بهبود ویژگی های مکانیکی و ساختاری فیلم زیست تخریب پذیر نشانگر pH بر پایه ژلاتین با نانو ذره اکسید روی و اتصال دهنده عرضی سدیم پریدات

Abstract

چکیده فارسی مقدمه: بسته بندی مواد غذایی به عنوان مانع فیزیکی بین غذا و محیط برای اطمینان از کیفیت غذا و افزایش ماندگاری آن بکار گرفته می شود و نگرانی های روزافزون زیست محیطی و ایمنی در مورد بسته بندی مواد غذایی پلاستیکی، تحقیق در مورد فیلم های بسته بندی زیست تخریب پذیر مواد غذایی را برانگیخته است. هدف: هدف از این مطالعه، تولید و بهبود فیلم دارای شاخص رنگی طبیعی از کلم قرمز بر پایه ژلاتین حاوی ساکارز اکسید شده برای ایجاد اتصالات عرضی و تقویت حل شوندگی در ماتریکس پلیمری و همچنین استفاده از نانوذره اکسید روی برای ایجاد خاصیت ضد میکروبی و افزایش مقاومت مکانیکی، می¬باشد. مواد و روش کار: از متدولوژی سطح پاسخ برای تهیه فیلم های مبتنی بر ژلاتین حساس به pH حاوی عصاره کلم قرمز، حاوی مقادیر مختلف نانوذرات اکسید روی (ZnONPs ؛ 0 - 0.05 % ژلاتین) و ساکارز اکسید شده (OS ؛ 0 – 15 % ژلاتین) استفاده شد. ابتدا عصاره کلم قرمز با استفاده از مخلوط اتانول-آب استخراج و مقدار ترکیبات موثره آن اندازه گیری گردید. سپس ساکارز تحت اثر سدیم متاپریدات اکسید گردید و ساکارز اکسیده شده با درجه اکسیداسیون مشخص در تهیه فیلم ها مورد استفاده قرار گرفت. فیلم های تولید شده برای ضخامت، حل پذیری، محتوای رطوبتی، کدورت، میزان نفوذپذیری به بخار آب و خاصیت آنتی اکسیدانی مورد ارزیابی قرار گرفتند. بعد از محاسبه نقطه بهینه جهت تولید فیلم بسته بندی، تیمار بهینه برای ویژگی های مکانیکی، ساختاری، مورفولوژیکی، حرارتی، ضد میکروبی و پاسخ در شرایط مختلف pH، مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: طبق نتایج حاصل از آنالیز واریانس، حل شوندگی فیلم از 100٪ در کنترل به کمترین مقدار خود 25 % در فیلم حاوی 6/11 % اکسید ساکارز کاهش یافت. حداقل نفوذپذیری به بخار آب در فیلم¬های ژلاتینی در 10٪ اکسید ساکارز و مقادیر بالای ZnONPs بدست آمد. اما تاثیر ZnONPs در نفوذپذیری به بخار آب در مقایسه با ساکارز اکسید شده کم بود. فعالیت آنتی اکسیدانی فیلم های مبتنی بر ژلاتین توسط ZnONPs و OS تقویت شد. غلظت های بالاتر اتصال دهنده عرضی باعث کاهش کدورت گردید، در حالی که ZnONP باعث افزایش تیرگی و کدورت فیلم ها گردید. با هدف به حداقل رساندن حل شوندگی و WVP ضمن به حداکثر رساندن ظرفیت آنتی اکسیدانی، تیمار فیلم بهینه با 0.043% ZnONPsو 11.45% OS، به دست آمد. اثر ZnONPs بر مقاومت کششی و افزایش طول تا نقطه شکست در نمونه بهینه در مقایسه با فیلم حاوی OS بارزتر بود، اگرچه استفاده ترکیبی از این گونه ها منجر به تولید فیلم های بسته بندی با مقاومت کششی بالاتر و مقاومت در مقابل پارگی نمونه پایین شد. اتصال عرضی زنجیره های ژلاتین با مورفولوژی متخلخل و تاریک از طریق تصاویر SEM مشاهده شد. سه مرحله در تجزیه و تحلیل حرارتی فیلم های پلیمری بدست آمد. پایداری حرارتی فیلم بهینه بالاتر از شاهد بود. فعالیت ضد میکروبی قوی تری در برابر استافیلوکوکوس اورئوس نسبت به اشریشیا کلی در فیلم بهینه بدست آمد. فیلم بهینه تغییرات رنگ از قرمز - بنفش به سبز - آبی را در محدوده pH 3-12 نشان داد و در حدود pH خنثی بی رنگ بود. نتیجه گیری: به طور خلاصه، کاربرد اکسید ساکارز بعنوان اتصال دهنده عرضی و استفاده از نانوذره منجربه بهبود ساختار فیلم شد و استفاده از عصاره کلم قرمز بعنوان نشانگر رنگی باعث بهبود ویژگی های عملکردی و تولید فیلم واکنش پذیر به pH و بدین ترتیب یک ماده بسته بندی جدید، هوشمند و فعال حاصل شد. کلید واژه ها: ژلاتین، اتصال دهنده¬ی عرضی، نانوذرات اکسید روی، فیلم حساس به pH