طراحی و ساخت سامانه اتیل سلولز/کیتوزان حاوی گرافن اکساید و ارزیابی کارایی آن در بستهبندی فعال

Abstract

چکیده فارسی مقدمه : افزایش ماندگاری مواد غذایی و جلوگیری از ضایعات آن در کنار نگرانی‌های روزافزون زیست‌محیطی لزوم استفاده از سیستم‌های بسته‌بندی فعال و زیست‌تخریب‌پذیر را با عملکردهای چندگانه بیش از پیش آشکار می‌سازد. هدف : هدف از این مطالعه، تولید فیلم‌‌های نانوکامپوزیتی زیست‌تخریب‌پذیر برپایه اتیل سلولز جهت بسته‌بندی فعال با استفاده از نانو‌ذرات گرافن اکساید و کیتوزان به ‌منظور بهبود خواص مکانیکی و همچنین بهبود خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی آن می‌باشد. مواد و روش کار : در این مطالعه فیلم‌های کامپوزیتی اتیل سلولز هیدرولیز شده در ترکیب با نانوذرات اکسید گرافن ، کیتوزان احیا شده با گلوکز و گرافن اکساید با استفاده از روش ریخته‌گری تولید شدند. مقدار مواد جامد کل فیلم‌ها 18/1% وزنی تعیین شد. فیلم اتیل سلولز هیدرولیز شده به‌عنوان نمونه کنترل استفاده شد. جهت تولید فیلم اتیل سلولز هیدرولیز شده، پودر اتیل سلولز (2% حجمی/ وزنی) با مخلوطی از اتانول 70% و اسید استیک 96% با نسبت حجمی 70:30 در دمای 65 درجه سانتی‌گراد به‌مدت یک ساعت هیدرولیز شد. برای تهیه فیلم اتیل سلولز هیدرولیز شده‌ی حاوی گرافن اکساید (EC-GO)، غلظت‌های مختلف گرافن اکساید (25/0 ، 5/0 ، 1 و 2 درصد بر پایه وزن خشک)، استفاده گردید، همچنین نانوذرات ترکیبی کیتوزان با استفاده از واکنش گروه‌های عاملی آمین آن با عوامل احیا کننده مانند گلوکز وگرافن اکساید یا حتی ترکیبی از هر دو، تهیه شدند و در نهایت به محلول اتیل سلولز هیدرولیز شده اضافه گردیدند. تیمار‌های بهینه برای ویژگی‌های مکانیکی، اندازه‌گیری ضخامت، حل‌شوندگی در آب، میزان نفوذپذیری به بخار آب و آزمون ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی مورد ارزیابی قرار گرفتند. یافته ها : مقاومت کششی نهایی (UTS) و ازدیاد طول در هنگام شکست EAB) ٪) با گنجاندن کیتوزان احیا شده با گرافن اکساید و یا گلوکز در فیلم‌های کامپوزیتی در مقایسه با فیلم کنترل و فیلم (EC/GO) به‌طور قابل توجهی افزایش یافت. براساس تصاویر SEM و AFM فیلم‌های تهیه شده دارای پوشش و یکنواختی قابل قبولی بودند. نانوذرات کیتوزان و گرافن اکساید حل شوندگی و میزان نفوذ پذیری به بخار آب را افزایش دادند. بیشترین فعالیت ضد باکتریایی علیه استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی به‌ترتیب در فیلم‌های کامپوزیت (EC-GO NPs) و (EC-CS/GO NPs) مشاهده شد. انتشار ترکیبات موثر در فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی به‌صورت کنترل شده و آهسته اتفاق افتاد که به‌دلیل ماهیت آبگریز فیلم، مزیت مهمی است. نتیجه گیری : به‌نظر می‌رسد فیلم‌های کامپوزیتی مبتنی بر اتیل سلولز با ماده خشک کم و خواص ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی خوب می‌تواند به‌عنوان یک فیلم فعال مقرون‌ به‌‌صرفه برای بسته‌بندی مواد غذایی در نظر گرفته شود. کلید واژه : اتیل سلولز- گرافن اکساید- کیتوزان- نانوذرات- بسته‌بندی فعال