การพัฒนาไฮโดรเจลแป้งมันสำปะหลังสำหรับประยุกต์ใช้เป็นวัสดุอุ้มน้ำในการเกษตร: Development of Cassava Starch Hydrogels for Water-Holding Materials in Agriculture Applications

Piangruetai Boonprasith; Jasmin Sangketkit; Jutanat Pengpinij

Authors

Piangruetai Boonprasith Medical science Program, Faculty of Science and Technology, Bansomdejchaopraya Rajabhat University
Jasmin Sangketkit Industrial Chemistry Program, Faculty of Science and Technology, Bansomdejchaopraya Rajabhat University
Jutanat Pengpinij Industrial Chemistry Program, Faculty of Science and Technology, Bansomdejchaopraya Rajabhat University

Keywords:

Hydrogel, Cassava starch, Citric acid, Tartaric acid, Water adsorbent

Abstract

The objective of this research was to study the effect of hydrogel preparation from cassava starch (CS) and polyvinyl alcohol (PVA) by using citric acid (CA) and tartaric acid (TA) as crosslinking agents for developing adsorbent materials in soil. The results showed that the hydrogel prepared from CS25%wt mixed with CA2%wt had the highest percentage of water adsorption around 74.66% for 72 h. The hydrogels crosslinked with CA had higher water retention than those with TA. The biodegradability study showed that after 28 days of exposure, the hydrogels degraded to 60% of their own mass because some of the CS degraded from the hydrogel. After 14 days of dehydration, mung bean in soil that contained a mixture of hydrogel CS30%wt with CA2%wt had the greatest growth because water was collected in the soil. Therefore, the prepared hydrogels could be an alternative water adsorbent for agricultural applications.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Ismail H, Irani M, Ahmad Z. Starch-based hydrogels: present status and applications. Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater 2013;62(7):411-20.

Guo L, Luo D, Li C, FitzGibbon M. Preparation and properties of a slow-release membrane-encapsulated urea fertilizer with superabsorbent and moisture preservation. Ind Eng Chem Res 2005;44(12):4206-11.

Zohuriaan-Mehr MJ, Omidian H, Doroudiani S, Kabiri K. Advances in non-hygienic applications of superabsorbent hydrogel materials. J Mater Sci. 2010;45(21):5711-35.

Singh SK, Dhyani A, Juyal DS. Hydrogel: preparation, characterization and applications. J Pharm Innov. 2017;6(11):25-32.

Chang C, Duan B, Cai J, Zhang L. Superabsorbent hydrogels based on cellulose for smart swelling and controllable delivery. Eur Polym J. 2010;46(1):92-100.

Peng Z, Peng Z, Shen Y. Fabrication and properties of gelatin/chitosan composite hydrogel. Polym Plast Technol Eng. 2011;50(11):1160-4.

ชัยวุฒิ วัดจัง, อุมาพร ไชยสุวรรณ, อุไรวรรณ พันธุ์แก่น, ณัฐติยา ใจภักดี, ทิพย์สุดา บุญประสพ, จิราพร กวานเหียน และคณะ. ผลของสารเชื่อมขวางต่อสมบัติของ

ไฮโดรเจลเชื่อมโยงแบบกึ่งโครงร่างตาข่ายของยางธรรมชาติและแป้งมันสำปะหลัง. วารสารมหาวิทยาลัยทักษิณ 2556;16(3):131-8.

พจนีย์ ทองโพธ์, พิมภนิจภา กันทาดง, โรเบิร์ต มอลลอย, รัตน์ฐาภัทร บุญเกิด.

การสังเคราะห์และสมบัติของแผ่นไฮโดรเจลพอลิ(โซเดียม 2-อะคริลามิโด-2-เมทธิล โพรเพน ซัลโฟเนต) และผลของการเติมแป้งมันสำปะหลังเจลาติไนซ์ วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา 2561;23(2):1059-69.

พัชราภรณ์ วุฒิเจริญมงคล, ปัณณธร รุ่งรัตนพร, จิตนิภา รุ่งเรืองประภา. การเตรียมและคุณสมบัติของไฮโดรเจลจากแป้งสาลี แป้งข้าวเหนียว และแป้งข้าวโพด วิศวกรรมสารธรรมศาสตร์ 2561;4:3-9.

Biduski B, Silva WMF, Colussi R, Halal SLME, Lim LT, Dias ARG, et al. Starch hydrogels: the influence of the amylose content and gelatinization method. Int J Biol Macromol. 2018;113:443-9.

Wu Z, Wu J, Peng T, Li Y, Lin D, Xing B, et al. Preparation and application of starch/polyvinyl alcohol/citric acid ternary blend antimicrobial functional food packaging films. Polymers (Basel). 2017;9(3):102.

Keirudin A Z N, Yusof N. Crosslinked carboxymethyl sago starch/citric acid hydrogel for sorption of Pb2+, Cu2+, Ni2+ and Zn2+ from aqueous solution. Polymers (Basel). 2020;12(11):2465.

กรมส่งเสริมการเกษตร. การปลูกถั่วเขียวในฤดูแล้ง. กรุงเทพฯ: นิวธรรมดาการพิมพ์; 2560

ชัยวุฒิ วัดจัง. ผลของอัตราส่วนยางและแป้งต่อสมบัติของไฮโดรเจลชนิดพอลิเมอร์เชื่อมขวางแบบกึ่งโครงร่างตาข่ายและการประยุกต์ใช้ในการปลูกดาวเรือง.วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี 2560;19(1):49-62.

เพียงฤทัย บุญประสิทธิ์ ธนพงษ์ เชื้อฉุน ณัฐวุฒิ รัตนาธรรมวัฒน์ ปวีณา จันทร์สีทอง การเตรียมและวิเคราะห์คุณสมบัติของไฮโดรเจลที่เตรียมจากแป้งมันสำปะหลังและพอลิไวนิลแอลกอฮอล์. วารสารก้าวทันโลกวิทยาศาสตร์ 2565; 22(1):28-45.

Chen WC, Syed Mohd Judah SNM, Ghazali SK, Munthoub DI, Alias H, Mohamad Z, et al. The effects of citric acid on thermal and mechanical properties of crosslinked starch film. Chem Eng Trans. 2021;83:199-204.

Seligra PG, Jaramillo CM, Famá L, Goyanes S. Biodegradable and non-retrogradable eco-films based on starch – glycerol with citric acid as crosslinking agent. Carbohydr Polym. 2016;138:66-74.

Remiš T, Belský P, Kovárík T, Kadlec J, Ghafouri Azar M, Medlín R, et al. Study on structure, thermal behavior, and viscoelastic properties of nanodiamond-reinforced poly (vinyl alcohol) nanocomposites. Polymers (Basel). 2021;13(9):1426.

Tamer T, Sabet M, Omer A, Abbas E, Eid A, Mohy E, et al. Hemostatic and antibacterial pva/kaolin composite sponges loaded with penicillin–streptomycin for wound dressing applications. Sci Rep 2021;11:3428

Maleki L, Edlund U, Albertsson AC. Synthesis of full interpenetrating hemicellulose hydrogel networks. Carbohydr Polym. 2017;170:254-63.

Chen L, Imam SH, Gordon SH, Greene RV. Starch-polyvinyl alcohol crosslinked film-performance and biodegradation. J Environ Polym Degrad. 1997;5(2):111-7.

Azahari NA, Othman N, Ismail H. Biodegradation studies of polyvinyl-alcohol/corn starch blend films in solid and solution media. J Phys Sci. 2011;22(2):15-31.

Shuai X, He Y, Asakawa N, Inoue Y. Miscibility and phase structure of binary blends of poly (L-lactide) and poly (vinyl alcohol). J Appl Polym Sci. 2001;81(3):762-72.

Development of Cassava Starch Hydrogels for Water-Holding Materials in Agriculture Applications