที่ใช้อัตราส่วนของสาร การตา้ นอนุมูลอิสระ 3,570.33 mg ascorbic acid/100 ลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 60) ต่อ ml ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกท้ังหมด 3,725.27 mg คอเลสเตอรอลเท่ากับ 30:70 มีความสามารถในการต้าน gallic acid/100ml ปรมิ าณสารแอนโธไซยานินทั้งหมด ออกซเิ ดชัน 7,775.71 µmol TE/100ml 28.57 mg cyanidin-3-glucoside/100ml และเม่อื กัก เก็บสารสกัดจากกากเม่าดำความเข้มข้นร้อยละ 2 ใน การประยุกต์ใช้นีโอโซมสารสกัดจากเม่าในผลิตภัณฑ์ รูปแบบนีโอโซมด้วยวิธี Chloroform film method บำรุงผวิ โดยมีอัตราส่วนระหว่างสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุ ผิว (Tween 60) ต่อ คอเลสเตอรอลที่เหมาะสม คือ นำคอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดเม่าที่สกัดด้วย 30:70 คอลลอยด์นีโอโซมสารสกัดเม่ามีขนาดอนุภาค สารละลาย เอทานอลร้อยละ 50 และมีอัตราส่วนของ 252.19 นาโนเมตร ค่าการกระจายตัวของอนภุ าค (PDI) สารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุผิว (Tween 60) ต่อ ค่อนข้างต่ำ คือ 0.26 และมีปริมาณสารออกฤทธิ์ทาง คอเลสเตอรอลเทา่ กบั 30:70 ไปประยกุ ตใ์ ช้ในผลิตภัณฑ์ ชีวภาพสงู กว่าเมอ่ื เทยี บกับสารสกัดจากเม่าท่ีไมผ่ า่ นการ โลชั่นบำรุงผิว พบว่า ผลิตภัณฑ์บำรุงผิวมีสีชมพู กักเก็บในรูปแบบ นีโอโซม โดยมีความสามารถในการ อมนำ้ ตาลซงึ่ เป็นสธี รรมชาตขิ องนีโอโซมสารสกัดจากเม่า ต้านออกซิเดชัน (ORAC) 7,775.71 µmol TE/100ml มีค่าความหนืด 13,964 cP ความเป็นกรด-ด่าง (pH) ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ 84.11 mg 5.12 ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ 9.12 mg ascorbic acid/100ml ปริมาณสารประกอบฟีนอลิก

120 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) 78.10 mg gallic acid/100ml ปริมาณสารแอนโธ- 4. Kim S, Chung JH. Berberine prevents UV- ไซยานิน 3.78 mg cyanidin-3-glucoside/100ml induced MMP- 1 and reduction of type I และเมื่อประยุกต์ใช้นีโอโซมสารสกัดจากเม่าใน procollagen expression in human dermal ผลติ ภณั ฑ์โลชน่ั บำรุงผวิ (ร้อยละ 10) พบวา่ ผลิตภัณฑ์มี fibroblasts. Phytomedicine J. 2008;15( 9) : ความสามารถในการต้านออกซิเดชัน (ORAC) 678.04 749–53. µmol TE/100ml ความสามารถในการต้านอนุมูลอสิ ระ เท่ากับ 9.12 mg ascorbic acid/100ml ปริมาณ 5. Puangpronpitag D, Areejitranusorn P, Boonsiri สารประกอบฟีนอลิก 41.86 mg gallic acid/100ml P, Suttajit M Yongvanit P. Antioxidant activities ปริมาณแอนโธไซยานินทั้งหมด 0.27 mg cyanidin-3- of polyphenolic compounds isolated from glucoside/100ml และมีความสามารถในการยับยั้ง Antidesma thwaitesianum Müll. Arg. seeds เอนไซม์ไทโรซิเนสเล็กน้อยโดยมีค่า IC50 น้อยกว่า and marcs. J Food Sci. 2008;73(9):C648-53. 1,000 mg/ml และไม่พบเชื้อจุลินทรีย์สำคัญ 4 ชนิด ได้แก่ Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus 6. Panich A. Antioxidants and the inhibition of areus, Candida albicans และ Clostridium spp. skin aging. In: Angwanith V, editor. Free radicals and antioxidant. Health Innovation Publishing; กิตตกิ รรมประกาศ 2012. Thai. ขอขอบคณุ สถาบันวจิ ัยและพฒั นา มหาวทิ ยาลยั 7. PromkhanS, WongbasgC, kumpitaA. [Utilization เทคโนโลยีราชมงคลอสี าน ที่ใหก้ ารสนบั สนนุ ทนุ ในการทำ of black Mao pomace extract in hand วิจยั เพอ่ื สร้างองค์ความรู้ ขอขอบคุณ รศ.ดร.วชั รี คณุ กติ ติ cleansing gel product]. JARST. 2018;17(1):23- และ ผศ.ดร.สุพัตรา ปรศุพัฒนา คณะเภสัชศาสตร์ 32. Thai. มหาวิทยาลัยขอนแก่น ที่ให้คำปรึกษาและแนะนำแนว ทางการทำวจิ ัยจนแลว้ เสรจ็ 8. Karakaya S, El SN, TAS AA. Antioxidant activity of some foods containing phenolic เอกสารอ้างอิง compounds. International J Food Sciences and Nutrition. 2001;52(6):501–8. 1. Mukherjee PK, Niladr Mi, Neelesh KN, Birendra KS. Bioactive compoundsfrom naturalresources 9. Daduang J, Vichitphan S, Daduang S, against skin aging. J Phytomedicine. 2011;19 Hongsprabhas P, Boonsiri P. High phenolics (1):64-73. and antioxidant of some tropical vegetables related to antibacterial and anticancer 2. Nadkarni AK. Indian Materia Medical (Revised activities. AFR J Pharm Pharmaco. 2011;5(5): and Enlarged). vol.II. 3rd ed. Popular Book 608-15. Depot: Bombay; 1976. 10. Giusti MM, Wrolstad RE. Charcterization and 3. Mamgain RK. Acne Vulgaris and its Treatment measurement of anthocyanins by UV- Visible by Indigenous Drugs SK34 (Purim) and SK- spectrocscopy. In: Wrolstad RE, editor. Current 235 (Clarina). the Antiseptic. 2000;97(3):76-8. Protocols in Food Analytical Chemistry. New

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 121 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) York: John Wiley & Sons Inc.; 2001. p. F1.2.1- 18. Leelapornphisit P. Cosmetics for the skin. F1.2.13. 2nd ed. Odeon store Publishing house; 2008. P.264 Thai. 11. Manosroi A, Wongtrakul V, Manosroi J, Sakai H, Sugawara F, Yuasa M, et al. Characterization 19. Flober-Muller H, Champ S, Kandzia C, Jung of vesicles prepares with various non- ionic K, Seifert M, Herrling T. Strategy for Efficient surfactants mixed with cholesterol. J Colloids Prevention from photo- ageing. SOFW J. Surfaces. 2003;30:129-38. 2008:134(8):23-32. 12. Prior RL, Hoang H, Gu L, Wu X, Bacchiocca M, 20. Mishra AK, Mishra A, Chattopadhyay P. Haward L, et al. Assays for hydrophilic and Herbal cosmeceuticals for photoprotection lipophilic antioxidant capacity (oxygen radical from Ultraviolet B radiation. Trop J Pharm absorbance capacity ( ORACFL) ) of plasma Res. 2011:10(3):351-60. and other biological and food samples. J Agr Food Chem. 2003;51:3273-9. 21. Kusumawati I, Indrayanto G. Natural Antioxidants in Cosmetic. In: Atta-ur-Rahman, editor. Studies 13. Long ZP, Park HR, Park YK, Lee SK, Park JH, in Natural Products. Oxford United Kingdom: Park MK. Mushroom tyrosinase inhibition Elsevier press; 2013. p. 485-505. activity of some chromones. J Chem Pharm Bull. 2002;50(3):309-11. 22. Yoshida H, Lehr CM, Kok W, Junginger HE, Verhoef JC, Bouwistra JA. Niosomes for oral 14. Thai Industrial Standards Institute. Standards delivery of peptide drugs. J Controlled industry of skin products. TIS. 478-2555. 2555. Thai. Release.1992;21:145-54. 15. Loiphiman P, Phasakul T, Mongkoithai R. 23. Pongphisut S. Developments of anti- aging Comparison of antioxidant active and total cream product with silk protein niosomes. phenolic compounds of fruit peels. Agr Sci [Master of Science Thesis]. Bangkok: kasetsart J. 2011;42(2):385-8. University; 2011. Thai. 16. Robards, K, Prenzler PD, Tucker G, Swatsitang 24. Agarwal R, Katare OP, Vyas SP. Preparation P, Glover W. Phenolic compounds and their and in vitro evaluation of liposomal/niosomal role in oxidative process in fruit. J Food Chem. delivery systems for antipsoriatic drug 1999:66(4):401-36. dithranol. Int J Pharmaceut. 2001;228:43–52. 17. Roungjacpetch A. Effect of Indian Gooseberry 25. Porasupatthana S. Measurement technique Browning and Spanish Plum Maturity on of Oxidative Stress. In: Angwanith V, editor. Total Phenolics, Flavonoids and Antioxidant Free radicals and antioxidant. Health Activities. [Master of Science Thesis]. Bangkok: Innovation Publishing; 2012. p.129-92. Thai. kasetsart University; 2007. Thai.

122 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) Screening for Rice Blast Resistant Genes, Pi9, Pita, Pigm(t) and Pi54 in Landrace Rice Varieties of Northeastern Thailand Chinanat Krainart1, Ratiros Siangsai2, Apinya Longya3, Sitipun Sinumporn4 and Sucheela Talumphai2* 1Major of agricultural innovation, Faculty of Liberal Arts and Science, Department of Science and Technology, Roi Et Rajabhat University, Roi Et 45120, THAILAND 2Major of Industrial Biology, Faculty of Liberal Arts and Science, Department of Science and Technology, Roi Et Rajabhat University, Roi Et 45120, THAILAND 3Department of Genetics, Faculty of Science, Kasetsart University, Bangkok 10900, THAILAND 4Thung Kula Ronghai Roi Et Campus, Rajamangala University of Technology Isan, Nakhon Ratchasima 30000, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Rice blast disease, caused by Magnaporthe oryzae, is one Received: April 19, 2022 of the most frequent and significant impediments to sustainable rice Revised: June 22, 2022 production and the largest impediment to sustainable rice production. Accepted: June 23, 2022 Effective control of this disease largely depends on identifying the Available online: June 28, 2022 resistant genes. In our study, 37 Thai landrace rice varieties (18 white- DOI: 10.14456/jarst.2022.12 grain rice varieties and 13 colored-grain rice varieties) along with 6 Keywords: landrace colored- improved white-grain rice varieties were screened for four rice blast rice, landrace rice, rice, rice resistant genes, Pi9, Pita, Pigm(t) and Pi54 by PCR technique using the blast disease, rice blast gene-specific makers. The results showed that 20 rice varieties resistance gene (54.0%) contained the rice blast resistant gene Pi9, 11 rice varieties (29.7%) contained the rice blast resistant gene Pita, 22 rice varieties (59.4%) contained the rice blast resistant gene Pigm(t) and 23 rice varieties (62.1%) contained the rice blast resistant gene Pi54. All 31 Thai landrace rice varieties carried at least one rice blast resistant gene(s). Four white-grain landrace rice varieties, four colored-grain landrace rice varieties and five improved rice carried the highest

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 123 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) number of rice blast resistant genes at three genes, which can be used as the resistant donor in the rice breeding program. Two white- grain landrace rice varieties; Jao Dæng 2 and Mak Yom, contained one examined rice blast resistant genes. Two colored-grain landrace rice varieties; Nieow Dam (skn 3) and Kee Nok, contained all examined rice blast resistant genes. Five improved rice varieties contained three rice blast resistant genes. The information generated from this study is useful for parental selection in developing the new resistant rice varieties and breeding. INTRODUCTION to rice blast isolates from different rice regions in China [7]. The Pi54 resistant gene was first Rice blast disease, caused by an identified in an Indian rice cultivar HR22 and later ascomycete Magnaporthe oryzae, is one of the was cloned from an indica type rice cultivar Tetep most destructive diseases of rice production [6]. Many resistant genes have been identified in worldwide [1]. It has been reported that this the landrace rice varieties [7]. disease caused about 10 to 20% yield loss in regular seasons and as high as 100% yield loss in Rice landraces have been recognized years with blast epidemics [2]. More than 100 rice as valuable genetic resources for improving the blast resistant genes are mapped on different resistance level of modern rice cultivars against rice chromosomes, but only 22 resistant genes biotic diseases [8]. The landrace rice varieties, have been successfully cloned, namely; Pib, Pita, originating from nine diverse rice ecologies of Pid2, Pi9, Pi2, Piz-t, Pi36, Pi37, Pikm, Pi5, Pit, Pid3, India, harbored a range of five to nineteen rice Pi21, Pish, Pb1, Pik, Pikp, Pikh, Pia, Pil, Pi64 and blast-resistant genes with a frequency varied Pi50 [3]. The Pi9 resistant gene is resistant to from 4.96% to 100% [9]. Rice blast epidemics more than 100 Philippines rice blast isolates and have occurred in most provinces in the north and 43 rice blast isolates from 13 countries [4]. The northeast Thailand, where the most effective Pita and Pita2 resistant genes were allelic and management and control of rice blast disease is mapped near the centromere of chromosome the use of resistant rice varieties [10]. There are 12 [5]. The Pita resistant gene was found in wide more than 100,000 landraces and improved and landrace rice varieties, including Tadukan in the elite rice varieties in Thailand, and many exhibits Philippines, Tetep in Vietnam and Katy and Drew resistant reactions to the rice blast disease. Villa in the southern United States [6]. The Pigm(t) et al. [11] reported that the rice blast resistant resistant gene confers broader-spectrum resistance genes, Pi2, Pi9, Piz-t, Pigm(t), Pid2, Pid3, Pia, Pik, Pi54 and Pita were presented in Thai landrace

124 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) rice germplasm. The objective of this study was isolated using the DNA extraction buffer to investigate the four-rice blast resistant genes, (including 2% CTAB, 0.1 M Tris-HCL pH 8, 1.4 M Pi9, Pita, Pigm(t) and Pi54, in 37 Thai rice varieties, NaCl and 0.02 M EDTA, pH8) and incubated at including 18 white-grain and 13 colored-grain 65°C for 90 minutes. After that, the solution was landrace rice varieties and 6 improved rice added with Chloroform: Iso-amyl alcohol (24:1) varieties from northeastern Thailand using the and mixed by using a vortex. Next, the mixture gene specific primers. The results provided a list was centrifuged at 12,000 rpm for 15 min and of the rice blast resistant genes in each examined transferred its upper phase to a new tube. After Thai rice varieties and the information obtained that 2/3–1 volume of Isopropanol was added from this study is useful for identifying the and mixed by inverting. Next, the mixture was parental lines with the rice blast resistant genes centrifuged at 12,000 rpm for 40 min, the in the future rice breeding programs. supernatant was discarded, the pellet was washed in 70% ethanol, and the mixture was MATERIALS AND METHODS centrifuged at 12,000 rpm for 5 min. After that, the dried DNA pellet was then suspended in Plant materials 100 μl of TE buffer (including 0.01M Tris-Cl pH 7.5 and 1mM EDTA) and frozen at -80ºC for storage. In total, 37 Thai rice varieties from DNA quality was measured using NANODROP northeastern Thailand, consisting of 18 white- 2000 Spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific grain landrace rice varieties, 13 colored-grain Inc., Waltham, MA, USA). The DNA was migrated landrace rice varieties and 6 improved rice varieties on 1% agarose. Stained in ethidium bromide, from Sakonnaknon Rice Research Center, Puparn then visualized on UV transilluminator. Royal Development Study Center for the conservation Thailand, were used in this study Polymerase chain reaction amplification of genes (Table 1, Figure 1-3). KDML105 and Nipponbare rice varieties were used as the susceptible control Thirty-seven Thai rice varieties were (Negative Control) and IRRI-inbred blast resistant screened for four major rice blast resistant genes, lines (IRBLs) from the International Rice Research Pi9, Pita, Pigm(t) and Pi54, using gene-specific Institute (IRRI), IRBL12 (Pita) and IRBL22 (Pi9) were DNA markers (Table 2). PCR amplifications were used as the resistant control (Positive Control). performed using Taq polymerase (Apslagen, Thailand) and ingredients by using the following Genomic DNA extraction PCR condition: initial denaturation for 2 min at 94ºC, followed by 35 cycles of 30 s of denaturation The genomic DNA extraction method at 94ºC, 30 s of annealing depending on each was modified from Yadav et al. [12]. The leaves marker (Table 2), 30 s of extension at 72ºC and a were ground in liquid nitrogen using a pre- cooled sterile mortar and pestle. Total DNA was

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 125 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) final extension at 72ºC for 5 min. The PCR products the manufacturer’s protocol. After purification, were determined using a stained photographic the PCR products were sent out for sequencing; system (Vilber Lourmat, Eberhardzell, Germany) by Sequence analysis of purified fragments was of 1% agarose gel electrophoresis at 100 V for done by BGI tech in Hong Kong to confirm the 30 min. sequence of the resistant genes. The nucleotide sequence was aligned with the reference DNA sequencing and sequence analysis sequences from GenBank databases with the The PCR products were purified by GF- MAFFTv7.380. 1 AmbicClean kit (PCR and Gel) (Vivantis Technologies Sdn. Bhd., Malaysia) according to Figure 1 Eighteen white-grain landrace rice varieties; A (Leung Boonma), B (Hom Puang Ton Kieow), C (Leung khaw), D (Hom pla siw, E (Mak Khaek) , F (Khaw Hom Mai), G (Hom Daeng), H (Hom Puang Ton Muang), I (Ham Thung), J (Rai Dok Mai), K (Do Sakon), L (Tab Mei Khaw), M (Hom Jam Pla), N (Jao Dæng 2), O (Tab Mei), P (Mak Yom), Q (Phạk Hin), R (E rai)

126 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) Figure 2 Thirteen colored-grain landrace rice varieties; A (Kee Nok), B (MayomNakhon Phanom), C (kee tom Hang Nak), D (Kæn Khu), E (Hom Nan Pon), F (Tab Mei Dom), G (Kab Yang 1), H (E mud), I (Kee Tom Ngan), J (Nieow Dam (skn 3)), K (Gom Na Nok Khea Na), L (Mae Phueng), M (Mafi Dam) Figure 3 6 Improved rice varieties; A (Phu Phan 1 (75)), B (Phu Phan 1 (57)), C (Phu Phan 2), D (Phu Phan 1 (59)), E (Phu Phan 1 (58)), F (KD 6)

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 127 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) Figure 4 Gel electrophoresis detection of rice blast resistant allele using four R gene-specific primers, pB8 primer (A), Pi54 MAS primer (B), S29747 primer (C) and YL155/YL8 primer (D), 1-8 represented individual rice sample; C1 Nipponbarae (Negative Control), C2 IRBL22 resistance line with Pi9 (Positive Control) Table 1 Thirty-seven Thai rice varieties used in the rice blast resistant gene investigation No. Local Name Varieties Pi9 Pita Pigm(t) Pi54 Total R (Seed Color) gene gene gene gene gene(s) 1. Leung Boonma Landrace (W) + + - +3 2. Hom Puang Ton Kieow Landrace (W) - - - -0 3. Leung khaw Landrace (W) - - + +2 4. Hom pla siw Landrace (W) + - + -2 5. Mak Khaek Landrace (W) - + + - 2 6. Khaw Hom Mai Landrace (W) + - + -2 7. Hom Daeng Landrace (W) - - + -1 8. Hom Puang Ton Muang Landrace (W) + - + -2 9. Ham Thung Landrace (W) + + + - 3 10 Rai Dok Mai Landrace (W) + + - + 3 11. Do Sakon Landrace (W) + + - - 2 12. Tab Mei Khaw Landrace (W) + - + -2 13. Hom Jam Pla Landrace (W) - - - -0 14. Jao Dæng 2 Landrace (W) + - -1 15. Tab Mei Landrace (W) + - + -2 16. Mak Yom Landrace (W) - + - -1

128 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) No. Local Name Varieties Pi9 Pita Pigm(t) Pi54 Total R (Seed Color) gene gene gene gene gene(s) 17. Phạk Hin Landrace (W) - - - -0 18. E rai Landrace (W) - + + +3 19. Kee Nok Landrace (Br) + - - +2 20. MayomNakhon Phanom Landrace (Bl) - - + +2 21. kee tom Hang Nak Landrace (Br) - - + +2 22. Kæn Khu Landrace (Br) + - - +2 23. Hom Nan Pon Landrace (Br) + - + +3 24. Tab Mei Dom Landrace (Br) - - + +2 25. Kab Yang 1 Landrace (Br) - - + +2 26. E mud Landrace (Bl) + + - +3 27. Kee Tom Ngan Landrace (Br) + + - +3 28. Nieow Dam (skn 3) Landrace (Br) - - - +1 29. Gom Na Nok Khea Na Landrace (Bl) - - + +2 30. Mae Phueng Landrace (Br) - + + +3 31. Mafi Dam Landrace (Br) - - - +1 32. Phu Phan 1 (75) Improve (W) + - + +3 33. Phu Phan 1 (57) Improve (W) + - + +3 34. Phu Phan 2 Improve (W) + - - +2 35. Phu Phan 1 (59) Improve (W) + - + +3 36. Phu Phan 1 (58) Improve (W) + - + +3 37. KD 6 Improve (W) + - + +3 Total 20 11 22 23 * W (Write grain), Br (Brown grain), Bl (Black grain), + (Resistance positive band, - (No or negative band) Table 2 Gene-specific PCR primers used in the identification of the rice blast resistant genes R gene DNA Makers Sequence primer (5'>>>3') AT (ºC) ES (bp) Reference Pi9 pB8 F: CCCAATCTCCAATGACCCATAAC 56 500 Liu et al., R: CCGGACTAAGTACTGGCTTCGATA 2002 Pi54 Pi54 MAS F: CAATCTCCAAAGTTTTCAGG 55 R: 261 Ramkumar et R: GCTTCAATCACTGCTAGACC S: 359 al., 2011 Pigm(t) S29747 F: CAGTGAAACGAACGCTATG 56 R: 555 Deng et al., R: AATAGGAAGGGTTGATGTTG S: 461 2006

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 129 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) R gene DNA Makers Sequence primer (5'>>>3') AT (ºC) ES (bp) Reference Jia et al., Pi-ta YL155/YL87 F: AGCAGGTTATAAGCTAGGCC 58 1024 2002 R: CTACCAACAAGTTCATCAAA *R gene (rice blast resistance gene); AT, Annealing temperature; ES, Expected size Table 3 Distribution of of four blast resistant genes, Pi9, Pita, Pigm(t) and Pi54, in 37 Thai rice varieties in Thai rice varieties Rice set Total Pi9 Pita Pigm(t) Pi54 white-grain 18 9 (50.0%) 8 (44.4%) 10 (55.6%) 4 (22.2%) landrace rice colored-grain 13 5 (38.5%) 3 (23.1%) 7 (53.8%) 13 (100%) landrace rice Improved rice 6 6 (100%) 0 (0%) 5 (83.3%) 6 (100%) Total 37 20 (54.0 %) 11 (29.7 %) 22 (59.4%) 23 (62.1%) RESULTS AND DISCUSSION of the Pita resistant allele, the PCR product of a rice variety HomNanPon was sequenced and Twenty Thai rice varieties (54.0%) and compared with the Pita reference sequence IRBL22 (the rice line with the Pi9 resistant allele) from NCBI GenBank (accession no. AF207842.1) showed a positive band of 500 bp (Figure 4). and the results showed 100% sequence These 20 rice varieties included nine white-grain identity. landrace rice varieties, five colored-grain landrace rice varieties and six improved rice varieties The Pigm(t) gene-specific Indel marker (Table 1, 3). Fourteen PCR samples of the landrace was used to detect the Pigm(t) resistant allele. rice varieties that produced the positive DNA The resistant allele of the Pigm(t) showed the band were randomly selected for purification 555 bp amplicon and the susceptible allele and sequencing. The obtained sequence showed showed the 461 bp amplicon. Twenty-two rice a 100% sequence identity to the Pi9 reference varieties (59.4%), including 10 white-grain landrace sequence (accession no. DQ285630.1). rice varieties and seven colored-grain landrace rice varieties and five improved rice varieties, Eleven rice varieties (29.7%), including gave a 555 bp DNA fragment of the resistant eight white-grain landrace rice varieties and three allele (Table 1, 3) (Figure 4). The sequence colored-grain landrace rice varieties, showed a confirmation of the Pigm(t) resistant allele from positive 1,024 bp DNA fragment. All improved a rice variety Kean Khu showed 100% identity rice could not amplify with Pita-specific primer (Table 1, 3) (Figure 4). To confirm the presence

130 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) to the reference sequence from NCBI GenBank cultivars against biotic diseases [14]. The results (accession no. AF207842). from this study validated that Thai landrace rice varieties of northeastern Thailand were a source In the Pi54 gene-specific Indel marker, of four major rice blast resistant genes, Pi9, Pita, the resistant allele of the Pi54 gene showed the Pigm(t) and Pi54. The distribution of resistant 261 bp amplicon and the susceptible allele genes ranged from 29.7% to 62.1%. All examined showed the 359 bp amplicon. The results landrace rice varieties contained at least one rice showed that twenty-three rice varieties (62.1%), blast resistant gene, with many having more. Our including four white-grain landrace rice varieties, result agreed with previous reports, including 13 colored-grain landrace rice varieties and six Koide et al. [13] that reported that 159 from 226 improved rice varieties, carried the Pi54 resistant Thai rice cultivars had at least one rice blast allele with PCR product of 261 bp (Table 1, 3) resistant gene, Pid3, Pi54 and Pigm. Four cultivars (Figure 7). To confirm the presence of the Pi54 had three resistant genes. Similar results were resistant allele, a PCR product from rice variety reported by Kobayashi et al. [14], which screened Mafi Dam was sequenced and compared with the rice blast resistant genes in the rice germplasm the reference sequence from NCBI GenBank of Manipur, India and found that wide rice varieties (accession no HE586202.1.) and the results showed contained 2 - 7 rice blast resistant genes. Chaipanya 99.78% nucleotide sequence identity and 100% et al. [15] reported that 84 Korean rice varieties amino acid sequence identity. One base substitution possessed more than three positive bands of was changed from GTC to GTT, causing silent the eight-rice blast resistant genes. Similar results mutation. were reported by Wattanaporn et al. [16], which screened the resistance gene Pita, Pib and Pi2t Two white-grain landrace rice varieties, were found in 78 Thai landrace rice varieties. Jao Dæng 2 and Mak Yom contained four Pita is present in 29 Thai landrace rice varieties. examined rice blast resistant genes. Two colored- Similar results were reported by Agrawal et al. grain landrace rice varieties, Nieow Dam (skn 3) [17]; it has been reported that Pi9 is present in and Kee Nok contained, all examined rice blast- 64 Thai landrace rice varieties and 1 among them resistant genes. Five improved rice varieties was southern landrace Thai rice, 16 varieties from contained three rice blast-resistant genes. northern, and 47 varieties from north-eastern Thailand regions and Pigm(t) is present in 201 CONCLUSION Thai landrace rice varieties. In the Pi54 gene- specific Indel marker, the resistant allele of the Rice blast disease is one of the most Pi54 gene showed the 261 bp amplicon and the limiting serious factors for rice production susceptible allele showed the 359 bp amplicon. worldwide. Landrace rice varieties have been recognized as valuable genetic resources for improving the resistance level of modern rice

Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 131 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) The results showed that twenty-three rice varieties. 3. Sharma TR, Rai AK, Gupta SK, Vijayan J, Similar results were reported by Liu et al. [18], Devanna BN, Ray S. Rice blast management Pi54 MAS showed a PCR product size of 359 bp. through host-plant resistance: Retrospect Twenty Thai rice varieties (54.0%) and IRBL9-w and prospects. Agr Res. 2011;1(1):37–52. (the rice line with the Pi9 resistant allele) showed a positive band of 500 bp. Similar results were 4. Qu S, Liu G, Zhou B, Bellizzi M, Zeng L, Dai L, reported by Liang et al. [19], reported 203 et al. The broad spectrum blast resistance landrace rice samples were tested for Pi9 blast gene Pi9 encodes a nucleotide-binding site resistance gene using the pB8 DNA marker, 64 leucine-rich repeat protein and is a member cultivars were able to be quantified, Pi9 marker of a multigene family in rice. Genetics. 2006; the resulted showed a PCR product size of a 500 172:1901–14. bp. These results indicated that the landrace rice germplasm is a valuable source of the rice blast 5. Bryan GT, Wu KS, Farrall L, Jia YL, Hershey resistant genes for rice breeding programs. HP, McAdams SA, et al. Single amino acid difference distinguishes resistant and ACKNOWLEDGEMENT susceptible alleles of the rice blast resistance gene Pi-ta. Plant Cell. 2000;12:2033–46. This research project was funded by Major Biology, Department of Science and 6. Deng Y, Zhu X, Shen Y, He Z. Genetic Technology, Faculty of Liberal Arts and Science characterization and fine mapping of the Roi Et Rajabhat University, Roi Et and Kasetsart blast resistance locus Pigm(t) tightly linked University Research and Development Institute to Pi2 and Pi9 in a broad spectrum resistant (KURDI) and Faculty of Science, Kasetsart Chinese variety. Theor Appl Genet. 2006;113: University. 705–13. REFERRENCES 7. Doyle JJ, Doyle JL. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf 1. Ahn SN, Kim YK, Hong HC, Han SS, Kwon SJ, tissue. Phytochemical Bulletin. 1987;19:11–5. Choi HC, et al. Molecular mapping of a new gene for resistance to rice blast. Euphytica. 8. Imam J, Alam S, Mandal NP, Variar M, Shukla 2000;116:17–22. P. Molecular screening for identification of blast resistance genes in north east and 2. Dean RA, Talbot NJ, Ebbole DJ, Farman ML, eastern Indian rice germplasm (Oryza sativa Mitchell TK, Orbach MJ, et al. The genome L.) with PCR based markers. Euphytica. 2014; sequence of the rice blast fungus Magnaporthe 196(2):199–211. grisea. Nature. 2005;434:980–6.

132 Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), Vol 21, Issue 1, 2022 ISSN: 2773-9376 (Print), 2773-9473 (Online) 9. Jia Y, Wang Z, Singh P. Development of ‘Echizen’. Genet Resour Crop Ev. 2006;53(3): dominant rice blast Pi-ta resistance gene 499–506. markers. Crop Science. 2002;42:2145–9. 15. Chaipanya C, Telebanco-Yanoria MJ, Quime 10. Deng Y, Zhu X, Xu J, Chen H, He Z. Map- B, Longya A, Korinsak S, Korinsak S, et al. based cloning and breeding application of Dissection of broad-spectrum resistance of a broad-spectrum resistance gene Pigm to the Thai rice variety Jao Hom Nin conferred rice blast. In: Wang, GL and Valent, B (eds). by two resistance genes against rice blast. Advances in Genetics, Genomics and Rice. 2017;10–8. Control of Rice Blast Disease. Dordrecht: Springer. 2009;161–71. 16. Wattanaporn T, Ing-on S, Kritkittisak P, Sureeporn K-N, Chatchawan J. Gene specific 11. Villa TCC, Maxted N, Scholten M, Ford-Lloyd marker screening and disease reaction B. Defining and identifying crop landraces. validation of blast resistant genes, Pid3, Plant Genetic Resources. 2006;3:373–84. Pigm and Pi54 in Thai landrace rice germplasm and recommended rice varieties. 12. Yadav MK, Aravindan S, Ngangkham U, Plant Genetic Resources. 2019;17(5):421–6. Raghu S, Prabhukarthikeyan SR. Correction: Blast resistance in Indian rice landraces: 17. Agrawal GK, Pandey RN, Agrawal VP. Genetic dissection by gene specific markers. Isolation of DNA from Choerospondias asillaris Plos One. 2019;14(3):e0213566. leaves. Biotechnology and Biodiversity Letters. 1999;2:19–24. 13. Koide Y, Kobayashi N, Xu D, Fukuta Y. Resistance genes and selection DNA markers 18. Liu G, Lu G, Zeng L, Wang GL. Two broad- for blast disease in rice (Oryza sativa L.). spectrum blast resistance genes, Pi9(t) and The Japan Agricultural Research Quarterly. Pi2(t), are physically linked on rice chromosome 2009;43(4):255–80. 6. Mol Genet Genomics. 2014;267:472–80. 14. Kobayashi A, Ebana K, Fukuoka S, Nagamine 19. Liang ZJ, Wang L, Pan QH. A new recessive T. Microsatellite markers revealed the genetic gene conferring resistance against rice blast. diversity of an Old Japanese Rice Landrace Rice. 2016;9:47–52.