۶۲

شکل (۴-۴) : ﭘﺮاش ﭘﺮﺗﻮ اﻳﻜﺲ (XRD) نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در فیلم پلی لاکتیک اسید و نانوکامپوزیت های پلی لاکتیک اسید/نقره ……………………………………………………………………………..

۶۴

چکیده :
امروزه افزایش آلودگی های زیست محیطی و کاهش منابع نفتی باعث توسعه و جایگزینی بسته بندی های زیست تخریب پذیر بجای بسته بندی های مشتق شده از منابع نفتی شده است. همچنین در این راستا به کارگیری ترکیبات ضدمیکروب همچون نانوذرات نقره کارایی این بسته بندی ها را تا حدود زیادی بهبود می بخشد. این کار تحقیقاتی به منظور تولید و بررسی خصوصیات فیلم پلی لاکتیک اسید و نانوکامپوزیت پلی لاکتیک اسید/نقره حاوی ۰٫۵، ۱ و ۲ درصد نانوذرات نقره با بهره گرفتن از روش Solvent casting مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر ضد میکروبی این فیلم ها بر پارامترهای رشد باکتری گرم منفی اشرشیاکلی با روش dynamic-Flask testبا استفاده از مدل های Gompertz و Logistic مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن نشان دهنده افزایش ۴٫۳ درصد در مدت زمان فاز تاخیر، کاهش ۳۰٫۹ درصد در سرعت رشد باکتری اشرشیا کلی و کاهش ۳۲٫۶ درصدی در جمعیت نهایی این باکتری بود. در این پژوهش مشاهده شد که با افزایش درصد نانوذرات نقره، فعالیت ضدمیکروبی این نانوکامپوزیت بیشتر شد. در طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) مشاهده شد که پیک جدیدی در محدودهcm^-1 ۳۶۲۰ کامپوزیت های حاوی نانوذرات نقره در تمام سطوح (۰٫۵، ۱ و ۲ درصد نانوذرات نقره) مشاهده شد که به تعامل شیمیایی بین نانوذرات نقره و پلی لاکتیک اسید نسبت داده شد. همچنین در بررسی نمودارهای XRD مشاهده پیک های Ag(111)، Ag(200)، Ag(220) و Ag(311)به حضور نانو ذرات نقره کریستالی اشاره دارد.
واژگان کلیدی: اشرشیا کلی، پلی لاکتیک اسید، دی اکسید تیتانیوم، فعالیت ضدمیکروبی، نانوذرات نقره، نانوکامپوزیت.
فصل اول :
مقدمـــه
مقدمه
بیماری های ناشی از مسمومیت های غذایی تبدیل به تهدیدی مهم برای سلامتی انسان و عاملی برای ظهور صنعت بسته بندی شده است. از آنجا که بخش عمده ای از صنعت بسته بندی را پلاستیک ها تشکیل می دهند، می توان صنعت بسته بندی را به فرآورده های نفتی وابسته دانست. از این رو رشد روز افزون جمعیت، آلودگی های ناشی از مواد بسته بندی حاصل از مشتقات نفتی و مشکلات ناشی از روش های مختلف دفع این آلودگی ها اعم از سوزاندن، دفن کردن و بازیافت آن ها موجب توجه بیشتر به بایوپلیمرها و بسته بندی های زیستی شده است. فیلم ها و پوشش های بسته بندی زیست تخریب پذیر به دلیل ویژگی های دوستدار محیط زیست بودن و وابستگی کم به منابع غیر قابل تجدید، جایگزین مناسبی برای فیلم های سنتزی در صنعت بسته بندی می باشند که توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. بسته بندی های زیست تخریب پذیر با حفاظت از محصول در برابر آسیب های مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی محصولات غذایی مانع از کاهش کیفیت آن ها می شوند. همچنین می توانند بعنوان حامل مواد ضد میکروب به صورت بسته بندی های ضد میکروبی، از فعالیت های میکروبی جلوگیری کرده و موجب افزایش مدت زمان نگهداری محصولات غذایی شود.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

استفاده از نانو تقویت کننده ها در تولید مواد بسته بندی و تهیه نانوکامپوزیت های زیست تخریب پذیر یکی از مهمترین پیشرفت های علم پلیمر در بسته بندی مواد غذایی محسوب می شود. از پرکاربردترین ترکیبات نانو که در بسته بندی های ضدمیکروبی استفاده می شود می توان به نانو ذرات نقره، نانو اکسید روی، نانو دی اکسید تیتانیوم و نانو رس اشاره کرد. نانو ذرات نقره با خاصیت ضد میکروبی قوی، موجب افزایش مدت زمان ماندگاری مواد غذایی می شوند. همچنین نقره به عنوان تقویت کننده خواص فیزیکوشیمیایی بایوپلیمرها می تواند به عنوان یکی از نانو موادی باشد که در تولید بسته بندی های نانو کامپوزیت فعال مورد استفاده قرار می گیرد ( بابا زاده و الماسی، ۱۳۹۲).
در این پژوهش، به تولید بایونانوکامپوزیت پلی لاکتیک اسید حاوی نانوذرات نقره پرداخته شده است، همچنین به بررسی خاصیت ضد میکروبی و برخی مطالعات انجام شده در این زمینه اشاره شده است.
۱-۱- بسته بندی
با تغییر شیوه زندگی مردم از یک شیوه زندگی عشایری به ماندن در یک منطقه امن، نیاز به ظروف نگهداری مواد غذایی به وجود آمد. تا سال ۱۸۰۰ پیشرفت بسیار کمی در مواد بسته بندی بوجود آمد، بطوری که از منابع طبیعی مانند خربزه، پوسته ها، برگ ها و سبدهای بافته شده از علف و چوب خیزران برای نگهداری مواد غذایی استفاده می شد. بعدها ظروفی همچون سفال و شیشه برای نگهداری مواد غذایی مطرح شدند. اولین مدارک یافت شده از پیدایش سفال و شیشه به ۷۰۰۰ سال قبل از میلاد بر می گردد. همچنین صنعتی شدن فرایند که توسط مصریان عملی شد تا حدود ۱۵۰۰ سال پیش از میلاد دیده نشد ( کنت و برگر^[۱]، ۲۰۰۲).
عوامل بسیاری باعث از بین رفتن ارزش مواد غذایی می شوند که از مهمترین آن ها می توان به فساد میکروبی و از دست دادن برخی خواص مهم مانند ویتامین و… اشاره کرد. از آن جا که انسان ها به منظور رفع نیاز تغذیه ای و تداوم حیات خود، به مصرف مواد غذایی در طول سال احتیاج دارند و ساده ترین روش برای محافظت از مواد غذایی بسته بندی آن است، بدین لحاظ بسته بندی مواد غذایی از اهمیت خاصی برخوردار است. بسته بندی به عنوان مانعی برای جلوگیری از شکستگی محصول و از دست دادن رطوبت، اکسیژن، دی اکسید کربن، گازهای دیگر و همچنین طعم دهنده و مواد معطر مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین می تواند مانعی در برابر نفوذ نور برای محافظت از مواد مغذی و رنگ در یک محصول باشد.
بسته بندی نظامی مرکب است که وظیفه حفاظتی و نقش فرهنگ ارتباطی یا اطلاع رسانی را بر عهده دارد و جهت حفظ کیفیت مواد غذایی، به حداقل رساندن ضایعات مواد غذایی و کاهش استفاده از مواد نگهدارنده در مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.
۱-۲- پلیمر سنتزی
آلودگی های زیست محیطی ناشی از وارد شدن پلیمرهای سنتزی، پلاستیک ها و مواد بسته بندی غیرقابل تجزیه به طبیعت یکی از بزرگترین خطراتی است که زندگی بشر را تهدید می کند. حفظ و نگهداری از محصول وظیفه اصلی بسته بندی است، ولی از طرف دیگر سهم بزرگی از ضایعات روزمره را شامل می شود و با سوزاندن و دفن کردن آن ها موجب آلودگی بیشتر محیط زیست می شوند. این مواد به علت ترکیبات خاص خود، به ندرت در طبیعت تجزیه می گردند و دارای ماندگاری زیادی می باشند که این ویژگی مشکلات زیست محیطی زیادی ایجاد می کند. به طور کلی دو روش اصلی برای حل این مشکل وجود دارد که عبارتند از بازیافت و تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر است. با وجود مشکلات و هزینه های سنگین عملیات بازیافت، تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر راهکاری معقول تر به نظر می رسد.
۱-۳- پلیمر زیست تخریب پذیر
تلاش زیاد برای توسعه زمان ماندگاری و افزایش کیفیت مواد غذایی در عین کاهش ضایعات بسته بندی، کشف مواد بسته بندی با مبنای زیستی و تجدید پذیر را تقویت کرده است. استفاده از این مواد به دلیل خاصیت تجزیه پذیری آن ها می تواند در نهایت سبب حل مشکلات ضایعات شود.
در دهه ی گذشته پلیمرهای زیست سازگار و زیست تجزیه پذیر از نظر اکولوژی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. پلیمرهایی که پس از فرایند تجزیه به کمک میکروارگانیسم ها بطور کامل به محصولات طبیعی مانند آب، دی اکسید کربن و توده زیستی ( باکتری ها و قارچ ها) و یا آنزیم ها تبدیل می شوند “زیست تخریب پذیر” نامیده می شوند ( لاسپریلا و همکاران^[۲]،۲۰۱۱ ؛ جنادیوس^[۳]، ۲۰۰۲).
واژه “زیست تخریب پذیر” به معنی موادی است که به سادگی توسط موجودات زنده به زیر واحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمی مانند.
از مهمترین پلیمرهای زیست تخریب پذیر می توان به پلیمرهای چربی دار از جمله پلی ۳-هیدروکسی بوتیرات، پلی۴-کاپرولاکتون، پلی گلیکولیک اسید و پلی لاکتیک اسید(PLA) اشاره کرد ( لاسپریلا و همکاران، ۲۰۱۱).
۱-۳-۱- پلی لاکتیک اسید ( PLA)^[4]
پلی لاکتیک اسید یک پلیمر کایرال با وزن مولکولی پائین و حاوی اتم کربن نامتقارن با ساختاری مارپیچی است. همچنین ترکیب چربی دار انعطاف پذیری در برابر حرارت است که به آسانی از طریق راه های آنزیمی و هیدرولیتیکی زیست تخریب پذیر می شود. این ترکیب در سال ۱۹۳۲ توسط کاروترز ( دوپونت) بوسیله حرارت دادن تحت خلاء اسیدلاکتیک کشف شد (لاسپریلا و همکاران، ۲۰۱۱).
۱-۴- فناوری نانو
فناوری ‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانو ابعادی در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر می‌باشد.
امروزه نانوتکنولوژی به عنوان یکی از جدیدترین و پرکاربردترین روش ها در بهبود و ارتقاء کیفیت و سلامت مواد غذایی شناخته شده است. با کاهش اندازه پلیمرهای زیستی در مقیاس نانو می توان از آن ها در اشکال متفاوت نانوذرات و نانوحامل به منظور انتقال و رساندن ترکیبات مفید به سیستم های هدف و غنی سازی منابع غذایی از ریز مغذی ها و ویتامین ها و سایر ترکیبات استفاده کرد.
۱-۴-۱- نانو
نانو واژه ای یونانی و به معنای کوتوله و یا فوق العاده کوچک است که بیان کننده یک بیلیونیم یا ^۹- ۱۰ واحد است. قطر ۴ اتم حدود یک نانومتر می باشد. یک جسم ۱۰۰ نانو متری یک ده هزارم طول یک ویروس است و قطر تار موی انسان برابر ۸۰۰۰۰ نانو متر است (مرتضوی، ۱۳۸۷).
۱-۵- کامپوزیت^[۵]، نانوکامپوزیت^[۶]، بایونانوکامپوزیت^[۷]
کامپوزیت به جسمی حجیم یا توده ای گفته می شود که در حالت کلی حداقل شامل دو ماده مجزا با ساختار مکمل است (گریبلر و همکاران^[۸]، ۲۰۱۰).
نانوکامپوزیت، کامپوزیتی است که حداقل یکی از ابعاد پرکننده ( طول و عرض یا ضخامت) آن در مقیاس نانو ( ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) باشد. نانوکامپوزیت ها از مخلوط شدن پلیمرها با ذرات نانو تولید می شوند که خواص بهتری نسبت به پلیمرهای خالص دارند.
بایو نانوکامپوزیت در واقع نسل جدیدی از نانوکامپوزیت ها هستند که شامل پلیمرهای طبیعی در ترکیب با مواد معدنی که حداقل یکی از ابعاد آن ها در مقیاس نانو است. به این معنا که علاوه بر داشتن ترکیبی در ابعاد نانو دارای ترکیبات بایوزیستی نیز هستند و در محیط بوسیله موجودات تجزیه کننده به زیر واحدهای خود تبدیل می شوند.
اختلاط ترکیبات ضد میکروبی در مقیاس نانو با مواد بسته بندی مواد غذایی تولید فیلم هایی با فعالیت ضد میکروبی می کند که به کنترل رشد میکروارگانیسم های بیماری زا و عامل فساد کمک می کند. فیلم نانوکامپوزیتی ضد میکروبی به علت ساختاری یکپارچه و خواص ضد میکروبی و ممانعتی مطلوب بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
۱-۶- نقره
تکنولوژی های نانو به سبب وجود عناصر ریز مقیاس نقش خود را در زمینه بهبود ویژگی های بایو پلیمرها پر رنگ تر ساخته اند. در این میان نانو پوشش های نقره گام موثری در افزایش ماندگاری فرآورده و کاهش خطر عوامل میکروبی نشان داده است.
نقره پلیمری ضد میکروبی و افزودنی جدید مقرون بصرفه ای است که باعث جلوگیری از گسترش تکثیر میکروبی در سطوح در تماس با مواد غذایی می شود. توزیع در مقیاس نانو موجب بهبود خواص مکانیکی و حرارتی نقره در ماتریس پلیمری می شود ( ریم و همکاران^[۹]، ۲۰۰۹ ؛ فورتوناتی و همکاران^[۱۰]، ۲۰۱۳).
۱-۷- اهداف پژوهش