2-3- فيلمها……………………………………………………………………………………………………………………………….17
2-3-1- تعريف فيلم و پوشش خوراکي…………………………………………………………………………………………18
2-4- کاربرد فيلم خوراکي……………………………………………………………………………………………………………19
2-5- توليد فيلم نشاسته……………………………………………………………………………………………………………….19
2-5-1- روش کاستينگ (روش حلال)………………………………………………………………………………………….19
2-5-1-1- ژلاتينه شدن……………………………………………………………………………………………………………….19
2-5-1-2- خميري شدن……………………………………………………………………………………………………………..20
2-5-1-3- ترکيدن گرانول ها………………………………………………………………………………………………………20
2-5-1-4- رتروگراداسيون نشاسته………………………………………………………………………………………………..20
2-5-2- روش ترموپلاستيک (اکستروژن دمشي يا غلتکي)……………………………………………………………….21
2-6- معرفي نشاسته و سيب زميني……………………………………………………………………………………………….21
2-6-1- معرفي نشاسته………………………………………………………………………………………………………………..21
2-6-2- معرفي سيب زميني…………………………………………………………………………………………………………22
2-6-3- طريقه استخراج نشاسته…………………………………………………………………………………………………..24
2-7- معرفي مرزه……………………………………………………………………………………………………………………….24
2-7-1- طريقه اسانس گيري……………………………………………………………………………………………………….27
2-8- خواص کاربردي فيلمهاي نشاستهاي……………………………………………………………………………………..28
2-8-1- بازدارندگي نسبت به بخار آب ………………………………………………………………………………………..28
2-8-2- بازدارندگي نسبت به گازها و ترکيبات فرار………………………………………………………………………..28

2-8-3- خواص مکانيکي…………………………………………………………………………………………………………….29
2-8-3-1- ارزيابي خواص مکانيکي فيلم هاي بيوپليمري………………………………………………………………..29
2-8-4- رنگ……………………………………………………………………………………………………………………………..30
2-8-5- پلاستيسايزرها………………………………………………………………………………………………………………31
2-8-5-1- مقايسه پلاستيسايزرهاي مورد استفاده…………………………………………………………………………31
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………….34
3-2- تهيه فيلمها………………………………………………………………………………………………………………………..34
3-3- ضخامت فيلمها………………………………………………………………………………………………………………….35
3-4- آناليز فيلمها………………………………………………………………………………………………………………………35
3-4-1- ويژگي هاي مکانيکي……………………………………………………………………………………………………..35
3-4-2- رنگ سنجي…………………………………………………………………………………………………………………..37
3-4-3- نفوذپذيري نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………………………….37
3-4-4- حلاليت فيلم ها (Solubility) ……………………………………………………………………………………..38
3-4-5- ظرفيت جذب آب (WAC) ………………………………………………………………………………………….39
3-4-6- خاصيت ضد ميکروبي…………………………………………………………………………………………………….39
3-5- تجزيه و تحليل آماري…………………………………………………………………………………………………………40
فصل چهارم: نتايج و بحت
4-1- ارزيابي کيفي فيلم هاي خوراکي…………………………………………………………………………………………..42
4-1-1- بررسي اثر اسانس مرزه بر خواص ظاهري فيلم هاي نشاسته سيب زميني………………………………42
4-2- بررسي اثر اسانس مرزه بر خواص مکانيکي فيلم هاي نشاسته سيب زميني…………………………………42
4-3- بررسي اثر اسانس مرزه بر خواص فيزيکوشيميايي فيلم هاي نشاسته سيب زميني………………………..45
4-3-1- اندازه گيري حلاليت……………………………………………………………………………………………………….45
4-3-2- اندازه گيري ميزان جذب آب (WAC)……………………………………………………………………………46
4-4- بررسي اثر اسانس مرزه بر خواص ممانعتي فيلم هاي نشاسته سيب زميني………………………………….47
4-4-1- تعيين ميزان نفوذ پذيري نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………..47
4-4-2- نفوذ پذيري نسبت به بخار اکسيژن……………………………………………………………………………………48
4-5- مشخصه هاي رنگي……………………………………………………………………………………………………………49
4-6- بررسي اثر اسانس مرزه بر خواص ضد ميکروبي فيلم هاي نشاسته سيب زميني…………………………..50
فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات
5-1- نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………………………….54
5-2- پيشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………54
فهرست منابع
منابع فارسي………………………………………………………………………………………………………………………………..55
منابع انگليسي……………………………………………………………………………………………………………………………..57
چکيده انگليسي………………………………………………………………………………………………………………………….60
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول 2-1 ترکيبات شيميايي اسانس مرزه……………………………………………………………………………………..27
جدول 4-1 ميانگين ضخامت فيلم هاي شاهد و نمونه هاي حاوي اسانس مرزه…………………………………..42
جدول 4-2 پارامترهاي رنگ سنجي از فيلم نشاستهاي با غلظت هاي مختلف اسانس مرزه……………………50
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 1-1 مراحل پژوهش………………………………………………………………………………………………………….10
نمودار 4-1 اثر اسانس مرزه بر مقاومت به کشش فيلم هاي نشاسته سيب زميني………………………………….44
نمودار 4-2 اثر اسانس مرزه بر کش آمدگي تا نقطه شکست فيلم هاي نشاسته سيب زميني……………………44
نمودار 4-3 اثر اسانس مرزه بر مدول يانگ فيلم هاي نشاسته سيب زميني…………………………………………..45
نمودار 4-4 اثر غلظت اسانس مرزه بر ميزان حلاليت فيلم هاي نشاسته سيب زميني……………………………..46
نمودار 4-5 اثر غلظت اسانس مرزه بر محتواي رطوبت فيلم هاي نشاسته سيب زميني………………………….46
نمودار 4-6 اثر غلظت اسانس مرزه بر قابليت جذب آب فيلمهاي نشاسته سيب زميني…………………………47
نمودار 4-7 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذيري فيلمهاي نشاسته سيب زميني نسبت به بخار آب……….48
نمودار 4-8 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذيري فيلمهاي نشاسته سيب زميني نسبت به اکسيژن…………49
نمودار 4-9 سينتيک رشد ميکروبي در فيلم نشاسته سيب زميني با غلظت هاي مختلف اسانس مرزه………52
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 3-1 ديسپرسيون نشاسته………………………………………………………………………………………………………35
شکل 3-2 نمونه فيلم هاي کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حين اندازه گيري WVP……………..38
شکل 3-3 نمونه فيلم هاي کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حين اندازه گيري حلاليت……………38
شکل 3-4 نمونه فيلم هاي کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حين اندازه گيري WAC…………….39
شکل 3-5 کشت سوش ميکروبي استافيلوکوکوس اورئوس پليت مربوط به آن…………………………………….40
شکل 4-1 رنگ فيلمهاي نشاسته سيب زميني با غلظت هاي مختلف اسانس مرزه ………………………………42
شکل 4-2 اثر اسانس مرزه بر سنتيک رشد ميکروبي (استافيلو کوکوس اورئوس) در فيلمهاي نشاسته سيب زميني…………………………………………………………………………………………………………………………………………52
شکل 4-3 دستگاه اسپکترفوتومتر جهت قرائت ميزان جذب نمونه ها…………………………………………………52
چكيده
در اين کار پژوهشي توليد و ارزيابي ويژگي هاي فيلمهاي خوراکي بر پايه نشاسته سيب زميني حاوي اسانس مرزه مورد ارزيابي قرار گرفت. بدين منظور اسانس مرزه در نسبتهاي مختلف (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستيسايزر40% به 3 گرم نشاسته سيب زميني اضافه شده و فيلمهاي نشاستهاي به روش کاستينگ تحت شرايط کنترل شده تهيه شد. خواص فيزيکوشيميايي، ممانعتي، مکانيکي و ضد ميکروبي فيلمها تحت شرايط استاندارد مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمون مکانيکي فيلمهاي نشاسته سيب زميني حاوي اسانس مرزه نشان داد که استحکام کششي و مدول يانگ کاهش و درصد کشيدگي اين فيلمها افزايش معني داري داشت. ميزان جذب آب، محتوي رطوبت، حلاليت، ميزان نفوذ پذيري به بخار آب و ميزان نفوذيذيري به اکسيژن فيلمهاي نشاسته سيب زميني حاوي اسانس مرزه، با افزايش غلظت اسانس، کاهش يافت. بررسي مشخصههاي رنگي نشان داد که با افزايش غلظت شفافيت فيلمها کاهش و رنگ فيلمها رو به قرمزي و زردي افزايش داشت. اسانس تهيه شده به دليل وجود فلاونوئيدها، و فنول دي ترپنها خاصيت ضد ميکروبي خوبي در برابر استافيلوکوکوس اورئوس از خود نشان داد. بنابراين ميتوان از اين فيلم بدست آمده در بسته بندي فعال در پوششهاي خوراکي و بسته بندي محصولات غذايي و کشاورزي استفاده کرد.
واژگان کليدي: فيلم خوراکي، نشاسته سيب زميني، اسانس مرزه، خواص مکانيکي، خواص ممانعتي، خواص فيزيکوشيميايي، استافيلوکوکوس اورئوس.
فصل اول
مقدمه
پيش زمينه
از سال 1970 مصرف پلاستيکها هر 4 يا 5 سال 2 برابر ميشود. حدود 30% پلاستيکهاي توليدي يک بار مصرف هستند. ميزان پلاستيکهاي يک بار مصرف در آمريکا سالانه 8 ميليون تن است. همچنين بسياري از پلاستيکهاي مورد استفاده در بستهبندي بعد از استفاده، مورد استفاده مجدد قرار نمي گيرند. علت اين امر آلودگي بالاي اين مواد و نياز به تميز کردن قبل از استفاده مجدد است که به دليل هزينه بر بودن، غير اقتصادي است. بر اساس يک بررسي 28- 14% حجم کل زبالههاي جامد شهري و حدود 12- 9% حجم کل زبالههاي جامد و فاضلاب شهري را پلاستيکها تشکيل ميدهند. از طرفي با توجه به طول عمر بالاي پلاستيکها و تقريباً زيست تخريب پذير نبودن اين پليمرها1، دچار يک بحران زيست محيطي شدهايم و اين مشکل بايد به نحوي حل گردد. يکي از راه حلهاي اين مشکل، سنتز و طراحي پليمرهاي زيست تخريب پذير2 است (لياقتي، 1391).
توليد بيوپليمرهايي3 که از منابع تجديدپذير بدست ميآيند بر خلاف پليمرهاي سنتزي که بيشتر منشأ نفتي دارند در محيط طبيعي تجزيه پذير هستند و موجب حفظ منابع تجديد ناپذير ميگردد. اين بيوپليمرها که قابليت برگشت به طبيعت را دارند از محصولات کشاورزي بدست آمده و موجب آلودگي محيط زيست نميشوند و در فرآيند کمپوست توسط ميکروارگانيسم ها به محصولات طبيعي مانند آب، متان، دي اکسيد کربن، و توده زيستي تبديل ميشوند. پليمرهايي که پس از فرآيند تجزيه توسط ميکروارگانيسم ها کاملاً به محصولات طبيعي تبديل ميشوند زيست تخريب پذير ناميده ميشوند (قنبرزاده و همکاران، 1388). بسته بنديهاي زيستي حاصل از بيوپليمرهاي خالص داراي سرعت زيست تخريب پذيري بالاتري نسبت به فيلمهاي آلياژ شده ميباشند ولي کيفيت مکانيکي و نفوذپذيري آنها به نسبت پايين تر است (قنبرزاده و همکاران، 1388).
فيلمهاي خوراکي4 لايه نازکي از بيوپليمرها هستند که براي بهبود و نگه داري بهتر مواد غذايي بر روي سطح ماده غذايي کشيده ميشوند و يا بين اجزاي مواد غذايي قرار داده ميشوند. البته عمدتاٌ فيلمها و پوششهاي خوراکي براي حذف بسته بندي غير خوراکي استفاده نميشوند بلکه به همراه بسته بنديهاي مرسوم به بهبود کيفيت و ماندگاري کمک ميکنند و تعداد لايههاي بسته بندي را کاهش ميدهند و بعد از اين که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه ميدهند. فيلمهاي خوراکي همچنين ممکن است به عنوان لايهاي از بسته بنديهاي چند لايه مورد استفاده قرار گيرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).
بر خلاف فيلمها و پوششهاي خوراکي استفاده از فيلمها و پوششهاي زيست تخريب پذير با هدف جايگزيني کامل با مواد بسته بندي سنتزي صورت ميگيرد. فيلمها و پوششهاي زيست تخريب پذير نيز داراي قابليت بازدارندگي مقابل رطوبت، اکسيژن، مواد طعمي، آروما و روغن بوده و کيفيت غذا يا دارو را حفظ ميکنند. همچنين ميتوان به آنها مواد آنتي اکسيداني5 و ضدميکروبي6 نيز افزود. فيلمها و پوششهاي زيست تخريب پذير ويژگيهاي ظاهري مانند رنگ، جلا و شفافيت محصول را بهبود ميبخشد (قنبر زاده و همکاران، 1388).
بسته بندي خوراکي بايد فاقد طعم نامطبوع، عاري از هر گونه مواد سمي، سدي در برابر آب، گازها و مواد معطر بوده و داراي ويژگي هاي مکانيکي مطلوب براي حمل ونقل و دستکاري فرآورده هاي غذايي نيز باشد (جوانمرد و بصيري، 1385). پوشش هاي خوراکي بايد حتي الامکان خصوصيات ارگانولپتيک7 خنثي (روشن، شفاف، فاقد بو و مزه و…) داشته باشند و موقع خوردن حس نشوند. بهبود ظاهر سطحي پوشش و خصوصياتي که با حس لامسه تشخيص داده مي شود از جمله نيازهاي ضروري مي باشد. معمولاً پوشش هاي پلي ساکاريدي خنثي تر از پوشش هاي ليپيدي هستند (ايران منش، 1387). اصولاً پوشش ها بايد به خراشيدگي و شکستگي مقاوم باشند و از خود انعطاف پذيري نشان دهند. خواص مکانيکي پوشش هاي خوراکي به نوع ماده تشکيل دهنده و علي الخصوص به پيوستگي ساختمان آن بستگي دارد. توانايي ايجاد پيوستگي به ساختمان پليمر، طول ملکول، شکل هندسي، توزين وزن ملکولي و نوع موقعيت گروه هاي جانبي آن بستگي دارد، همچنين اين خصوصيت به شرايط تشکيل و روش پوشش دهي وابسته است (ايران منش، 1387).
رشد فزاينده علاقه نسبت به فيلم هاي ساخته شده از بيوپليمرهاي طبيعي از قبيل نشاسته به عنوان يک منبع جايگزين به منظور حل پليمرهاي غير قابل تجزيه و انهدام ضايعات شکل گرفته از پليمرهاي سنتتيک مطرح شده است. از اين رو، استفاده از بيوپليمرهاي کشاورزي که از نظر زيستي به راحتي تجزيه پذير هستند نه تنها باعث حل اين مشکلات مي شودبلکه به ارائه کاربرد جديدي از توليدات مازاد کشاورزي نيز مي پردازد. به واسطه نگراني هاي محيطي، ترکيب مواد نگه دارنده زيستي با فيلم هايي که از نظر زيستي تجزيه پذير مي باشند مناسب تر از ترکيب با فيلم هاي پلاستيکي است. بسته بندي ضد ميکروبي در نسل جديد بسته بندي “فعال” در کانون توجه قرار گرفته است. بسته بندي ضد ميکروبي نوعي سيستم خاص بسته بندي است که داراي توانايي کشتن يا ممانعت کنندگي فساد ميکروارگانيسم هاي پاتوژنيک يا بيماري زا در غذاهاي آلوده شده مي باشد (تورهان و سهباس8، 2004).
زماني که سيستم بسته بندي نيازمند فعاليت ضد ميکروبي است، اين سيستم يا ماده موجود از طريق گسترش فازتأخير9و کاهش سرعت رشد يا کاهش تعداد ميکروارگانيسم هاي زنده از رشد ميکروارگانيسم ها جلوگيري مي کنند. از اين رو بسته بندي ضد ميکروبي مي تواند مدت زمان ماندگاري را افزايش دهد و بنابراين باعث بهبود کيفيت مواد غذايي شود. در بخش بسته بندي مواد غذايي، مواد بر پايه نشاسته بيشتر مورد توجه قرار گرفته اند که اين موضوع بيشتر به دليل قابليت تجزيه پذيري زيستي اين ماده، قابليت خوراکي، موجوديت گسترده به عنوان ماده خام مازاد کشاورزي، فراواني اين ماده، قابليت توليد با هزينه پايين در مقياس گسترده، ماده غير آلرژي زا، سهولت استفاده و قابليت فرآيند حرارتي است (تورهان و سهباس، 2004).
اهميت موضوع
در چند دهه اخير ميزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بيوپليمرهابه دليل افزايش بيشتر آگاهي مصرف کنندگان، افزايش قيمت نفت خام، افزايش آلودگيهاي زيست محيطي و تجزيه ناپذير بودن پليمرهاي نفتي و توجه به گرماي جهاني افزايش يافته است و سبب شده تلاشهاي فراواني در جهت توليد مواد بسته بندي با منشأ طبيعي(پروتئين، چربي و کربوهيدرات) به صورت فيلم يا پوشش صورت گيرد. اينگونه بيوپليمرها در مقايسه با استفاده از پلاستيکها اثرات مخرب کمتري بر محيط زيست دارند (لياقتي، 1391).
بيوپليمرها نسبت به پليمرهاي سنتزي داراي مزايايي هستند که مهمترين آنها زيست تخريب پذيري وتجديد پذيري اين مواد است. بازدارندگي بيوپليمرها نسبت به گازها باعث افزايش ماندگاري محصولات تازه مثل ميوههاوسبزيها ميشود. بازدارندگي نسبت به ترکيبات فرار و روغن ها به حفظ کيفيت موادغذايي در طول عرضه و نگهداري کمک ميکند. علاوه بر اين بيوپليمرها ترکيبات مناسبي براي حمل انواع مواد افزودني و ضد ميکروبي به حساب ميآيند که با آزادسازي کنترل شده اين ترکيبات قادرند سرعت انواع فسادهاي ميکروبي وشيميايي را در مواد غذايي کاهش دهند. اما با اين وجود خواص مکانيکي ضعيف و نفوذ پذيري بالا نسبت به بخارآب دو عيب اصلي بيوپليمرها محسوب ميشود که باعث محدود شدن استفاده صنعتي از اين مواد در بسته بندي ميگردد که با ورودفناوري نانو به اين عرصه اين مشکلات نيز برطرف شدند. فيلمهاي حاصل از ترکيب نانو مواد و بيوپليمرها و يا به اصطلاح نانو کامپوزيتهاي بيوپليمري خواص کاربردي مطلوبتري ازخود نشان ميدهند که مهمترين آنها افزايش مقاومت مکانيکي و کاهش نفوذ پذيري نسبت به بخار آب ميباشد. افزايش بازدارندگي در برابر نفوذ گازها، افزايش کارايي فيلم در استفاده به عنوان بسته بندي فعال، افزايش مقاومت حرارتي ماده بسته بندي و ايجاد شفافيت و بهبود خواص ظاهري فيلم از ديگر مزاياي نانو کامپوزيتهاي بيوپليمري ميباشد (قنبرزاده و همکاران، 1388).
ديگر دلايل استفاده از اين بسته بندي هاي خوراکي عبارتند از: جلوگيري از انتقال رطوبت، جلوگيري از خروج ترکيبات فرار موجود در ماده غذايي، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخير انداختن تغييرات در بافت ماده غذايي، مانعي بسيار عالي در برابر عبور چربي ها و روغن ها، عبوردهي بسيار انتخابي گازهايي نظير اکسيژن و دي اکسيدکربن (ايران منش، 1388).
فيلمها و پوششهاي خوراکي ميتوانند از انتقال رطوبت بين اجزاء موجود در بسته غذايي که فعاليت آبي متفاوتي دارند، ممانعت نمايند. همچنين فيلمهاي بيو پليمري وسيله اي بسيار خوب براي افزودن موادي مانند آنتياکسيدانها، مواد ضد ميکروبي، رنگها و ساير مواد عملگرا هستند و اين در حالي است كه بسته بنديهاي مرسوم قادر به رقابت در اين زمينه با فيلمهاي خوراكي نمي باشند (ايران منش، 1388).
اما مسئله بسيار مهمي كه در اين فيلم‌ها بايد بدان توجه كرد محاسبه ميزان نفوذپذيري آنها نسبت به عبور گازهايي همچون بخار آب، اكسيژن، دي‌اكسيد كربن و اتيلن از يک سوي فيلم به طرف ديگر است. البته اين ويژگي تا اندازه زيادي به طبيعت فيلم هم بستگي دارد. فيلم‌هاي خوراكي يا محلول در آب هستند يا محلول در حلال. بيشتر فيلم‌هاي محلول در آب معمولاً نسبت به بخار آب نفوذپذيرتر هستند در حالي كه فيلم‌هاي محلول در حلال بهترين موانع در برابر عبور رطوبت هستند. اما در مقابل، فيلم‌هاي محلول در حلال نسبت به عبور اكسيژن نفوذپذيرترند (ايران منش، 1388).
براي بسياري از کاربردهاي غذايي، مهمترين ويژگي فيلم يا پوشش مقابله با انتقال رطوبت است چرا که در بسياري از مواد غذايي سطوح خاصي از فعاليت آبي بايد حفظ شود و واکنشهاي مخرب شيميايي وآنزيمي به شدت تحت تأثير فعاليت آبي يا مقدار رطوبت است. بنابراين انتقال رطوبت در محصولات غذايي به شدت کيفيت، پايداري و ايمني را تحت تأثير قرار ميدهد. تغييرات در محتواي رطوبت غذا ميتواند درون غذا و يا بين غذا و اتمسفر اطراف آن رخ دهد. رطوبت هم چنين ميتواند به واسطه نيروهاي موئينيگي و انتشار سطحي آب مهاجرت کند. سرعت انتقال رطوبت بين غذا و اطراف آن با پوشاندن کامل ماده غذايي با فيلم يا پوشش بسته بندي کاهش مييابد (لياقتي، 1391).
ميزان رطوبت در ماده غذايي از پارامترهاي کليدي بوده وميتواند نشان دهنده تازگي ماده غذايي، کنترل کننده رشد ميکروبي و ايجاد کننده بافت و طعم مناسب باشد. با توجه به اينکه فيلمهاي خوراکي کنترل کننده فعاليت آبي در ماده غذايي است، لذا اهميت کاربرد آنها در صنعت غذا بيش از پيش آشکار مي شود (ايران منش، 1388).
علاوه بر انتقال بخارآب، انتقال گازهايي مثل اکسيژن و دي اکسيدکربن مشخصاً پايداري ماده غذايي را تحت تأثير قرار ميدهد. حالت اوليه فساد در بسياري از مواد غذايي شامل اکسيداسيون چربيها، ويتامينها، ترکيبات معطر و رنگدانه ميباشد (لياقتي، 1391).
افزايش و برقراري کيفيت رابطه مستقيمي با افزايش ماندگاري و بهبود ايمني دارد. با پوششهاي حفاظتي ماندگاري محصولات غذايي افزايش يافته و امکان آلودگي با مواد خارجي کاهش مييابد. اخيراً تقاضا براي غذاهاي فرآوري شده و تازه زياد شده است بنابراين نياز به محصولات غذايي با ماندگاري و ايمني بالا احساس ميشود. استفاده از مواد تجديد پذير زيستي در بسته بندي غذا مهم به نظر ميرسد. چرا که آن، مصرف نهايي مواد بسته بندي سنتزي را کاهش ميدهد (لياقتي، 1391).
پليمرهاي زيست تخريبپذير را ميتوان بر اساس ترکيب شيميايي، روش سنتز، روش فرآيند، اهميت اقتصادي، کاربرد، منشأ و …. طبقه بندي نمود. پليمرهاي زيست تخريب پذير را بر اساس منشأ ميتوان به پليمرهاي طبيعي يا بيوپليمرها که از منابع تجديد شونده حاصل ميشوند و پليمرهاي سنتزي که از نفت خام (يک منبع غير تجديد شونده) سنتز ميشوند، طبقه بندي نمود.
بيوپليمرها با منشاء طبيعي را ميتوان به 6 زير گروه طبقه بندي کرد:
پلي ساکاريدها، مانند: نشاسته، سلولز، ليگنين و کيتين
پروتئينها، مانند: ژلاتين، کازئين، گلوتن گندم، ابريشم، پشم
ليپيدها، که شامل: چربيهاي حيواني و روغنهاي گياهي مانند روغن کرچک
پلي استرهاي توليد شده به وسيله ميکروارگانيسمها يا به وسيله گياهان مانند پلي هيدورکسي آلکانوآتها(PHA) و پلي 3- هيدورکسي بوتيرات(PHB)
پلي استرهاي سنتز شده از منومرهاي با منشا طبيعي مانند: پليلاکتيک اسيد(PLA)
ديگر پليمرهاي طبيعي مانند کائوچوي طبيعي (لياقتي، 1391).
هدف صنعت بسته بندي حفظ مواد غذايي به مؤثرترين شکل و با کمترين هزينه ميباشد به طوريکه مصرفکننده و توليدکننده بيشترين رضايت را داشته باشند وماده غذايي ايمن مانده ومشکلات زيست محيطي نيز به حداقل برسد. تقاضا براي توليد محصولات غذايي تازه، ايمن و با حداقل فرآيند درحال حاضر از جمله مهمترين چالش هايي ميباشد که امروزه صنعت بسته بندي مواد غذايي با آن مواجه ميباشد و همواره به دنبال راهکاري براي حفظ کيفيت و ايمني غذا در زمينه بسته بندي بوده است. انتخاب صحيح مواد و روش مناسب بسته بندي باعث حفظ کيفيت محصول ميشود (لياقتي، 1391).
يکي از انواع بسته بندي مواد غذايي که تحقيقات فراواني بر روي آن انجام شده است، روش پوشش دهي (غوطه وري) مواد غذايي با استفاده از پوشش دهندههاي مختلف خوراکي است که مانند سدي در برابر تبادل گازها، رطوبت و ميکروارگانيسمها عمل نموده و ماندگاري ماده غذايي را در فاصله توليد تا رسيدن به دست مصرف کننده حفظ نمايد (تاجيک و همکاران، 1389).
توسعه مواد بيوپليمري به چند دليل اهميت دارد: اول اينكه بخش عمدهاي از پليمرهاي طبيعي منشأ كشاورزي دارند و معمولاً از محصولات گياهي و جانوري بدست ميآيند لذا اين مواد برخلاف پليمرهاي سنتتيک كه از مواد نفتي بدست مي آيند زيست تجزيه پذير هستند (در اثر تجزيه دي اكسيد كربن، آب، متان و غيره توليد مي‌كنند)، بنابراين مواد آلوده كننده محيط زيست به شمار نميآيند. از سوي ديگر مواد بيوپليمري به وسيله موجودات زنده ساخته ميشوند و در نتيجه در چرخه ساخت و تجزيه مواد بيولوژيكي قرار مي‌گيرند پس هيچگاه منابع آنها محدود و تمام شدني نيست در حاليكه مواد پليمري و پلاستيكي امروزي از سوختهاي فسيلي ساخته ميشوند كه منابع آن محدود و تمام شدني است. مزيت ديگر بيوپليمرها اقتصادي بودن اين مواد است زيرا توليد بيوپليمر نياز به كارخانه و صنعت پيشرفته ندارد و با حداقل امكانات مي‌توان به توليد آنها مبادرت ورزيد همچنين مواد اوليه آنها ارزان است زيرا از زبالههاي مواد اوليه كشاورزي تجديد شونده يا صنايع فرآوري مواد غذايي دريايي بدست ميآيند (لاي و همکاران10، 1998 ؛ لاوهانکوجيت و همکاران11، 2004 و قنبر زاده و همکاران،1388).
اهداف پژوهش
1-3-1- هدف اصلي
هدف از اين بررسي، امکان تهيه فيلم هاي تجزيه پذير و زيست سازگار با محيط نشاسته سيب زميني ترکيب شده با اسانس مرزه جهت استفاده در بسته بندي مواد غذايي به جاي کاربرد اوليه شيميايي غير قابل تجزيه و بازيافت است.
1-3-2- اهداف اختصاصي
ارزيابي تأثير اسانس مرزه بر بهبود فعاليت ضد ميکروبي فيلم خوراکي نشاسته سيب زميني.
بررسي ويژگي هاي فيزيکوشيميايي فيلم خوراکي نشاسته سيب زميني ترکيب شده با اسانس مرزه.
بررسي ويژگي هاي مکانيکي فيلم خوراکي نشاسته سيب زميني ترکيب شده با اسانس مرزه.
بررسي ويژگي هاي ممانعت کنندگي فيلم خوراکي نشاسته سيب زميني ترکيب شده با اسانس مرزه.
پرسش هاي پژوهش
آيا افزودن اسانس مرزه خواص ضد ميکروبي فيلم نشاسته سيب زميني را افزايش مي دهد؟
آيا افزودن اسانس مرزه خواص فيزيکوشيميايي فيلم نشاسته سيب زميني را تغيير مي دهد؟
آيا افزودن اسانس مرزه خواص مکانيکي فيلم نشاسته سيب زميني را تغيير مي دهد؟
آيا افزودن اسانس مرزه خواص ممانعت کنندگي فيلم نشاسته سيب زميني را تغيير مي دهد؟
محدوديت هاي پژوهش
همان طور که اشاره شد در کنار خصوصيات مناسب فيلم هاي نشاسته سيب زميني همچون زيست تخريب پذير بودن آن ها و نيز به دست آمدن از منابع گياهي، اين فيلم ها داراي برخي محدوديت ها مانند محدود بودن گياه آسياب شده موقع استخراج است و همچنين امکان استفاده از غلظت 100% از اسانس در فيلم وجود ندارد. يکي از راهکارهاي مهم براي دست يابي به خصوصيات ضد ميکروبي، شيميايي، مکانيکي و زيستي بهتر اين فيلمها، بکار بردن اسانس هاي گياهي در ساختار آنها ميباشدتا با ايجاد دستهاي تغييرات شيميايي و اصلاحات فيزيکي از جمله خاصيت ضد ميکروبي بيشتر، ماندگاري بالاتر، نفوذ پذيري مناسبتر، افزايش شفافيت و بهبود ميزان کشش، بتوان به خصوصيات مطلوبتري دست يافت. در اين بين اسانس گياه مرزه به دليل دارا بودن ترکيبات فنولي12 خاص (تانن، رزين، موسيلاژ وغيره) از خود خاصيت آنتي اکسيداني و ضدميکروبي نشان ميدهد که بسيار حائز اهميت ميباشد.
مراحل پژوهش
نمودار زير (1-1) مراحل انجام پژوهش را نشان مي دهد.
نمودار 1-1: مراحل پژوهش
فصل دوم
مروري بر پژوهش هاي پيشين
تاريخچه

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب 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

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

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

اینجا کلیک کنید

فيلم ها و پوشش هاي خوراکي مثل واکس روي ميوه هاي گوناگون براي از کاهش رطوبت و سطوح براق در ميوه به منظور حفظ زيبايي تا قرن ها استفاده ميشد. اصطلاح فيلم خوراکي در کاربرد غذايي به 50 سال اخير مربوط ميشود. در بسياري موارد اصطلاح فيلم و پوشش به عنوان جايگزين بسته هاي سنتزي به کار ميرفت براي اينکه نشان دهد سطح ماده غذايي با لايه نازکي از برخي ترکيبات خاص پوشيده شده است. اگرچه مفهوم فيلم با پوشش متفاوت است که فيلم صرفاً يک بسته بندي غذايي، به صورت لايه اي نازک توليد ميشوند و بعد همانند پليمر هاي سنتزي براي بسته بندي به کار ميروند در حالي که پوشش تشکيل و کاربرد آن به صورت همزمان صورت ميگيرد. امروزه استفاده از فيلم هاي خوراکي براي حفظ کيفيت انواع غذاها، با درآمد ساليانه بيش از 100 ميليون دلار بسيار گسترده شده است. در قرن پانزدهم يک فيلم خوراکي از لايه اي از شير سوياي جوشان در ژاپن براي حفظ کيفيت غذا و بهبود ويژگي ظاهري غذا ساخته شد. در قرن نوزدهم از پوشش هاي ژلاتيني براي نگه داري گوشت استفاده کردند. فيلم ها و پوشش هاي خوراکي يکي از راه هاي بسيار ارزشمند و مؤثر براي حفظ کيفيت و ايمني غذاهاي ،فرآيند نشده است (کايا و همکاران13، 1999).
سوابق
طبق بررسي هاي صورت گرفته، در طبيعت ترکيبات زيستي فراواني وجود دارند که پتانسيل بالايي به منظور تشکيل دادن فيلم دارند. اما گاهاً با وجود دارا بودن محاسن و ظرفيت بالا جهت تشکيل فيلم هاي خوراکي، معايب و نواقص ذاتي نيز دارند که ميتوان با مطالعه و تحقيق در اين زمينه حداکثر بهره مندي را از اين ترکيبات به دست آورد. امروزه تحقيقات بسيار زياد و متعددي در زمينه بهبود خواص اين دسته از فيلم هاي خوراکي صورت گرفته است. به عنوان مثال کاپا-کاراگينان14که به صورت طبيعي، هيدروکلوئيدهاي محلول در آب متشکل از زنجيره هاي خطي گالاکتان سولفاته شده ميباشد، از نوعي جلبک دريايي قرمز رنگ به دست ميآيد. اين ماده قابليت توليد فيلم شفاف با خصوصيات مکانيکي و ساختاري مناسبي را دارد اما مانند ساير فيلمهاي پايه هيدروکلوئيدي ممانعت اندکي در برابر عبور بخار آب دارد. افزودن مقدار ناچيزي از برخي ترکيبات آبگريز نظير چربيها و اسانسهاي روغني گياهي همچون آويشن شيرازي15 و يا پونه16موجب کاهش نفوذ پذيري فيلمهاي پايه هيدروکلوئيدي نسبت به بخار آب ميگردد. به علاوه استفاده از اين اسانسهاي روغني موجب افزايش کشش پذيري و کاهش شفافيت، افزايش خاصيت آنتي اكسيداني و ضد ميكروبي فيلم هاي هيدروکلوئيدي ميشود که اين مسئله به ساختار ميکروسکوپي فيلم ها و نيروي بين اتمها مرتبط است. بنابر اين مي توان نتيجه گرفت که ترکيب فيلم هاي پايه هيدروکلوئيدي با اسانسهاي روغني علاوه بر دستيابي به خواص ظاهري و مکانيکي مطلوبتر، باعث دستيابي به کيفيت غذايي بالاتر و حفظ ايمني بيشتر محصولات مي گردد (شجاعي علي آبادي و همکاران17، 2013).
در يک بررسي فعاليت ضد باکتريايي و خواص مکانيکي فيلم خوراکي نشاسته ساگوي بخشي هيدروليز شده-آلژينات حاوي روغن لمنگراس را مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين تحقيق فيلم خوراکي نشاسته ساگو که قسمتي از آن هيدروليز شده به همراه آلژينات تهيه شد. روغن لمنگراس و گليسرول به درون فيلم گنجانده شد تا به عنوان عامل ضد ميکروبي و پلاستيسايزر به ترتيب عمل کنند. منطقه بازدارندگي به طور قابل ملاحظه اي به وسيله اضافه کردن روغن لمنگراس به همه مراحل در حضور و عدم حضور گليسرول افزايش پيدا کرد. اين نشان ميدهد که فيلم هاي شامل روغن لمنگراس در همه مراحل روي اشريشياکلاي اثر بازدارنده داشته است. در غياب گليسرول، استحکام کشش فيلمها با افزايش محتواي روغن کاهش پيدا کرد اما تغيير قابل ملاحظهاي در درصد کشش پذيري18 مشاهده نشد. درصد کششپذيري طول و نفوذپذيري به بخار آب19 براي فيلم هاي با 20% گليسرول به طور قابل ملاحظهاي با افزايش محتواي روغن لمنگراس افزايش پيدا کرد. همانطور که با طيف سنجي مادون قرمز20(FTIR) اندازهگيري شد، اضافه کردن روغن هيچ واکنشي با گروه هاي عملگراي فيلم نداشت (مايزورا و همکاران21، 2008).
در بررسي ديگري ويژگيهاي فيزيکي و آنتي اکسيداني فيلم فعال چيتوزان مخلوط شده با عصاره چاي سبز ارزيابي شد. نتايج مطالعه آنها شامل موارد زير بود: افزودن عصاره به فيلم چيتوزان ويژگي مکانيکي و نفوذپذيري به بخار آب و مقدار ترکيبات فنوليک و توانايي آنتي اکسيداني فيلم را بهبود داد. اين مطالعه نشان داد مخلوط چاي سبز به فيلم چيتوزان براي بستهبندي فعال مفيد بوده است (سريپاتراوان و همکاران22، 2010).
در بررسي ديگري فيلمهايي از نشاسته ذرت با مقادير متفاوت اسيد سيتريک (0%-20% وزني) و کربوکسي متيل سلولز به روش کاستينگ دردماي 60 درجه توليد گرديد. تأثيراسيد سيتريک بر روي نفوذپذيري نسبت به بخارآب، ميزان جذب رطوبت و ويژگي هاي مکانيکي، مورد بررسي قرار گرفت. باافزايش ميزان اسيد سيتريک از صفر به10%، نفوذپذيري نسبت به بخار آب از 63/4 به ×10-767/2 g/m.h.Paکاهش يافت. زماني که ميزان اسيدسيتريک به20% رسيد، نفوذپذيري نسبت به بخار آب حدود 15% افزايش يافت. ميزان جذب رطوبت و ويژگي هاي مکانيکي نيز تغييرات مشابهي نشان دادند. درحضور10% اسيدسيتريک، افزودن کربوکسي متيل سلولز(CMC) بازدارندگي فيلم در برابر رطوبت را افزايش داد. افزودن 20% کربوکسي متيل سلولز (CMC) استحکام کششي نهايي را بيش از 59% افزايش داد. درعين حال کاهش معنيداري در کرنش تا نقطه شکست مشاهده نگرديد (قنبرزاده و همکاران، 1388).
در تحقيق ديگري ويژگي هاي مکانيکي، فيزيکي، ميکروبي و آنتي اکسيداني فيلم چيتوزان و پلي وينيل الکل مخلوط شده با عصاره نعناع و پوست انار بررسي شد. افزايش محافظت در مقابل اشعه فرابنفش در فيلم حاوي عصاره ديده شد. فيلم مخلوط شده با عصاره پوست انار بالاترين مقاومت کششي23 راداشت. ويژگي نفوذپذيري در اثر افزودن عصاره تغيير نکرد. فيلم حاوي پوست انار در مقابل باسيلوس سرئوس بازدارنده و باعث کاهش تعداد استافيلوکوکوس اورئوس در دو سيکل گزارش شد (سوئيتي و همکاران24، 2012).
در تحقيقي ديگر خصوصيات فيزيکي و شيميايي فيلم ژلاتين پوست ماهي و ژلاتين گاوي آميخته با عصاره آبي پونه کوهي و رزماري را بررسي گرديد. افزودن اين دو عصاره به فيلم به واسطه برخي واکنش هاي ژلاتين و پلي فنل عصاره باعث افزايش مقاومت به کشش و افزايش حلاليت در آب25 و افزايش کدورت شد (گمز و همکاران26، 2008).
در يک پژوهش ممانعت کنندگي و ويژگي مکانيکي و ضد ميکروبي فيلم نشاسته کاساوا-چيتوزان مخلوط با اسانس پونه کوهي را ارزيابي گرديد. اثر ضد ميکروبي روي باسيلوس سرئوس27، سالمونلا آنتريتيديس28، استافيلوکوکوس اورئوس29، اشريشياکلاي30، نفوذپذيري به بخار آب و طيف سنجي مادون قرمز و آناليز ترموگرام31 اندازه گيري شد. بيشترين بازدارندگي روي باسيلوس سرئوس و کمترين روي سالمونلا آنتريديس ديده شد. حضور اسانس پونه کوهي در فيلم باعث تشکيل فيلم انعطافپذير شد. چيتوزان در مقابل ميکروارگانيسمها مؤثر نبود اما سختي32 و نفوذپذيري به بخار آب را کاهش ميدهد. آناليز ترموگرام، ثابت ميکند که افزودن چيتوزان و اسانس پونه کوهي در پايداري حرارتي فيلم مؤثر نبود. افزودن اسانس پونه کوهي باعث کاهش مقاومت به کشش و کشش پذيري ميشود. فيلم هاي تشکيل شده با نشاسته و گليسرول سختي بالايي دارند که تحت شرايط اکستروژن (فشار، دما و استرس بالا) در نشاسته به دليل نزديکي و واکنش شاخهها ماتريکس سختي ايجاد مي شود که افزودن اسانس پونه کوهي و چيتوزان باعث کاهش آن ميشود (پليساري و همکاران33، 2009).


پاسخ دهید