กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด รหัสโครงการ : R000000495 ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) : เทคนิควิเคราะห์ไอสารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามาณทำจากโฟม นาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) : Analytical technique for volatile organic compounds by using surface enhanced Raman scattering substrate made of nanocell foam under supercooling state. คำสำคัญของโครงการ(Keyword) : สารหอมระเหย, รามานสเปคโตรสโคปี, ความเย็นยิ่งยวด หน่วยงานเจ้าของโครงการ : คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม > ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรม สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้าเครื่องกลการผลิต ลักษณะโครงการวิจัย : แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย ลักษณะย่อยโครงการวิจัย : - ประเภทโครงการ : โครงการวิจัยใหม่ สถานะของโครงการ : propersal งบประมาณที่เสนอขอ : 889000 งบประมาณทั้งโครงการ : 889,000.00 บาท วันเริ่มต้นโครงการ : 09 พฤศจิกายน 2561 วันสิ้นสุดโครงการ : 08 กรกฎาคม 2563 ประเภทของโครงการ : การวิจัยและพัฒนา กลุ่มสาขาวิชาการ : วิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี สาขาวิชาการ : สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย กลุ่มวิชาการ : วิศวกรรมอุสาหกรรมวิจัย ลักษณะโครงการวิจัย : ระดับชาติ สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ : สะท้อนถึงการใช้ความรู้เชิงอัตลักษณ์ สร้างความร่วมมือประหว่างประเทศ GMS : ไม่สร้างความร่วมมือทางการวิจัยระหว่างประเทศ นำไปใช้ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา : ไม่นำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาณภาพการศึกษา เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต : เกิดจากความร่วมมือกับภาคการผลิต ความสำคัญและที่มาของปัญหา : หากกล่าวถึงการสร้างเทคโนโลยีเพื่อปรับเปลี่ยนกรรมวิธีการผลิตในส่วนของกระบวนการผลิตอาหารการเกษตรสมัยใหม่ และการตรวจวิเคราะห์อย่างแม่นยำโดยมีเป้าหมายในการยกระดับการแข่งขันเชิงการผลิตที่มีคุณภาพสูงขึ้นในขณะที่สามารถควบคุมต้นทุนการผลิตได้ การประยุกต์ใช้ระบบอัตโนมัติส าหรับกระบวนการผลิตและการตรวจวิเคราะห์ในกลุ่มอุตสาหกรรมหลักดังกล่าวมีความจำเป็นยิ่งยวดที่ต้องอาศัยเทคโนโลยีการประมวลผลสเปคตรอล (spectral processing) หมายถึงการวิเคราะห์สเปคตรัมแสงของการแผ่รังสีเพื่อได้รับการกระตุ้นโดยใช้แสงเพื่อใช้ในงานวิเคราะห์สารประกอบเคมี อาทิ การประยุกต์หลักการ Raman spectroscopy เพื่อบ่งชี้องค์ประกอบทางเคมีของสารประกอบซึ่งมีข้อดีที่ตัวรับสัญญาณรามานตรวจจับสัญญาณได้แบบทันทีจึงเหมาะที่ใช้ในการพัฒนาเป็นเซ็นเซอร์ชนิดเร็วเพื่องานวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ความต้องการเครื่องมือวิเคราะห์ชนิดเร็วสำหรับตรวจหาชนิดและปริมาณสารให้กลิ่นรสในกระบวนการ ผลิตอาหารเพื่อยกระดับกระบวนการผลิตให้มีความแม่นยำและคุณภาพสูงขึ้น เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่กระบวนการผลิตอัตโนมัติแบบใหม่ที่สามารถควบคุมต้นทุนการผลิตได้ดีมากขึ้นด้วยลดปริมาณการสูญเสียของ ผลิตภัณฑ์ตกมาตรฐานการผลิตซึ่งเกิดจากการปรับกระบวนการผลิตแบบรวดเร็วได้ทันเวลาเมื่อมีผลการตรวจเช็คคุณภาพที่ทำงานได้แบบเวลาจริงเท่านั้น ทั้งนี้กรอบความคิดดังกล่าวมีอุปสรรคส าคัญที่ในปัจจุบันนี้ยังไม่มีเซ็นเซอร์ตรวจวัดไอระเหยของสารให้กลิ่นรสที่ทำงานได้แบบเวลาจริง งานวิเคราะห์ไอสารระเหยอินทรีย์ในปัจจุบันนี้ต้องอาศัยเครื่องมือวิเคราะห์ที่ใช้หลักการ gas chromatography เพื่อแยกชนิดของไอระเหยก่อนส่งเข้าเซ็นเซอร์ตรวจจับองค์ประกอบดังกล่าวซึ่งชนิดของตัวจับสัญญาณวิเคราะห์ก็ขึ้นกับว่าเป็นการวิเคราะห์เชิงคุณภาพหรือปริมาณ ได้แก่ mass spectrometer, flame ionization detector, electron capture detector เป็นต้น และด้วยหลักการ gas chromatography จ าเป็นต้องใช้เวลาในการวิเคราะห์ค่อนข้างนานในระดับมากกว่าสิบนาทีส่งผลให้การใช้เครื่องมือ ในแพลทฟอร์ม gas chromatrography เป็นเซ็นเซอร์ชนิดเร็วท าไม่ได้ ในส่วนของเครื่องมือวิเคราะห์ชนิดอื่นที่อิงหลักการการดูดซับของสสารตรวจวิเคราะห์บนตัวตรวจจับก็มีข้อจำกัดเรื่องระดับความเข้มข้นที่สามารถตรวจจับได้และมักต้องได้รับการสอบเทียบเฉพาะชนิดสารประกอบ ที่ส าคัญคือไม่สามารถวัดสารประกอบมากชนิดได้พร้อมกัน ด้วยความก้าวหน้าของอุปกรณ์ที่ใช้ในงานวิเคราะห์ด้วยแสง หรือหลักการ spectroscopy รวมถึงกลุ่มตัวจับสัญญาณวิเคราะห์ทางแสง (light detector) ทั้งในสถาปัตยกรรมแบบ complementary metal-oxidesemiconductor (CMOS) หรือ charge-coupled device (CCD) ที่มีค่าประสิทธิภาพเชิงควอนตัมสูงมากซึ่งมีประโยชน์ต่อการพัฒนาค่าความละเอียดของความสามารถในการแยกสเปคตรัมของแสงที่มีค่าจำเพาะขึ้นกับองค์ประกอบทางเคมีและหลักการวัด คณะนักวิจัยภายใต้แผนบูรณาการเรื่อง “การประมวลผลข้อมูลภาพและสเปคตรอลแบบเวลาจริงเพื่อใช้เป็นตรรกะในเซ็นเซอร์ชนิดเร็วสำหรับกระบวนการผลิตอาหาร และการเกษตรสมัยใหม่” จึงมุ่งความสนใจพัฒนาเทคโนโลยีที่มีความช านาญการไปเป็นเซ็นเซอร์ชนิดเร็วโดยหนึ่งในนั้นคือ งานวิจัยนวัตกรรมวัสดุหรืออุปกรณ์เพื่อใช้เพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับสัญญาณสเปคตรัล ซึ่งโครงการวิจัยนี้เป็นการประยุกต์ต่อยอดเทคนิคการผลิตสสารขยายสัญญาณรามาน (Surface Enhanced Raman Scattering (SERs), substrate) ที่ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินไปใช้ตรวจวิเคราะห์ไอสารหอมระเหยอินทรีย์ โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาเป็นเซ็นเซอร์ชนิดเร็วได้ต่อไป งานวิจัยโครงการนี้เป็นงานวิจัยพัฒนา SERs ชนิดใหม่ที่ออกแบบมาให้สามารถตรวจวิเคราะห์แก๊สหรือไอสารระเหยได้ ด้วย SERs chip ที่มีในเชิงพาณิชย์ไม่มีชนิดที่ใช้ขยายสัญญาณรามานของสสารในสถานะแก๊สได้ซึ่งเป็นที่ทราบกันเชิงทฤษฎีว่าสัญญาณรามานจัดว่าเป็นสัญญาณอ่อนและโดยปกติแล้วการตรวจวิเคราะห์ตัวอย่างแก๊สโดยใช้เครื่อง Raman spectroscopy ทุกตัวต้องอาศัย multipass gas cell ร่วมด้วยแม้กระนั้นก็ตามยังอาจต้องพึ่งระบบความดันสูงส าหรับห้องใส่ตัวอย่างวิเคราะห์ อุปกรณ์เสริมดังกล่าวยังอาจช่วยให้สามารถขยายสัญญาณตัวอย่างแก๊สที่เข้มข้นได้เพียงในระดับหนึ่งในพันส่วน งานวิจัยโครงการนี้จึงถือว่าเป็นนวัตกรรมใหม่ที่มีสามารถน าไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ชนิดเร็วโดยอาศัยหลักการการประมวลสัญญาณสเปคตรอลที่เป็นเป้าหมายส าคัญของแผนบูรณาการในการวิจัยเพื่อสร้างนวัตกรรมใหม่เพื่อช่วยให้อุตสาหกรรมเป้าหมายแข่งขันได้ในด้านกระบวนการผลิตโดยต้องอาศัยการทำวิจัยร่วมกันเพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่ที่ประยุกต์ใช้ได้จริงในกรอบเวลาวิจัยและพัฒนาที่รวดเร็ว เพื่อให้เห็นภาพความสำคัญของโครงการนี้ต่อการพัฒนาเครื่องมือหรือวิธีการตรวจวิเคราะห์ไอสารหอมระเหยต่อภาคการผลิต รวมถึงความเป็นไปได้ของโครงการวิจัยนี้ในการพัฒนาเป็นเซ็นเซอร์ชนิดเร็ว คณะนักวิจัยขอยกตัวอย่างถึงงานประยุกต์ใช้เทคนิคการประมวลผลรามานสเปคตรัมของไอสารหอมระเหยในการระบุอัตลักษณ์ของพันธุ์ข้าว ข้าว นับเป็นสินค้าเกษตรอีกชนิดหนึ่ง ที่มีการจัดชั้นมาตรฐานหรือคุณภาพข้าวออกเป็นหลายระดับและราคาในแต่ละชั้นก็ต่างออกไป โดยมาตรฐานข้าวไทยได้ปรับปรุงและพัฒนามาเป็นลำดับจนปัจจุบันเป็นมาตรฐานข้าวไทย (Thai Rice Standard) ซึ่งถูกจัดขึ้น เนื่องจากความพยายามที่จะจัดมาตรฐานสินค้าข้าวหอมมะลิไทยให้แตกต่างจากมาตรฐานข้าวทั่ว ๆ ไป เพื่อดำรงไว้ซึ่งชื่อเสียง เนื่องจากก่อนหน้านี้มีการปลอมปนมาก ซึ่งการปลอมปนนั้นเกิดขึ้นโดยกลุ่มบุคคลที่ตั้งใจ และมิได้ตั้งใจ โดยปริมาณการปลอมปนไม่มีหลักเกณฑ์ ซึ่งไม่สามารถเรียกข้าวที่ถูกปลอมปนมาว่าเป็นข้าวหอมมะลิได้หมด (กระทรวงพาณิชย์,2554) หากปล่อยไว้โดยไม่มีมาตรฐานกำหนด ข้าวหอมมะลิของไทยอาจเสื่อมความนิยมลงได้ วิธีการตรวจความเป็นข้าวหอมมะลิที่สามารถยืนยันว่าเป็นข้าวหอมมะลิแท้หรือไม่นั้น คือ การตรวจสายพันธุกรรม (DNA) ซึ่งต้องนำข้าวไปตรวจสอบที่สถาบันตรวจสอบเอกลักษณ์พันธุกรรมข้าวหอมมะลิ (DNA) มีค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบค่อนข้างสูง และต้องใช้เวลาในการตรวจสอบพอสมควร พันธุ์ข้าวหอมไทยที่นิยมบริโภค อาทิเช่น ข้าวหอมมะลิ 105 ข้าว กข 15 ข้าวปทุมธานี 1 ข้าวหอมสุพรรณ เป็นต้น การทราบองค์ประกอบทางเคมีของข้าวแต่ละสายพันธุ์จะช่วยให้เข้าใจและสามารถจำแนกความแตกต่างได้ vibrational spectroscpopy เป็นเทคนิคหนึ่งที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพกับผลิตภัณฑ์เกษตรและอาหาร ในอุตสาหกรรมอาหารการประยุกต์ใช้งานเบื้องต้นจะใช้ NIR spectroscopy อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและเครื่องมือทางการวิเคราะห์มีทิศทางใหม่ในการประยุกต์ใช้ Raman spectroscopy สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณหรือระบุอัตราส่วนขององค์ประกอบที่มีในผลิตภัณฑ์เกษตรและอาหาร ทั้งนี้การตรวจวิเคราะห์เชิงปริมาณยังมีข้อจำกัดเรื่องการตรวจวิเคราะห์สสารในสถานะแก๊สอยู่มากหรือตรวจวัดได้ที่ความเข้มข้นค่อนข้างสูง การพัฒนาวิธีการขยายสัญญาณรามาณเพื่อให้ใช้ Raman spectroscopy ในการตรวจวิเคราะห์สสารในสถานะแก๊สจึงเป็นที่กำลังได้รับความสนใจวิจัยและพัฒนากันมาก เนื่องด้วยเทคนิค Raman spectroscopy ให้ผลตอบสนองกับองค์ประกอบทางเคมีได้ดีโดยเฉพาะกับสสารในกลุ่ม aromatic compounds ในเวลาที่สั้นมาก และยังใช้ตัวอย่างวิเคราะห์ปริมาณน้อย จากข้อมูลงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าการใช้ Raman spectroscopy ตรวจวิเคราะห์ตัวอย่างข้าวสารโดยตรงสามารถระบุเอกลักษณ์ของข้าวต่างสายพันธุ์กันได้หากต้นสายพันธุ์มีความแตกต่างกันชัดเจน ดังนั้นวิธีวัดโดยตรงนี้อาจใช้ในการตรวจสอบการเจือปนข้าวหอมมะลิเชิงคุณภาพหรือระบุได้เพียงว่ามีข้าวชนิดอื่นปนอยู่ แต่ยังไม่สามารถบอกปริมาณการเจือปนได้ สิ่งที่สามารถจำแนกข้าวแต่ละสายพันธุ์อีกทางหนึ่ง คือ สารหอมระเหยในข้าว ข้าวหอมมะลิมีสารให้กลิ่นที่เป็นเอกลักษณ์ของข้าวหอมคือ 2-Acetry-1-pyrroline (2-อะเซทิล-1-ไพโรลีน) (Buttery, Ling, Juliano, & Turnbaugh, 1983 ; Jezussek, Juliano, & Schieberle, 2002; Laksanalamai & Ilangantileke, 1993; Paule&Powers 1989.;Kanjana & Russell,2014 ) ซึ่งเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่มีกลิ่นหอมคล้ายกลิ่นใบเตย สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้และจำแนกข้าวหอมมะลิออกจากข้าวกลุ่มให้ความหอมชนิดอื่นและกลุ่มที่ไม่ให้ความหอมได้ โดยความจำเพาะต่อโครงสร้างทางเคมีของหลักการวิเคราะห์รามานสเปคโตสโคปีทำให้สามารถใช้เพิ่มความถูกต้องของผลการตรวจวิเคราะห์สารให้กลิ่นข้าวหอม เมื่อเทียบกับหลักการทางสเปคโตสโคปีอื่น แต่ด้วยสารให้กลิ่นข้าวหอมที่เป็นตัวบ่งชี้ลักษณะจำเพาะ มักปรากฏอยู่ในระดับความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ การประยุกต์ใช้เทคนิครามานสเปคโตสโคปีจึงจำเป็นต้องอาศัยหลักการ SERs เพื่อขยายสัญญาณของสเปคตรัมให้ปรากฏในระดับที่ตรวจวิเคราะห์ได้ (C. L. Wong et al, 2014; S. N. Terekhov,2010) จากปัญหาข้างต้นผู้วิจัยจึงเสนอแนวทางการพัฒนาระบบตรวจวิเคราะห์สารหอมระเหยในข้าวหอม ด้วยวิธี surface enhance raman substrate (SERs) ร่วมกับระบบสภาวะความเย็นยิ่งยวด–รามานสเปคโตรสโคปี เพื่อการทดสอบและวิเคราะห์สารให้กลิ่นในข้าว โดยให้มีความสามารถวิเคราะห์และตรวจสอบคุณสมบัติและโครงสร้างทางเคมีของข้าวไทยแต่ละสายพันธุ์ จุดเด่นของโครงการ : ระบบตรวจวิเคราะห์สารหอมระเหยในข้าวหอม ด้วยวิธี surface enhance raman substrate (SERs) ร่วมกับระบบสภาวะความเย็นยิ่งยวด–รามานสเปคโตรสโคปี เพื่อการทดสอบและวิเคราะห์สารให้กลิ่นในข้าว โดยให้มีความสามารถวิเคราะห์และตรวจสอบคุณสมบัติและโครงสร้างทางเคมีของข้าวไทยแต่ละสายพันธุ์ วัตถุประสงค์ของโครงการ : 1. พัฒนา SERs แบบเคลือบพื้นผิวโฟมนาโนเซลด้วยเงินโดยอาศัยเทคนิคการเคลือบเงินด้วยการกระตุ้นไฟฟ้า ให้เกิดไอออน (Ag-sputtering coating) 2. ทดสอบและวิเคราะห์ความสามารถในการขยายสัญญาณรามานสำหรับสารหอมระเหย 3. พัฒนาระบบการตรวจวิเคราะห์หอมระเหยเชิงคุณภาพ โดยใช้เทคนิค Surface-Enhanced-Raman Spectroscopy ร่วมกับการใช้ความเย็นยิ่งยวด ขอบเขตของโครงการ : โครงงานวิจัยเรื่อง เทคนิควิเคราะห์สารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามาณทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด กำหนดขอบเขตที่การพัฒนา SERs ทำจากโฟมนาโนเซลโดยการเคลือบเงินด้วยเทคนิค ion-sputtering การทดสอบและวิเคราะห์หาประสิทธิภาพการขยายสัญญาณรามานในการตรวจจับไอระเหยอินทรีย์สารของ SERs ทำจากโฟมนาโนเซล ตัวอย่างทดสอบเป็นสารหอมระเหยทั้งในกลุ่มสารประกอบอะลิฟาติก และอะโรมาติก ซึ่งเป็นสารประกอบที่เป็นองค์ประกอบของสารระเหยที่ปรากฏในข้าวหอมมะลิเป็นตัวอย่างศึกษา ผลที่คาดว่าจะได้รับ : โครงการวิจัยนี้สร้างนวัตกรรมด้านการผลิต Surface enhanced Raman scattering substrates ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินที่พร้อมสำหรับการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเชิงพาณิชย์ และเทคนนิคการขึ้นรูป SERs chip ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยต่อยอดประยุกต์ของคณะนักวิจัยในแผนบูรณาการนี้เพื่อใช้ผลิตเป็นเซนเซอร์ชนิดเร็วเพื่อตรวจวิเคราะห์ไอสารระเหยอินทรีย์ในอากาศได้ การทบทวนวรรณกรรม/สารสนเทศ : ข้าวหอมมะลิ :Thai jasmine rice เป็นสายพันธุ์ข้าวที่มีถิ่นกำเนิดในประเทศไทย มีลักษณะกลิ่นหอมคล้ายใบเตย เป็นพันธุ์ข้าวที่ปลูกที่ไหนในโลกไม่ได้คุณภาพดีเท่ากับปลูกในไทย และเป็นพันธุ์ข้าวที่ทำให้ข้าวไทยเป็นสินค้าส่งออกที่รู้จักไปทั่วโลก ความหอมของข้าวหอมมะลิ เกิดจากสารระเหยชื่อ 2-acetyl-1-pyroline ดังรูปที่ 9.1 ซึ่งเป็นสารที่ระเหยหายไปได้ (อรอนงค์, 2547) การตรวจสอบที่สามารถยืนยันว่าเป็นข้าวหอมมะลิแท้หรือไม่นั้น คือ การตรวจสายพันธุกรรม (DNA) มีค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบค่อนข้างสูง และต้องใช้เวลาในการตรวจสอบพอสมควร นอกจากนี้ยังมีวิธีการตรวจสอบเบื้องต้นเพื่อเป็นแนวทางในการบ่งชี้หาความเป็นข้าวหอมมะลิ คือ วิธีการตรวจทางกายภาพ พิจารณาจาก ลักษณะสีของเปลือก ขนาดรูปทรงของเมล็ดข้าวเปลือก ลักษณะพิเศษที่มีเอกลักษณ์เฉพาะที่บ่งชี้ว่าเป็นข้าวหอมอะไร (ซึ่งต้องอาศัยความชำนาญ) เช่น - ข้าวหอมมะลิ 105 มีจุกหางแยกออกชัดเจน - ข้าวหอมมะลิ กข.15 ที่จุกหางมีลักษณะงอนขึ้นมากกว่า และเมล็ดจะกว้างกว่า - ข้าวปทุมธานี 1 จะมีลักษณะคล้ายกับ หอมมะลิ 105 ต่างกันที่จุกหางจะแยกน้อยกว่า วิธีการตรวจลักษณะเมล็ดข้าวสารหอมที่ผ่านการกะเทาะเอาเปลือกและรำ ออกแล้ว - การตรวจทางกายภาพ (มีมาตรฐานกำหนด) พิจารณาจาก ลักษณะรูปทรงของเมล็ดข้าวขนาดความยาวของเมล็ดข้าวและความยาวเฉลี่ย ต่อความกว้างของเมล็ด ลักษณะพิเศษ ที่บ่งชี้ว่าเป็นข้าวหอมอะไรและวิธีตรวจสอบเมล็ดข้าวสุกที่ต้มในน้ำเดือด - การตรวจทางเคมี คือ การทดสอบหาปริมาณอมิโลส การทดสอบหาปริมาณข้าวเจ้าอื่นที่ไม่ใช่ข้าวหอมมะลิไทยปน โดยการหาค่าการสลายเมล็ดข้าวในด่าง หรือการย้อมสี รูปที่ 9.1 โครงสร้างของสาร 2-อะเซทิล-1-ไพโรลินและการเปรียบเทียบกราฟปริมาณสาร 2AP ที่พบในข้าวหอม (กราฟเส้นบน) และข้าวไม่หอม (กราฟเส้นล่าง) ที่มา ศูนย์สื่อสารวิทยาศาสตร์ไทย,2552 การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันของข้าวหอมมะลิและข้าวปทุมธานี 1 โดยใช้เทคนิคสเปคโตรสโครปี (ธนรัตน์ และวีระศักดิ์,2555) พบว่า ค่าการดูดซับแสงของเมล็ดข้าวพันธุ์หอมมะลิและข้าวพันธุ์ปทุมธานี 1 แสดงในรูปที่ 9.2 ในช่วงความยาวคลื่น 850 – 4000 cm-1 พบว่า ค่าการดูดซับแสงมากจะอยู่ในช่วงความยาวคลื่น 1000 – 1200 cm-1 และช่วง 1500 – 1800 cm-1 เนื่องจากเป็นการดูดกลืนของอมิโลสและน้ำในข้าว สเปคตรัมของข้าวพันธุ์หอมมะลิและข้าวพันธุ์ปทุมธานี 1 ในช่วงความยาวคลื่นที่แสดงปริมาณอมิโลสมีลักษณะคล้ายคลึงกัน เนื่องจากปริมาณอมิโลสของข้าวทั้งสองพันธุ์มีค่าใกล้เคียงกัน ข้าวหอมมะลิมีปริมาณอมิโลส 12-17% ข้าวปทุมธานี 1 มีปริมาณอมิโลส 15-16% รูปที่ 9.2 ลักษณะสเปคตรัมของข้าวหอมมะลิและข้าวปทุมธานี 1 ในช่วงความยาวคลื่น 850 – 4000 cm-1 เนื่องจากความจำเพาะและความไวของ Surface enhance Raman spectroscopy (SERs) ทำให้มีนักวิจัยสนใจนำไปใช้ในการตรวจสอบและจำแนกการเจือปนของสารต่าง ๆ ทั้งในรูปของของแข็ง ของเหลวและแก๊ส อีกทั้งยังมีความพยายามที่จะพัฒนาเทคนิคให้มีความแม่นยำมากขึ้น สามารถตรวจวัดสารปริมาณเจือจางมาก ๆ ได้ เช่น การวัดสเปคตรัม SERs ของไตรไนโตรโทลูอีนใน Silver colloids เตรียมตัวอย่างด้วยการให้ความร้อนโดยไมโครเวฟ (Chunling Zhang et al, 2014) พบว่า SERs สเปคตราของไตรไนโตรโทลูอีนใน Silver colloids มีความสมบูรณ์และสามารถขยายสัญญาณจากปกติ (รูปที่ 9.3 ) เมื่อมีการปรับ pH และเติม NaCl จะช่วยให้ Silver colloid มีขนาดอนุภาคสม่ำเสมอมากขึ้น รูปที่ 9.3 รามานสเปคตราของ (a) SERS spectrum ของ 10-6 mol.L-1 TNT ใน silver colloid ปรับ pH เป็น 13 (b) bulk TNT และ (c) blank TNT solution เมื่อทดสอบตรวจวัด TNT ในสารละลาย Silver colloid พบว่าความเข้มข้นต่ำที่สุดอยู่ที่ 10-10 mol/L ส่วนการตรวจวัด TNT ในรูปแบบสารระเหยสามารถตรวจวัดได้น้อยที่สุดอยู่ที่ 10 micro g/L การตรวจวัดในรูปแบบสารระเหยทำโดยการดูดไอระเหยของไตรไนโตรโทลูอีนความเข้มข้นต่าง ๆ ใส่ลงใน vial ที่มี silver colloid ทิ้งไว้สักครู่ ทำการวัดรามานสเปคตรัมโดยตรงจาก silver colloid จากผลการทดสอบยืนยันได้ว่า SERs เทคนิคช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจวัดสารปริมาณเจือจางของรามานสเปคโตรสโคปีได้ การวัดสารระเหยแบบไหลต่อเนื่องผ่าน SERs แบบสถานะของแข็ง (solid state SERs) ก็เป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่มีการวิจัยขึ้นมาคือการวัดเป็นการส่ง Volatile organic compounds ให้ไหลต่อเนื่องผ่าน SERs ที่ตั้งบน thermoelectric cooler (Mosier-Boss P.A. และ Lieberman S.H., 2003.) ภาพตัวอย่างของระบบการจัดเก็บ VOCs แบบไหลต่อเนื่องเข้าไปใน SERs Cell เป็นดังรูปที่ 9.4 VOCs ที่ต้องการวัดบน SERs ถูกส่งตรวจวัดโดย Raman spectroscopy จากนั้น VOC ส่วนหนึ่ง ไหลไปสู่ sample injection port เพื่อวัด VOCs ที่เหลือออกมาด้วยใช้ GC อีกส่วนหนึ่งปล่อยทิ้ง รูปที่ 9.4 Schematic of the laboratory TEC-SERS system to detect VOCs สิ่งที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งสำหรับ SERs แบบสถานะของแข็ง การจัดเรียงตัวและความขรุขระของอนุภาคโลหะระดับนาโนที่ใช้เคลือบลงบนผิว Vadym Prokopec et al. (2008) ทำการทดสอบหา SERS-active 2 แบบคือ Au และ Ag ที่เหมาะสมและมีความสม่ำเสมอบนพื้นผิว แล้วนำไปตรวจสอบลักษณะพื้นผิวด้วยเครื่อง Atomic force microscopy พบว่า Monolayer form เป็นทั้งแบบ covalent และ noncovalent linkages กับพื้นผิว ความเป็นไปได้ในการใช้ substrates ทั้ง 2 ชนิดในการตรวจจับ Organic compound ที่ตรึงไว้บนพื้นผิวมีความเข้มข้น 10-5 mol/L โดยประมาณ ผลจากงานวิจัยนี้สรุปว่ารามานสเปคโตรสโคปีสามารถขยายสัญญาณขึ้นถึง 106 เท่าเมื่อใช้ร่วมกับ SERs เทคนิค นักวิจัยอีกหลายท่านได้ทำการทดลองเคลือบ อนุภาคโลหะระดับนาโนที่ใช้เคลือบลงบนผิวแก้ว ด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น Yanru Bu, Sang Joon Park และ Sang-Wha Lee (2014) เคลือบ Au และ Ag ลงบนแก้ว ได้ขนาดอนุภาค 30 – 40 นาโนเมตร แล้วเพิ่ม Diamine-linked เพื่อช่วยตรึงสารบนพื้นผิวกระจกได้มากขึ้น (รูปที่ 9.5) L. Shu et al. (2014) วัด immunoassay ด้วย SERs เทคนิค โดยใช้ nano-Auimmune probes และ nano-Agimmune substrate พบว่าการตรวจจับต่ำสุดทำได้ 2 fg/mL (3.878x10-18 mol/L) เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการวัดแบบเดิม วิธี SERs ทำได้รวดเร็วกว่า มีความถูกต้องเทียบเท่าวิธีอื่น ๆ รูปที่ 9.5 ลักษณะการตรึงสารบนกระจกโดย diamine linkers. ผู้เสนอโครงการวิจัยนี้ได้ทำการทดสอบการดูดซับ VOCs ใช้ SERs เทคนิคเคลือบลงบน Foam (Silver foam) และกระจก (Silver glass) โดยใช้ toluene เป็นตัวแทนของ VOCs และใช้จับไอ toluene ในheadspace ของ closed vial พบว่าตรวจพบสเปคตรัมของ toluene doping on silver mirror after freezing (รูปที่ 9.6) ได้ชัดเจนโดยพีคที่บ่งชี้ว่าเป็นสารระเหยของ toluene ชัดเจนในช่วง 800 -1200 cm -1 และสามารถเพิ่มสัญญาณได้ถึง 5 เท่า เมื่อเทียบกับ สเปคตรัม Toluene doping on silver mirror no freezing รูปที่ 9.6 รามานสเปคตรัมของการทดสอบวิธี Silver mirror ส่วนสเปคตรัมของ Toluene doping on silver foam after freezing (รูปที่ 9.7) ตรวจพบ พีคที่บ่งชี้ว่าเป็นสารระเหยของ toluene ได้ชัดเจนมากกว่า silver glass ในช่วง 1000 -1700 cm -1 และ ช่วง 2700 – 3200 cm -1 จากผลการทดสอบข้างต้นแสดงให้เห็นว่า การใช้ SERs เทคนิคเคลือบบนวัสดุต่างชนิดสามารถขยายสัญญาณ raman spectrum ได้ต่างกัน หรือให้ผลดูดซับสารไปในทิศทางต่างกัน รูปที่ 9.7 รามานสเปคตรัมของการทดสอบวิธี Silver foam ผู้วิจัยได้พัฒนา Microcellular foam ที่ทางทีมงานพัฒนาขึ้น มาเคลือบด้วยอนุภาคเงินระดับ นาโน แล้วไปวัดขนาดอนุภาคด้วยเครื่อง Scanning Electron Microscope (SEM) (รูปที่ 9.8) พบว่า เส้นผ่าศูนย์กลางเซลล์โฟมเฉลี่ย 47.90 ?m จำนวนเซลล์ 28940 cells/cm2 ความหนาแน่น 9.06 X106 cell/cm3 ซึ่งขนาดอนุภาคของผนังเซลโฟมดังกล่าวมีความใกล้เคียงหรือเล็กการเมื่อเทียบกับ Nano substrate ที่พัฒนาขึ้นในงานวิจัยอื่น เช่น Chi Lok Wong et. al., (2014) พัฒนา silicon nanopillar ที่เคลือบด้วยอนุภาคเงิน ใช้ร่วมกับ Raman microscope Laser source 633 nm รูปที่ 9.8 ภาพถ่าย SEM ของ Silver Foam เมื่อนำ Silver foam มาดูดซับสารระเหยโทลูอีนที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสแล้ว เข้าระบบความเย็นยิ่งยวด ก่อนวัดสัญญาณรามานสเปคตรา พบว่าสามารถตรวจพบ พีคที่บ่งชี้ว่าเป็นสารระเหยของโทลูอีน ส่วนการเก็บสัญญาณสเปคตรัมของ 2-Acetyl-2-thiazoline (2AT) (ตัวแทนสารหอมระเหยในข้าว) ที่ระดับความเข้มข้นต่างกัน โดยการดูดซับสารในสถานะแก๊สของ Silver foam พบว่า สามารถตรวจพบ พีคที่บ่งชี้ว่าเป็นสารระเหยของ 2-Acetyl-2-thiazoline ใน Peak 612 cm-1 จากการทบทวนวรรณกรรมและงานวิจัยที่ผู้วิจัยดำเนินการทดสอบข้างต้น Surface enhance raman substrate (SERs) ที่ผู้วิจัยพัฒนาได้ สามารถใช้ในการดูดซับ Volatile organic compounds ผู้วิจัยจึงมีแนวคิดในการนำ SERs เทคนิคมาใช้ในการพัฒนาระบบตรวจวิเคราะห์สารหอมระเหยในข้าวหอมร่วมกับระบบสภาวะความเย็นยิ่งยวด โดยใช้ฟูเรียทรานฟอร์มรามานสเปคโตรสโคปีต่อไป ทฤษฎี สมมุติฐาน กรอบแนวความคิด : โครงการวิจัยเรื่อง เทคนิควิเคราะห์สารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามาณทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวดมีทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานวิจัย ได้แก่ Raman spectroscopy , Surface-enhanced Raman scattering (SERs) และ SERs Substrates ซึ่งรายละเอียดโดยสังเขปเป็นดังต่อไปนี้ 8.1 Raman spectroscopy Raman spectroscopy ใช้หลักการวัดความยาวคลื่นและความหนาแน่นของการกระเจิงของแสงของโมเลกุล โดยมีการเปลี่ยนแปลงความถี่เฟส ซึ่งเรียกว่า Raman Scattering หรือ Raman Effect (Linda, Colm, & Gerard, 2006) ซึ่งการกระเจิงแสงขึ้นกับชนิดของสารและได้นำมาใช้เป็นประโยชน์ ในการหาสูตรโครงสร้างทางเคมีของสสาร ลักษณะของรามานสเปกตรัมคล้าย ๆ กับอินฟราเรดสเปกตรัม แต่มีบางอย่างที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอย่างที่เป็นน้ำจะรบกวนน้อยมาก ถ้าใช้เทคนิคทางรามานสเปกโทรสโกปี ทำให้สะดวกในการวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบและไม่มีสิ่งรบกวนเหมือนอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี Raman spectroscopy อาศัยหลักการกระเจิงของแสงจากการสั่นไหวของโมเลกุลตัวอย่างเมื่อได้รับพลังงานกระตุ้นเข้าไป โดยรวมความเป็นไปได้ของการสั่นและการหมุนของโมเลกุลตัวอย่างเข้าด้วยกัน การตอบสนองของโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นจะถูกตรวจจับโดยการวัดความถี่ของการกระเจิงเรียกว่าการกระเจิงของรามาน (Raman scattering) โดยต้นกำเนิดพลังงานที่ทำให้แก่โมเลกุลจะต้องเป็น monochromatic radiation หรือในบางกรณีอาจใช้เลเซอร์ ข้อดีของ Raman spectroscopy ในระบบของการผลิตอาหารสามารถใช้ได้หลากหลาย (Eunice, Peter and John, 2010) เช่น อาหารเหลวที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ อาหารเหลวที่ไม่น้ำเป็นองค์ประกอบ ไฟเบอร์ ฟิล์ม เจล แป้ง หรือ ผลึก วิธีการนี้ใช้ตัวอย่างน้อยและไม่ต้องการการเตรียมตัวอย่างมาก ภาชนะบรรจุเช่นแก้ว หรือน้ำปริมาณมาก ไม่มีปัญหาในการวิเคราะห์ 8.2 Surface-enhanced Raman scattering (SERs) Surface-enhanced Raman scattering (SERs) ถูกค้นพบเมื่อ คศ. 1973 และตีพิมพ์ครั้งแรกในปี คศ. 1974 (Fleischmann et al, 1974) ซึ่งถูกใช้ในวงการนักวิทยาศาสตร์ที่สนใจเคมีไฟฟ้าและรามานสเปคโตรสโครปี จนกระทั่ง 2 ทศวรรษที่ผ่านมา SERs ได้ถูกพัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วทั้ง การผลิตระดับนาโน (nanofabrication) และเครื่องรามาน ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์หลายสาขา เช่น เคมี ฟิสิกส์ วัสดุศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ต่างใช้ประโยชน์จากเทคนิคนี้ทั้งทางตรงและทางอ้อม หากเปรียบเทียบระหว่างรามานสเปคโตรสโคปีแบบปกติและ SERs อธิบายได้ว่ารามานสเปคโตรสโคปีคือ interaction ระหว่างแสงและโมเลกุล/สสาร ส่วน SERs คือ interaction ระหว่างแสงและโครงสร้างระดับนาโน SERs จะเกิดผลเมื่อสารที่ต้องการวิเคราะห์ดูดซับบนหรืออยู่ใกล้กับพื้นผิวโลหะระดับนาโนที่เตรียมไว้ รามานเลเซอร์จะกระตุ้นพื้นผิวจนเกิด surface plasmons (coherent electron oscillations) surface plasmons ก็จะไปขยาย Raman emission (รูปที่ 8.1) การขยายสัญญาณที่มีประสิทธิภาพจะเกิดเรโซแนนระหว่างโลหะและเลเซอร์ โลหะที่นิยมใช้กับ SERs เทคนิคคือ ทองและเงิน แม้ว่างานวิจัยจะทดลองใช้โลหะชนิดอื่น ๆ เช่น ทองแดง แพททินัม และ แพลเลเดียม เป็นต้น จากงานวิจัย (Kneipp K. et al, 2006) พบว่า SERs สามารถขยายสัญญาณรามานถึง 104–1012 จากการวัดสัญญาณรามานแบบปกติ ซึ่งทำให้เหมาะสมต่อการวัดสัญญาณกับตัวอย่างที่มีความเข้มข้นต่ำมาก ๆ อย่างยิ่ง รูปที่ 8.1 แสดง SERS effect องค์ประกอบสำคัญในการขยายสัญญาณ SERs ที่ดีคือความขรุขระของพื้นผิวโลหะ ถ้าพื้นผิวราบเรียบมากหรือแบนอาจไม่เกิดปรากฏการณ์ surface plasmons ลักษณะความขรุขระของพื้นผิวต้องมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของเลเซอร์ เช่น ลักษณะความขรุขระหรือขนาดอนุภาคที่นิยมใช้อยู่ในช่วง 20 ถึง 100 นาโนเมตร สำหรับความยาวคลื่นของเลเซอร์ ช่วง 532 ถึง 780 นาโนเมตร 8.3 สสารขยายสัญญาณรามาน (SERs Substrates) โดยปกติแล้ว SERs Substrates จะอยู่ในรูปของ colloidal metal solution โดยเตรียมบนพื้นผิวแบนที่โลหะจะเคลือบเป็นชั้นบนผิวได้ Colloidal substrates คือ อนุภาคโลหะขนาดนาโนเมตรในสารละลาย เส้นผ่าศูนย์กลางจะอยู่ในช่วง 20 ถึง 100 นาโนเมตร การเตรียมสารละลาย silver colloid solutions และ gold colloids นิยมใช้วิธีของ Lee and Meisel method หยดลงบนพื้นผิวเรียบ ทิ้งไว้ให้แห้งจะได้เป็น Solid SERS substrates ซึ่งสามารถดักโมเลกุลของสารในสถานะของเหลวที่ต้องการวิเคราะห์ได้ จากความสามารถของ SERs และข้อจำกัดของเทคนิคดังกล่าวข้างต้น ผู้วิจัยจึงได้ดำเนินการวิจัยและพัฒนาหาเทคนิคการเตรียม SERs ชนิดใหม่มาอย่างต่อเนื่องโดยกำหนดเป้าหมายที่การขยายสัญญาณรามานของสสารในสถานะแก๊สหรือไอสาร รวมถึงการวิจัยและพัฒนาหาระบบการเก็บตัวอย่างไอสารด้วย SERs ให้มีประสิทธิภาพสูง และระบบขยายสัญญาณรามานที่ใช้กับไอสารโดยหลักการทางเลเซอร์และโฟโตนิกส์อยู่ในขณะนี้ สำหรับตัวอย่างงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเทคนิคการเตรียม SERs ชนิดใหม่ที่พัฒนาโดยผู้วิจัยโครงการนี้ได้ถูกแสดงไว้ในหัวข้อทบทวนวรรณกรรมต่อไป วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล : การดำเนินการวิจัยเรื่อง เทคนิควิเคราะห์สารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามานทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวดประกอบด้วยสามส่วนหลักคือ 1. งานวิจัยพัฒนา สร้าง และทดสอบสมบัติทางกายภาพของ SERs ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงิน 2. งานวิจัยพัฒนา สร้าง และทดสอบระบบเก็บตัวอย่างไอสารหอมระเหยอินทรีย์ โดยใช้ SERs จากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด 3. งานทดสอบ และตรวจวิเคราะห์ประสิทธิภาพการขยายสัญญาณรามานของไอระเหยอินทรีย์ที่ดูดซับบน SERs ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินโดยความเชื่อมโยงของกิจกรรมวิจัยแต่ละส่วนได้ถูกแสดงไว้ใน รูปที่ 12.1 สำหรับรายละเอียดของวิธีการดำเนินการวิจัยในแต่ละส่วนโดยสังเขปเป็นดังนี้ รูปที่ 10 ความเชื่อมโยงของกิจกรรมวิจัย 12.1 การวิจัยและพัฒนา surface enhance Raman substrate (SERs) งานวิจัยในขั้นตอนนี้เป็นการพัฒนาวิธีการขึ้นรูป SERs แบบใหม่ โดยสารที่มีสมบัติที่ดีในการขยายสัญญาณรามานใช้หลักการการประยุกต์ใช้อนุภาคโลหะขนาดนาโนเมตร เช่น เงิน ทองคำ หรือ แพลทินัม เป็นต้น กลไกลการประดิษฐ์เป็นการเติมสารลงบนพอรัสมีเดียที่ใช้เป็นโครงสร้างหลัก และเทคนิคการขึ้นรูปโครงสร้างหลักแบบพอรัสมีเดียที่พัฒนาขึ้นในงานวิจัยนี้ให้โครงสร้างระดับนาโนเมตรเช่นกัน SERs แบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นนี้ ผ่านการทดสอบองค์ประกอบทางเคมีพื้นผิว สมบัติทางกายภาพพื้นผิว ทางไฟฟ้า และสัณฐานวิทยา เพื่อระบุลักษณะเฉพาะที่จำเป็นต่อการบ่งชี้ความสามารถในการขยายสัญญาณรามาน และสร้างความสัมพันธ์ของลักษณะจำเพาะของ SERs ต่อระดับการขยายสัญญาณที่ขยายได้ นอกจากนี้การทดสอบสำคัญคือ พฤติกรรมการดูดซับสารให้กลิ่นในข้าวของ SERs ยังประเมินจากการทดสอบ chemical vapor sorption isotherm ? 12.2 การออกแบบและสร้างระบบการจัดเก็บสารหอมระเหย ชุดเก็บกลิ่นสารระเหยเป็นรูปแบบ Continuous Flow system ประกอบด้วย ชุดกรองแก๊ส ชุดใส่ตัวอย่าง และชุดทำความเย็นยิ่งยวด (รูปที่ 12.2) ลักษณะการทำงานคือ แก๊สจะเข้าสู่ระบบด้วยอัตราการไหลที่ตั้งไว้ ผ่านไปยัง ชุดกรองแก๊สเพื่อกรองสารเจือปนที่ติดมากับแก๊สไนโตรเจน จากนั้นแก๊สไนโตรเจนจะไหลเข้าสู่ชุดใส่ตัวอย่าง แล้วพากลิ่นจากตัวอย่าง ไปยัง SERs ที่บรรจุอยู่ในชุดทำความความเย็นยิ่งยวด รูปที่ 12.2 ระบบการจัดเก็บสารหอมระเหย 12.3 การระบุชนิดองค์ประกอบทางเคมีของสารให้กลิ่นข้าว ด้วยวิธี Thermal Desoprtion-GC-MS งานวิจัยในขั้นตอนนี้เป็นการหาองค์ประกอบทางเคมีของสารให้ความหอมข้าวหอมมะลิ เพื่อหาองค์ประกอบหลักของสารให้ความหอมโดยวิธี Gas adsorption-Thermal Desoprtion-GC-MS และใช้กำหนดเลือกสารสังเคราะห์บริสุทธิ์ที่สอดคล้องกับองค์ประกอบเด่นของข้าว เป็นกลุ่มตัวแทนของไอสารหอมระเหยอินทรีย์ในงานวิจัยนี้ในขั้นตอนการตรวจจับไอสารหอมระเหยด้วยระบบ SERs ท าจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด และวิเคราะห์ด้วย Raman Spectroscopy เพื่อวิเคราะห์ผลของการขยายรามานสเปคตรัมทั้งในเชิงคุณภาพและปริมาณ การทดลองหาองค์ประกอบทางเคมีหลักของสารให้ความหอมของข้าวหอมมะล ใช้ตัวอย่างข้าวเปลือกข้าวหอมมะลิพันธุ์แท้ได้จากศูนย์วิจัยพันธุ์ข้าว หรือจากแหล่งปลูกที่ยืนยันสายพันธุ์ข้าวหอมได้ ลดความชื้นข้าวเปลือกโดยใช้อากาศธรรมชาติ ให้เหลือความชื้น 14 % นำข้าวเปลือกไปกะเทาะเปลือกโดยเครื่องกะเทาะ หลังจากนั้นนำไปสีด้วยเครื่องสีข้าว คัดเฉพาะข้าวสารเต็มเมล็ดมาใช้ในการทดลอง นำตัวอย่างข้าวสารส่วนที่ 2 ใส่ในถุงพลาสติกถุงละ 1 กิโลกรัม ทำให้เป็นสุญญากาศ เก็บที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียส ก่อนที่จะนำตัวอย่างข้าวมาวิเคราะห์ ให้นำข้าวสารใส่ลงไปในภาชนะแก้วที่สะอาด เปิดฝาภาชนะแก้วที่ใส่ข้าวสารตั้งไว้ที่ อุณหภูมิห้อง ความชื้น 65 % เป็นเวลา 24 ชั่วโมง หลังจากนั้นปิดฝาให้แน่น เก็บในที่แห้งและเย็น (Bryant and McClung , 2011) 12.4 การตรวจวิเคราะห์สารหอมระเหยใน SERs ด้วย Raman Spectroscopy ทำได้ 2 วิธีคือ 12.4.1 การวัดแบบ direct Raman Spectroscopy โดยนำชิ้น SERs ที่ผ่านการดูดซับสารระเหยแล้ว มาเก็บสัญญาณรามานสเปคตรัมของข้าวหอมแต่ละสายพันธุ์ 12.4.2 การวัดแบบ multipass gas probe raman spectroscopy เป็นการวัดสารระเหยในสถานะแก๊ส ตัวอย่างไอสารจะไหลเข้าสู่ Gas cell ที่พัฒนาขึ้น และเก็บสัญญาณรามานโดยใช้ multipass gas probe raman spectroscopy 12.5 ทดสอบประเมินประสิทธิภาพการตรวจจับและวิเคราะห์ไอสารหอมระเหยอินทรีย์ด้วยเทคนิคการใช้ สสารขยายสัญญาณรามาณทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด งานวิจัยในขั้นตอนนี้เป็นการทำการทดสอบประเมินประสิทธิภาพหรือข้อจำกัดของ ความสามารถของ SERsแบบใหม่ที่ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินในการการตรวจจับการวิเคราะห์จำแนกของชนิดของไอสารประกอบอินทรีย์โดยหลักการรามานสเปคโตรสโคปี โดยการทดสอบครอบคลุมการบ่งชี้เชิงปริมาณและคุณภาพของไอสารหอมระเหยชนิดเดียวที่เป็นตัวแทนของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายแบบกลุ่มอะลิฟาติกและกลุ่มอะโรมาติก และไอสารของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายแบบผสมชนิดที่เป็นตัวแทนของสารให้ความหอมของข้าวหอมมะลิ การทดสอบเชิงปริมาณเป็นการหาความเข้มข้นต่ำสุดของไอสารหอมระเหยอินทรีย์แต่ละชนิด ที่ SERs แบบใหม่ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินสามารถตรวจจับได้ งานวิจัยส่วนนี้ใช้มีเป้าหมายเพื่อระบุข้อจำกัดเฉพาะของ SERs แบบใหม่ที่พัฒนาขึ้นภายใต้โครงการวิจัยนี้อันเป็นประโยชน์ยิ่งต่อการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเชิงพาณิชย์ การสังเคราะห์ข้อมูลประเมินประสิทธิภาพวิเคราะห์สารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามาณทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด ทั้งเชิงคุณภาพ และปริมาณของกลุ่มไอสารหอมระเหยที่ทดสอบทำโดยการวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูลสเปคตรัมของสัญญาณรามานที่เป็นของไอสารหอมระเหยอินทรีย์บริสุทธ์ในการบ่งชี้ชนิดไอสารหอมระเหบอินทรีย์ และในส่วนของปริมาณใช้การประมวลค่า intensity ของสัญญาณรามานร่วมกับหลักสถิติที่ใช้ประมวลผลสัญญาณสเปคตรัม หรือเรียกการจัดทำ Raman spectrum library สำหรับสารประกอบบริสุทธิ คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) : การดำเนินการวิจัยเรื่อง เทคนิควิเคราะห์สารหอมระเหยโดยใช้สสารขยายสัญญาณรามานทำจากโฟมนาโนเซลภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวดประกอบด้วยสามส่วนหลักคือ 1. งานวิจัยพัฒนา สร้าง และทดสอบสมบัติทางกายภาพของ SERs ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงิน 2. งานวิจัยพัฒนา สร้าง และทดสอบระบบเก็บตัวอย่างไอสารหอมระเหยอินทรีย์ โดยใช้ SERs จากโฟมนาโนเซลเคลือบเงินภายใต้สภาวะความเย็นยิ่งยวด 3. งานทดสอบ และตรวจวิเคราะห์ประสิทธิภาพการขยายสัญญาณรามานของไอระเหยอินทรีย์ที่ดูดซับบน SERs ทำจากโฟมนาโนเซลเคลือบเงิน จำนวนเข้าชมโครงการ : 652 ครั้ง รายชื่อนักวิจัยในโครงการ ชื่อนักวิจัย ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่นักวิจัย สัดส่วนปริมาณงาน(%) นางศรัณรัตน์ คงมั่น บุคลากรภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 50 -วีระศักดิ์ เลิศสิริโยธิน บุคลากรภายนอกมหาวิทยาลัย รองหัวหน้าโครงการวิจัย 50 กลับไปหน้าโครงการวิจัยทั้งหมด