فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشین
2-1- تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………………………12
2-2-سوابق………………………………………………………………………………………………………………………………..12
2-3- فیلمها……………………………………………………………………………………………………………………………….17
2-3-1- تعریف فیلم و پوشش خوراکی…………………………………………………………………………………………18
2-4- کاربرد فیلم خوراکی……………………………………………………………………………………………………………19
2-5- تولید فیلم نشاسته……………………………………………………………………………………………………………….19
2-5-1- روش کاستینگ (روش حلال)………………………………………………………………………………………….19
2-5-1-1- ژلاتینه شدن……………………………………………………………………………………………………………….19
2-5-1-2- خمیری شدن……………………………………………………………………………………………………………..20
2-5-1-3- ترکیدن گرانول ها………………………………………………………………………………………………………20
2-5-1-4- رتروگراداسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………..20
2-5-2- روش ترموپلاستیک (اکستروژن دمشی یا غلتکی)……………………………………………………………….21
2-6- معرفی نشاسته و سیب زمینی……………………………………………………………………………………………….21
2-6-1- معرفی نشاسته………………………………………………………………………………………………………………..21
2-6-2- معرفی سیب زمینی…………………………………………………………………………………………………………22
2-6-3- طریقه استخراج نشاسته…………………………………………………………………………………………………..24
2-7- معرفی مرزه……………………………………………………………………………………………………………………….24
2-7-1- طریقه اسانس گیری……………………………………………………………………………………………………….27
2-8- خواص کاربردی فیلمهای نشاستهای……………………………………………………………………………………..28
2-8-1- بازدارندگی نسبت به بخار آب ………………………………………………………………………………………..28
2-8-2- بازدارندگی نسبت به گازها و ترکیبات فرار………………………………………………………………………..28
2-8-3- خواص مکانیکی…………………………………………………………………………………………………………….29

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

2-8-3-1- ارزیابی خواص مکانیکی فیلم های بیوپلیمری………………………………………………………………..29
2-8-4- رنگ……………………………………………………………………………………………………………………………..30
2-8-5- پلاستیسایزرها………………………………………………………………………………………………………………31
2-8-5-1- مقایسه پلاستیسایزرهای مورد استفاده…………………………………………………………………………31
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………….34
3-2- تهیه فیلمها………………………………………………………………………………………………………………………..34
3-3- ضخامت فیلمها………………………………………………………………………………………………………………….35
3-4- آنالیز فیلمها………………………………………………………………………………………………………………………35
3-4-1- ویژگی های مکانیکی……………………………………………………………………………………………………..35
3-4-2- رنگ سنجی…………………………………………………………………………………………………………………..37
3-4-3- نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………………………….37
3-4-4- حلالیت فیلم ها (Solubility) ……………………………………………………………………………………..38
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) ………………………………………………………………………………………….39
3-4-6- خاصیت ضد میکروبی…………………………………………………………………………………………………….39
3-5- تجزیه و تحلیل آماری…………………………………………………………………………………………………………40
فصل چهارم: نتایج و بحت
4-1- ارزیابی کیفی فیلم های خوراکی…………………………………………………………………………………………..42
4-1-1- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ظاهری فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………42
4-2- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص مکانیکی فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………………42
4-3- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………..45
4-3-1- اندازه گیری حلالیت……………………………………………………………………………………………………….45
4-3-2- اندازه گیری میزان جذب آب (WAC)……………………………………………………………………………46
4-4- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ممانعتی فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………….47
4-4-1- تعیین میزان نفوذ پذیری نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………..47
4-4-2- نفوذ پذیری نسبت به بخار اکسیژن……………………………………………………………………………………48
4-5- مشخصه های رنگی……………………………………………………………………………………………………………49
4-6- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ضد میکروبی فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………..50
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………….54
5-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………54
فهرست منابع
منابع فارسی………………………………………………………………………………………………………………………………..55
منابع انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………..57
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………….60
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 2-1 ترکیبات شیمیایی اسانس مرزه……………………………………………………………………………………..27
جدول 4-1 میانگین ضخامت فیلم های شاهد و نمونه های حاوی اسانس مرزه…………………………………..42
جدول 4-2 پارامترهای رنگ سنجی از فیلم نشاستهای با غلظت های مختلف اسانس مرزه……………………50
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 1-1 مراحل پژوهش………………………………………………………………………………………………………….10
نمودار 4-1 اثر اسانس مرزه بر مقاومت به کشش فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………….44
نمودار 4-2 اثر اسانس مرزه بر کش آمدگی تا نقطه شکست فیلم های نشاسته سیب زمینی……………………44
نمودار 4-3 اثر اسانس مرزه بر مدول یانگ فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………………………..45
نمودار 4-4 اثر غلظت اسانس مرزه بر میزان حلالیت فیلم های نشاسته سیب زمینی……………………………..46
نمودار 4-5 اثر غلظت اسانس مرزه بر محتوای رطوبت فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………….46
نمودار 4-6 اثر غلظت اسانس مرزه بر قابلیت جذب آب فیلمهای نشاسته سیب زمینی…………………………47
نمودار 4-7 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذیری فیلمهای نشاسته سیب زمینی نسبت به بخار آب……….48
نمودار 4-8 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذیری فیلمهای نشاسته سیب زمینی نسبت به اکسیژن…………49
نمودار 4-9 سینتیک رشد میکروبی در فیلم نشاسته سیب زمینی با غلظت های مختلف اسانس مرزه………52
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 3-1 دیسپرسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………………35
شکل 3-2 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WVP……………..38
شکل 3-3 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری حلالیت……………38
شکل 3-4 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WAC…………….39
شکل 3-5 کشت سوش میکروبی استافیلوکوکوس اورئوس پلیت مربوط به آن…………………………………….40
شکل 4-1 رنگ فیلمهای نشاسته سیب زمینی با غلظت های مختلف اسانس مرزه ………………………………42
شکل 4-2 اثر اسانس مرزه بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس) در فیلمهای نشاسته سیب زمینی…………………………………………………………………………………………………………………………………………52
شکل 4-3 دستگاه اسپکترفوتومتر جهت قرائت میزان جذب نمونه ها…………………………………………………52
چکیده
در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی های فیلمهای خوراکی بر پایه نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور اسانس مرزه در نسبتهای مختلف (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستیسایزر40% به 3 گرم نشاسته سیب زمینی اضافه شده و فیلمهای نشاستهای به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، مکانیکی و ضد میکروبی فیلمها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلمهای نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلمها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، محتوی رطوبت، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلمهای نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت. بررسی مشخصههای رنگی نشان داد که با افزایش غلظت شفافیت فیلمها کاهش و رنگ فیلمها رو به قرمزی و زردی افزایش داشت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود فلاونوئیدها، و فنول دی ترپنها خاصیت ضد میکروبی خوبی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس از خود نشان داد. بنابراین میتوان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوششهای خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: فیلم خوراکی، نشاسته سیب زمینی، اسانس مرزه، خواص مکانیکی، خواص ممانعتی، خواص فیزیکوشیمیایی، استافیلوکوکوس اورئوس.
فصل اول
مقدمه
پیش زمینه
از سال 1970 مصرف پلاستیکها هر 4 یا 5 سال 2 برابر میشود. حدود 30% پلاستیکهای تولیدی یک بار مصرف هستند. میزان پلاستیکهای یک بار مصرف در آمریکا سالانه 8 میلیون تن است. همچنین بسیاری از پلاستیکهای مورد استفاده در بستهبندی بعد از استفاده، مورد استفاده مجدد قرار نمی گیرند. علت این امر آلودگی بالای این مواد و نیاز به تمیز کردن قبل از استفاده مجدد است که به دلیل هزینه بر بودن، غیر اقتصادی است. بر اساس یک بررسی 28- 14% حجم کل زبالههای جامد شهری و حدود 12- 9% حجم کل زبالههای جامد و فاضلاب شهری را پلاستیکها تشکیل میدهند. از طرفی با توجه به طول عمر بالای پلاستیکها و تقریباً زیست تخریب پذیر نبودن این پلیمرها1، دچار یک بحران زیست محیطی شدهایم و این مشکل باید به نحوی حل گردد. یکی از راه حلهای این مشکل، سنتز و طراحی پلیمرهای زیست تخریب پذیر2 است (لیاقتی، 1391).
تولید بیوپلیمرهایی3 که از منابع تجدیدپذیر بدست میآیند بر خلاف پلیمرهای سنتزی که بیشتر منشأ نفتی دارند در محیط طبیعی تجزیه پذیر هستند و موجب حفظ منابع تجدید ناپذیر میگردد. این بیوپلیمرها که قابلیت برگشت به طبیعت را دارند از محصولات کشاورزی بدست آمده و موجب آلودگی محیط زیست نمیشوند و در فرآیند کمپوست توسط میکروارگانیسم ها به محصولات طبیعی مانند آب، متان، دی اکسید کربن، و توده زیستی تبدیل میشوند. پلیمرهایی که پس از فرآیند تجزیه توسط میکروارگانیسم ها کاملاً به محصولات طبیعی تبدیل میشوند زیست تخریب پذیر نامیده میشوند (قنبرزاده و همکاران، 1388). بسته بندیهای زیستی حاصل از بیوپلیمرهای خالص دارای سرعت زیست تخریب پذیری بالاتری نسبت به فیلمهای آلیاژ شده میباشند ولی کیفیت مکانیکی و نفوذپذیری آنها به نسبت پایین تر است (قنبرزاده و همکاران، 1388).
فیلمهای خوراکی4 لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگه داری بهتر مواد غذایی بر روی سطح ماده غذایی کشیده میشوند و یا بین اجزای مواد غذایی قرار داده میشوند. البته عمدتاٌ فیلمها و پوششهای خوراکی برای حذف بسته بندی غیر خوراکی استفاده نمیشوند بلکه به همراه بسته بندیهای مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک میکنند و تعداد لایههای بسته بندی را کاهش میدهند و بعد از این که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه میدهند. فیلمهای خوراکی همچنین ممکن است به عنوان لایهای از بسته بندیهای چند لایه مورد استفاده قرار گیرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).
بر خلاف فیلمها و پوششهای خوراکی استفاده از فیلمها و پوششهای زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت میگیرد. فیلمها و پوششهای زیست تخریب پذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل رطوبت، اکسیژن، مواد طعمی، آروما و روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ میکنند. همچنین میتوان به آنها مواد آنتی اکسیدانی5 و ضدمیکروبی6 نیز افزود. فیلمها و پوششهای زیست تخریب پذیر ویژگیهای ظاهری مانند رنگ، جلا و شفافیت محصول را بهبود میبخشد (قنبر زاده و همکاران، 1388).
بسته بندی خوراکی باید فاقد طعم نامطبوع، عاری از هر گونه مواد سمی، سدی در برابر آب، گازها و مواد معطر بوده و دارای ویژگی های مکانیکی مطلوب برای حمل ونقل و دستکاری فرآورده های غذایی نیز باشد (جوانمرد و بصیری، 1385). پوشش های خوراکی باید حتی الامکان خصوصیات ارگانولپتیک7 خنثی (روشن، شفاف، فاقد بو و مزه و…) داشته باشند و موقع خوردن حس نشوند. بهبود ظاهر سطحی پوشش و خصوصیاتی که با حس لامسه تشخیص داده می شود از جمله نیازهای ضروری می باشد. معمولاً پوشش های پلی ساکاریدی خنثی تر از پوشش های لیپیدی هستند (ایران منش، 1387). اصولاً پوشش ها باید به خراشیدگی و شکستگی مقاوم باشند و از خود انعطاف پذیری نشان دهند. خواص مکانیکی پوشش های خوراکی به نوع ماده تشکیل دهنده و علی الخصوص به پیوستگی ساختمان آن بستگی دارد. توانایی ایجاد پیوستگی به ساختمان پلیمر، طول ملکول، شکل هندسی، توزین وزن ملکولی و نوع موقعیت گروه های جانبی آن بستگی دارد، همچنین این خصوصیت به شرایط تشکیل و روش پوشش دهی وابسته است (ایران منش، 1387).
رشد فزاینده علاقه نسبت به فیلم های ساخته شده از بیوپلیمرهای طبیعی از قبیل نشاسته به عنوان یک منبع جایگزین به منظور حل پلیمرهای غیر قابل تجزیه و انهدام ضایعات شکل گرفته از پلیمرهای سنتتیک مطرح شده است. از این رو، استفاده از بیوپلیمرهای کشاورزی که از نظر زیستی به راحتی تجزیه پذیر هستند نه تنها باعث حل این مشکلات می شودبلکه به ارائه کاربرد جدیدی از تولیدات مازاد کشاورزی نیز می پردازد. به واسطه نگرانی های محیطی، ترکیب مواد نگه دارنده زیستی با فیلم هایی که از نظر زیستی تجزیه پذیر می باشند مناسب تر از ترکیب با فیلم های پلاستیکی است. بسته بندی ضد میکروبی در نسل جدید بسته بندی “فعال” در کانون توجه قرار گرفته است. بسته بندی ضد میکروبی نوعی سیستم خاص بسته بندی است که دارای توانایی کشتن یا ممانعت کنندگی فساد میکروارگانیسم های پاتوژنیک یا بیماری زا در غذاهای آلوده شده می باشد (تورهان و سهباس8، 2004).
زمانی که سیستم بسته بندی نیازمند فعالیت ضد میکروبی است، این سیستم یا ماده موجود از طریق گسترش فازتأخیر9و کاهش سرعت رشد یا کاهش تعداد میکروارگانیسم های زنده از رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری می کنند. از این رو بسته بندی ضد میکروبی می تواند مدت زمان ماندگاری را افزایش دهد و بنابراین باعث بهبود کیفیت مواد غذایی شود. در بخش بسته بندی مواد غذایی، مواد بر پایه نشاسته بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند که این موضوع بیشتر به دلیل قابلیت تجزیه پذیری زیستی این ماده، قابلیت خوراکی، موجودیت گسترده به عنوان ماده خام مازاد کشاورزی، فراوانی این ماده، قابلیت تولید با هزینه پایین در مقیاس گسترده، ماده غیر آلرژی زا، سهولت استفاده و قابلیت فرآیند حرارتی است (تورهان و سهباس، 2004).
اهمیت موضوع
در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلیمرهابه دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگیهای زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاشهای فراوانی در جهت تولید مواد بسته بندی با منشأ طبیعی(پروتئین، چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با استفاده از پلاستیکها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند (لیاقتی، 1391).
بیوپلیمرها نسبت به پلیمرهای سنتزی دارای مزایایی هستند که مهمترین آنها زیست تخریب پذیری وتجدید پذیری این مواد است. بازدارندگی بیوپلیمرها نسبت به گازها باعث افزایش ماندگاری محصولات تازه مثل میوههاوسبزیها میشود. بازدارندگی نسبت به ترکیبات فرار و روغن ها به حفظ کیفیت موادغذایی در طول عرضه و نگهداری کمک میکند. علاوه بر این بیوپلیمرها ترکیبات مناسبی برای حمل انواع مواد افزودنی و ضد میکروبی به حساب میآیند که با آزادسازی کنترل شده این ترکیبات قادرند سرعت انواع فسادهای میکروبی وشیمیایی را در مواد غذایی کاهش دهند. اما با این وجود خواص مکانیکی ضعیف و نفوذ پذیری بالا نسبت به بخارآب دو عیب اصلی بیوپلیمرها محسوب میشود که باعث محدود شدن استفاده صنعتی از این مواد در بسته بندی میگردد که با ورودفناوری نانو به این عرصه این مشکلات نیز برطرف شدند. فیلمهای حاصل از ترکیب نانو مواد و بیوپلیمرها و یا به اصطلاح نانو کامپوزیتهای بیوپلیمری خواص کاربردی مطلوبتری ازخود نشان میدهند که مهمترین آنها افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش نفوذ پذیری نسبت به بخار آب میباشد. افزایش بازدارندگی در برابر نفوذ گازها، افزایش کارایی فیلم در استفاده به عنوان بسته بندی فعال، افزایش مقاومت حرارتی ماده بسته بندی و ایجاد شفافیت و بهبود خواص ظاهری فیلم از دیگر مزایای نانو کامپوزیتهای بیوپلیمری میباشد (قنبرزاده و همکاران، 1388).
دیگر دلایل استفاده از این بسته بندی های خوراکی عبارتند از: جلوگیری از انتقال رطوبت، جلوگیری از خروج ترکیبات فرار موجود در ماده غذایی، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخیر انداختن تغییرات در بافت ماده غذایی، مانعی بسیار عالی در برابر عبور چربی ها و روغن ها، عبوردهی بسیار انتخابی گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسیدکربن (ایران منش، 1388).
فیلمها و پوششهای خوراکی میتوانند از انتقال رطوبت بین اجزاء موجود در بسته غذایی که فعالیت آبی متفاوتی دارند، ممانعت نمایند. همچنین فیلمهای بیو پلیمری وسیله ای بسیار خوب برای افزودن موادی مانند آنتیاکسیدانها، مواد ضد میکروبی، رنگها و سایر مواد عملگرا هستند و این در حالی است که بسته بندیهای مرسوم قادر به رقابت در این زمینه با فیلمهای خوراکی نمی باشند (ایران منش، 1388).
اما مسئله بسیار مهمی که در این فیلم‌ها باید بدان توجه کرد محاسبه میزان نفوذپذیری آنها نسبت به عبور گازهایی همچون بخار آب، اکسیژن، دی‌اکسید کربن و اتیلن از یک سوی فیلم به طرف دیگر است. البته این ویژگی تا اندازه زیادی به طبیعت فیلم هم بستگی دارد. فیلم‌های خوراکی یا محلول در آب هستند یا محلول در حلال. بیشتر فیلم‌های محلول در آب معمولاً نسبت به بخار آب نفوذپذیرتر هستند در حالی که فیلم‌های محلول در حلال بهترین موانع در برابر عبور رطوبت هستند. اما در مقابل، فیلم‌های محلول در حلال نسبت به عبور اکسیژن نفوذپذیرترند (ایران منش، 1388).
برای بسیاری از کاربردهای غذایی، مهمترین ویژگی فیلم یا پوشش مقابله با انتقال رطوبت است چرا که در بسیاری از مواد غذایی سطوح خاصی از فعالیت آبی باید حفظ شود و واکنشهای مخرب شیمیایی وآنزیمی به شدت تحت تأثیر فعالیت آبی یا مقدار رطوبت است. بنابراین انتقال رطوبت در محصولات غذایی به شدت کیفیت، پایداری و ایمنی را تحت تأثیر قرار میدهد. تغییرات در محتوای رطوبت غذا میتواند درون غذا و یا بین غذا و اتمسفر اطراف آن رخ دهد. رطوبت هم چنین میتواند به واسطه نیروهای موئینیگی و انتشار سطحی آب مهاجرت کند. سرعت انتقال رطوبت بین غذا و اطراف آن با پوشاندن کامل ماده غذایی با فیلم یا پوشش بسته بندی کاهش مییابد (لیاقتی، 1391).
میزان رطوبت در ماده غذایی از پارامترهای کلیدی بوده ومیتواند نشان دهنده تازگی ماده غذایی، کنترل کننده رشد میکروبی و ایجاد کننده بافت و طعم مناسب باشد. با توجه به اینکه فیلمهای خوراکی کنترل کننده فعالیت آبی در ماده غذایی است، لذا اهمیت کاربرد آنها در صنعت غذا بیش از پیش آشکار می شود (ایران منش، 1388).
علاوه بر انتقال بخارآب، انتقال گازهایی مثل اکسیژن و دی اکسیدکربن مشخصاً پایداری ماده غذایی را تحت تأثیر قرار میدهد. حالت اولیه فساد در بسیاری از مواد غذایی شامل اکسیداسیون چربیها، ویتامینها، ترکیبات معطر و رنگدانه میباشد (لیاقتی، 1391).
افزایش و برقراری کیفیت رابطه مستقیمی با افزایش ماندگاری و بهبود ایمنی دارد. با پوششهای حفاظتی ماندگاری محصولات غذایی افزایش یافته و امکان آلودگی با مواد خارجی کاهش مییابد. اخیراً تقاضا برای غذاهای فرآوری شده و تازه زیاد شده است بنابراین نیاز به محصولات غذایی با ماندگاری و ایمنی بالا احساس میشود. استفاده از مواد تجدید پذیر زیستی در بسته بندی غذا مهم به نظر میرسد. چرا که آن، مصرف نهایی مواد بسته بندی سنتزی را کاهش میدهد (لیاقتی، 1391).
پلیمرهای زیست تخریبپذیر را میتوان بر اساس ترکیب شیمیایی، روش سنتز، روش فرآیند، اهمیت اقتصادی، کاربرد، منشأ و …. طبقه بندی نمود. پلیمرهای زیست تخریب پذیر را بر اساس منشأ میتوان به پلیمرهای طبیعی یا بیوپلیمرها که از منابع تجدید شونده حاصل میشوند و پلیمرهای سنتزی که از نفت خام (یک منبع غیر تجدید شونده) سنتز میشوند، طبقه بندی نمود.
بیوپلیمرها با منشاء طبیعی را میتوان به 6 زیر گروه طبقه بندی کرد:
پلی ساکاریدها، مانند: نشاسته، سلولز، لیگنین و کیتین
پروتئینها، مانند: ژلاتین، کازئین، گلوتن گندم، ابریشم، پشم
لیپیدها، که شامل: چربیهای حیوانی و روغنهای گیاهی مانند روغن کرچک
پلی استرهای تولید شده به وسیله میکروارگانیسمها یا به وسیله گیاهان مانند پلی هیدورکسی آلکانوآتها(PHA) و پلی 3- هیدورکسی بوتیرات(PHB)
پلی استرهای سنتز شده از منومرهای با منشا طبیعی مانند: پلیلاکتیک اسید(PLA)
دیگر پلیمرهای طبیعی مانند کائوچوی طبیعی (لیاقتی، 1391).
هدف صنعت بسته بندی حفظ مواد غذایی به مؤثرترین شکل و با کمترین هزینه میباشد به طوریکه مصرفکننده و تولیدکننده بیشترین رضایت را داشته باشند وماده غذایی ایمن مانده ومشکلات زیست محیطی نیز به حداقل برسد. تقاضا برای تولید محصولات غذایی تازه، ایمن و با حداقل فرآیند درحال حاضر از جمله مهمترین چالش هایی میباشد که امروزه صنعت بسته بندی مواد غذایی با آن مواجه میباشد و همواره به دنبال راهکاری برای حفظ کیفیت و ایمنی غذا در زمینه بسته بندی بوده است. انتخاب صحیح مواد و روش مناسب بسته بندی باعث حفظ کیفیت محصول میشود (لیاقتی، 1391).

یکی از انواع بسته بندی مواد غذایی که تحقیقات فراوانی بر روی آن انجام شده است، روش پوشش دهی (غوطه وری) مواد غذایی با استفاده از پوشش دهندههای مختلف خوراکی است که مانند سدی در برابر تبادل گازها، رطوبت و میکروارگانیسمها عمل نموده و ماندگاری ماده غذایی را در فاصله تولید تا رسیدن به دست مصرف کننده حفظ نماید (تاجیک و همکاران، 1389).
توسعه مواد بیوپلیمری به چند دلیل اهمیت دارد: اول اینکه بخش عمدهای از پلیمرهای طبیعی منشأ کشاورزی دارند و معمولاً از محصولات گیاهی و جانوری بدست میآیند لذا این مواد برخلاف پلیمرهای سنتتیک که از مواد نفتی بدست می آیند زیست تجزیه پذیر هستند (در اثر تجزیه دی اکسید کربن، آب، متان و غیره تولید می‌کنند)، بنابراین مواد آلوده کننده محیط زیست به شمار نمیآیند. از سوی دیگر مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته میشوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیکی قرار می‌گیرند پس هیچگاه منابع آنها محدود و تمام شدنی نیست در حالیکه مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوختهای فسیلی ساخته میشوند که منابع آن محدود و تمام شدنی است. مزیت دیگر بیوپلیمرها اقتصادی بودن این مواد است زیرا تولید بیوپلیمر نیاز به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می‌توان به تولید آنها مبادرت ورزید همچنین مواد اولیه آنها ارزان است زیرا از زبالههای مواد اولیه کشاورزی تجدید شونده یا صنایع فرآوری مواد غذایی دریایی بدست میآیند (لای و همکاران10، 1998 ؛ لاوهانکوجیت و همکاران11، 2004 و قنبر زاده و همکاران،1388).
اهداف پژوهش
1-3-1- هدف اصلی
هدف از این بررسی، امکان تهیه فیلم های تجزیه پذیر و زیست سازگار با محیط نشاسته سیب زمینی ترکیب شده با اسانس مرزه جهت استفاده در بسته بندی مواد غذایی به جای کاربرد اولیه شیمیایی غیر قابل تجزیه و بازیافت است.
1-3-2- اهداف اختصاصی
ارزیابی تأثیر اسانس مرزه بر بهبود فعالیت ضد میکروبی فیلم خوراکی نشاسته سیب زمینی.
بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی فیلم خوراکی نشاسته سیب زمینی ترکیب شده با اسانس مرزه.
بررسی ویژگی های مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته سیب زمینی ترکیب شده با اسانس مرزه.
بررسی ویژگی های ممانعت کنندگی فیلم خوراکی نشاسته سیب زمینی ترکیب شده با اسانس مرزه.
پرسش های پژوهش
آیا افزودن اسانس مرزه خواص ضد میکروبی فیلم نشاسته سیب زمینی را افزایش می دهد؟
آیا افزودن اسانس مرزه خواص فیزیکوشیمیایی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
آیا افزودن اسانس مرزه خواص مکانیکی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
آیا افزودن اسانس مرزه خواص ممانعت کنندگی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
محدودیت های پژوهش
همان طور که اشاره شد در کنار خصوصیات مناسب فیلم های نشاسته سیب زمینی همچون زیست تخریب پذیر بودن آن ها و نیز به دست آمدن از منابع گیاهی، این فیلم ها دارای برخی محدودیت ها مانند محدود بودن گیاه آسیاب شده موقع استخراج است و همچنین امکان استفاده از غلظت 100% از اسانس در فیلم وجود ندارد. یکی از راهکارهای مهم برای دست یابی به خصوصیات ضد میکروبی، شیمیایی، مکانیکی و زیستی بهتر این فیلمها، بکار بردن اسانس های گیاهی در ساختار آنها میباشدتا با ایجاد دستهای تغییرات شیمیایی و اصلاحات فیزیکی از جمله خاصیت ضد میکروبی بیشتر، ماندگاری بالاتر، نفوذ پذیری مناسبتر، افزایش شفافیت و بهبود میزان کشش، بتوان به خصوصیات مطلوبتری دست یافت. در این بین اسانس گیاه مرزه به دلیل دارا بودن ترکیبات فنولی12 خاص (تانن، رزین، موسیلاژ وغیره) از خود خاصیت آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی نشان میدهد که بسیار حائز اهمیت میباشد.
مراحل پژوهش
نمودار زیر (1-1) مراحل انجام پژوهش را نشان می دهد.
نمودار 1-1: مراحل پژوهش
فصل دوم
مروری بر پژوهش های پیشین
تاریخچه
فیلم ها و پوشش های خوراکی مثل واکس روی میوه های گوناگون برای از کاهش رطوبت و سطوح براق در میوه به منظور حفظ زیبایی تا قرن ها استفاده میشد. اصطلاح فیلم خوراکی در کاربرد غذایی به 50 سال اخیر مربوط میشود. در بسیاری موارد اصطلاح فیلم و پوشش به عنوان جایگزین بسته های سنتزی به کار میرفت برای اینکه نشان دهد سطح ماده غذایی با لایه نازکی از برخی ترکیبات خاص پوشیده شده است. اگرچه مفهوم فیلم با پوشش متفاوت است که فیلم صرفاً یک بسته بندی غذایی، به صورت لایه ای نازک تولید میشوند و بعد همانند پلیمر های سنتزی برای بسته بندی به کار میروند در حالی که پوشش تشکیل و کاربرد آن به صورت همزمان صورت میگیرد. امروزه استفاده از فیلم های خوراکی برای حفظ کیفیت انواع غذاها، با درآمد سالیانه بیش از 100 میلیون دلار بسیار گسترده شده است. در قرن پانزدهم یک فیلم خوراکی از لایه ای از شیر سویای جوشان در ژاپن برای حفظ کیفیت غذا و بهبود ویژگی ظاهری غذا ساخته شد. در قرن نوزدهم از پوشش های ژلاتینی برای نگه داری گوشت استفاده کردند. فیلم ها و پوشش های خوراکی یکی از راه های بسیار ارزشمند و مؤثر برای حفظ کیفیت و ایمنی غذاهای ،فرآیند نشده است (کایا و همکاران13، 1999).

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

سوابق
طبق بررسی های صورت گرفته، در طبیعت ترکیبات زیستی فراوانی وجود دارند که پتانسیل بالایی به منظور تشکیل دادن فیلم دارند. اما گاهاً با وجود دارا بودن محاسن و ظرفیت بالا جهت تشکیل فیلم های خوراکی، معایب و نواقص ذاتی نیز دارند که میتوان با مطالعه و تحقیق در این زمینه حداکثر بهره مندی را از این ترکیبات به دست آورد. امروزه تحقیقات بسیار زیاد و متعددی در زمینه بهبود خواص این دسته از فیلم های خوراکی صورت گرفته است. به عنوان مثال کاپا-کاراگینان14که به صورت طبیعی، هیدروکلوئیدهای محلول در آب متشکل از زنجیره های خطی گالاکتان سولفاته شده میباشد، از نوعی جلبک دریایی قرمز رنگ به دست میآید. این ماده قابلیت تولید فیلم شفاف با خصوصیات مکانیکی و ساختاری مناسبی را دارد اما مانند سایر فیلمهای پایه هیدروکلوئیدی ممانعت اندکی در برابر عبور بخار آب دارد. افزودن مقدار ناچیزی از برخی ترکیبات آبگریز نظیر چربیها و اسانسهای روغنی گیاهی همچون آویشن شیرازی15 و یا پونه16موجب کاهش نفوذ پذیری فیلمهای پایه هیدروکلوئیدی نسبت به بخار آب میگردد. به علاوه استفاده از این اسانسهای روغنی موجب افزایش کشش پذیری و کاهش شفافیت، افزایش خاصیت آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی فیلم های هیدروکلوئیدی میشود که این مسئله به ساختار میکروسکوپی فیلم ها و نیروی بین اتمها مرتبط است. بنابر این می توان نتیجه گرفت که ترکیب فیلم های پایه هیدروکلوئیدی با اسانسهای روغنی علاوه بر دستیابی به خواص ظاهری و مکانیکی مطلوبتر، باعث دستیابی به کیفیت غذایی بالاتر و حفظ ایمنی بیشتر محصولات می گردد (شجاعی علی آبادی و همکاران17، 2013).
در یک بررسی فعالیت ضد باکتریایی و خواص مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته ساگوی بخشی هیدرولیز شده-آلژینات حاوی روغن لمنگراس را مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق فیلم خوراکی نشاسته ساگو که قسمتی از آن هیدرولیز شده به همراه آلژینات تهیه شد. روغن لمنگراس و گلیسرول به درون فیلم گنجانده شد تا به عنوان عامل ضد میکروبی و پلاستیسایزر به ترتیب عمل کنند. منطقه بازدارندگی به طور قابل ملاحظه ای به وسیله اضافه کردن روغن لمنگراس به همه مراحل در حضور و عدم حضور گلیسرول افزایش پیدا کرد. این نشان میدهد که فیلم های شامل روغن لمنگراس در همه مراحل روی اشریشیاکلای اثر بازدارنده داشته است. در غیاب گلیسرول، استحکام کشش فیلمها با افزایش محتوای روغن کاهش پیدا کرد اما تغییر قابل ملاحظهای در درصد کشش پذیری18 مشاهده نشد. درصد کششپذیری طول و نفوذپذیری به بخار آب19 برای فیلم های با 20% گلیسرول به طور قابل ملاحظهای با افزایش محتوای روغن لمنگراس افزایش پیدا کرد. همانطور که با طیف سنجی مادون قرمز20(FTIR) اندازهگیری شد، اضافه کردن روغن هیچ واکنشی با گروه های عملگرای فیلم نداشت (مایزورا و همکاران21، 2008).
در بررسی دیگری ویژگیهای فیزیکی و آنتی اکسیدانی فیلم فعال چیتوزان مخلوط شده با عصاره چای سبز ارزیابی شد. نتایج مطالعه آنها شامل موارد زیر بود: افزودن عصاره به فیلم چیتوزان ویژگی مکانیکی و نفوذپذیری به بخار آب و مقدار ترکیبات فنولیک و توانایی آنتی اکسیدانی فیلم را بهبود داد. این مطالعه نشان داد مخلوط چای سبز به فیلم چیتوزان برای بستهبندی فعال مفید بوده است (سریپاتراوان و همکاران22، 2010).
در بررسی دیگری فیلمهایی از نشاسته ذرت با مقادیر متفاوت اسید سیتریک (0%-20% وزنی) و کربوکسی متیل سلولز به روش کاستینگ دردمای 60 درجه تولید گردید. تأثیراسید سیتریک بر روی نفوذپذیری نسبت به بخارآب، میزان جذب رطوبت و ویژگی های مکانیکی، مورد بررسی قرار گرفت. باافزایش میزان اسید سیتریک از صفر به10%، نفوذپذیری نسبت به بخار آب از 63/4 به ×10-767/2 g/m.h.Paکاهش یافت. زمانی که میزان اسیدسیتریک به20% رسید، نفوذپذیری نسبت به بخار آب حدود 15% افزایش یافت. میزان جذب رطوبت و ویژگی های مکانیکی نیز تغییرات مشابهی نشان دادند. درحضور10% اسیدسیتریک، افزودن کربوکسی متیل سلولز(CMC) بازدارندگی فیلم در برابر رطوبت را افزایش داد. افزودن 20% کربوکسی متیل سلولز (CMC) استحکام کششی نهایی را بیش از 59% افزایش داد. درعین حال کاهش معنیداری در کرنش تا نقطه شکست مشاهده نگردید (قنبرزاده و همکاران، 1388).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی، فیزیکی، میکروبی و آنتی اکسیدانی فیلم چیتوزان و پلی وینیل الکل مخلوط شده با عصاره نعناع و پوست انار بررسی شد. افزایش محافظت در مقابل اشعه فرابنفش در فیلم حاوی عصاره دیده شد. فیلم مخلوط شده با عصاره پوست انار بالاترین مقاومت کششی23 راداشت. ویژگی نفوذپذیری در اثر افزودن عصاره تغییر نکرد. فیلم حاوی پوست انار در مقابل باسیلوس سرئوس بازدارنده و باعث کاهش تعداد استافیلوکوکوس اورئوس در دو سیکل گزارش شد (سوئیتی و همکاران24، 2012).
در تحقیقی دیگر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فیلم ژلاتین پوست ماهی و ژلاتین گاوی آمیخته با عصاره آبی پونه کوهی و رزماری را بررسی گردید. افزودن این دو عصاره به فیلم به واسطه برخی واکنش های ژلاتین و پلی فنل عصاره باعث افزایش مقاومت به کشش و افزایش حلالیت در آب25 و افزایش کدورت شد (گمز و همکاران26، 2008).
در یک پژوهش ممانعت کنندگی و ویژگی مکانیکی و ضد میکروبی فیلم نشاسته کاساوا-چیتوزان مخلوط با اسانس پونه کوهی را ارزیابی گردید. اثر ضد میکروبی روی باسیلوس سرئوس27، سالمونلا آنتریتیدیس28، استافیلوکوکوس اورئوس29، اشریشیاکلای30، نفوذپذیری به بخار آب و طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز ترموگرام31 اندازه گیری شد. بیشترین بازدارندگی روی باسیلوس سرئوس و کمترین روی سالمونلا آنتریدیس دیده شد. حضور اسانس پونه کوهی در فیلم باعث تشکیل فیلم انعطافپذیر شد. چیتوزان در مقابل میکروارگانیسمها مؤثر نبود اما سختی32 و نفوذپذیری به بخار آب را کاهش میدهد. آنالیز ترموگرام، ثابت میکند که افزودن چیتوزان و اسانس پونه کوهی در پایداری حرارتی فیلم مؤثر نبود. افزودن اسانس پونه کوهی باعث کاهش مقاومت به کشش و کشش پذیری میشود. فیلم های تشکیل شده با نشاسته و گلیسرول سختی بالایی دارند که تحت شرایط اکستروژن (فشار، دما و استرس بالا) در نشاسته به دلیل نزدیکی و واکنش شاخهها ماتریکس سختی ایجاد می شود که افزودن اسانس پونه کوهی و چیتوزان باعث کاهش آن میشود (پلیساری و همکاران33، 2009).
در پژوهش دیگری ویژگی فیزیکی آلژینات ترکیب شده با اسانس روغنی پونه کوهی برسی شده است. ترکیب اسانس پونه کوهی با فیلمهای آلژینات به طور معناداری بر روی ویژگی های فیزیکی اثر گذاشت. ضخامت و نفوذپذیری به بخار آب در فیلم به وسیله اسانس پونه کوهی افزایش پیدا کرد (بناویدسا و همکاران34، 2012).
در بررسی دیگر اثر اسانس سیر و پونه کوهی بر خواص فیزیکی فیلم خوراکی تهیه شده از پروتئین سویا ارزیابی شده است. در این بررسی اثر افزودن اسانس روغن سیر و پونه کوهی در غلظت های 5/0، 5/1و 5/2% به فیلم خوراکی تهیه شده از ایزوله پروتئین سویا بررسی شده است. اسانس سیر درصد شفافیت نمونههای فیلم را بیشتر از اسانس پونه کوهی کاهش میدهد اما اثر غلظت هر دو اسانس بر شدت شفافیت و نفوذپذیری به بخار آب معنادار نبوده است. اسانس سیر، شدت نفوذپذیری به بخار آب را کاهش و اسانس پونه کوهی این پارامتر را افزایش میدهد. افزودن اسانس پونه کوهی بر میزان رطوبت فیلم خوراکی تأتیر معناداری نداشته است اما اسانس سیر، میزان رطوبت را به طور معناداری کاهش می دهد (بقائی و همکاران، 1389).
محققین دیگری به بررسی امکان تولید فیلم چیتوزان حاوی اسانس آویشن و میخک پرداخته است. آن ها متوجه شدند که با افزایش میزان درصد ترکیبات ضد میکروبی (اسانس ها) رطوبت موجود در آن ها به طور معنیداری کاهش پیدا کرد و علت این پدیده هم اثر دفع کننده ترکیبات غیر قطبی موجود در اسانس ها بر روی آب بود. در این تحقیق نشان داده شد که وجود اسانس به طور کلی باعث ایجاد تغییراتی در سطح ساختار ملکولی شده و لذا فشردگی ساختار سطحی کاهش یافته که سبب افزایش میزان عبور بخار آب گردید. همچنین مشاهده شد که وجود اسانس باعث کاهش فشردگی سطحی شده و منجر به ایجاد منافذ و حفراتی در فیلم می شود (حسینی و همکاران، 2009).

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید