بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و نفوذپذیری کامپوزیت بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته با استفاده از کربن نیترید گرافیتی جهت کاربرد در بسته بندی مواد غذایی
Improvement of mechanical, thermal and permeablity properties of alginate-starch biopolymers composite using graphite carbon nitride for use in food packaging
مجریان: علی احسانی
خلاصه روش اجرا: کربن نیترید گرافیتی به روش حرارت مستقیم پیش ماده ملامین سنتز خواهد شد. بمنظور اطمینان از سنتز کربن نیترید گرافیتی از آنالیزهای XRD، SEM و TEM استفاده خواهد شد. نانوکامپوزیت بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته حاوی کربن نیترید گرافیتی به روش ریخته¬گری تهیه خواهد شد. خواص مکانیکی، آنتی باکتریایی نانوکامپوزیت بمنظور ارزیابی قابلیت استفاده آن در بسته¬بندی مواد غذایی بررسی خواهد شد. بمنظور ارزیابی خواص مکانیکی، ابتداکامپوزیت آلژینات-نشاسته با ترکیب درصدهای مختلف سنتز و با بررسی استحکام کششی نمونه¬های سنتز شده بهترین ترکیب درصد کامپوزیت تعیین خواهد شد. سپس نانوکامپوزیت آلژینات-نشاسته با درصدهای مختلفی از کربن نیترید گرافیتی تهیه و استحکام کششی فیلم های آماده شده مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. پایداری حرارتی و نفوذپذیری به گاز نانوبیوکامپوزیت با خواص مکانیکی بهینه بررسی خواهد شد. همچنین فعالیت آنتی باکتریایی فیلم¬های نانوکامپوزیتی سنتز شده در برابر باکتری Staphylococcus aureus با روش "شمارش کلنی¬ها" مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از نرم افزار SPSS نسخه 18 برای آنالیز داده ها استفاده خواهد شد. برای مقایسه میانگین متغیرها بین درصدهای مختلف نانو ذره از آزمون ANOVA و برای مقایسه دو به دو گروه¬ها از آزمون توکی استفاده خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 60077 |
| عنوان فارسی طرح | بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و نفوذپذیری کامپوزیت بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته با استفاده از کربن نیترید گرافیتی جهت کاربرد در بسته بندی مواد غذایی |
| عنوان لاتین طرح | Improvement of mechanical, thermal and permeablity properties of alginate-starch biopolymers composite using graphite carbon nitride for use in food packaging |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | کیفیت و ایمنی غذا |
| نوع مطالعه | مطالعه مورد/شاهد ( Case - Control ) |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | امروزه توجه زیادی به استفاده از موادی در صنعت بسته بندی مواد غذایی شده است که سریعا در طبیعت تجزیه شده و بطور کامل مینرالیزه شوند. بیوپلیمرها از گزینه¬های مناسب هستند که به دلیل قدرت زیست تخریب پذیری بالا دوستدار محیط زیست هستند، تجدید پذیر بوده و مقدار آنها زیاد است. در میان همه بیوپلیمرها، رایجترین مورد استفاده جهت سنتز نانوکامپوزیت های زیستی جهت بسته بندی مواد غذایی، نشاسته و مشتقات آن است. نشاسته و مشتقات آن خوراکی بوده و جهت بسته بندی مواد غذایی کاملا ایمن هستند. مطالعات نشان داده اند که نشاسته به طور کامل زیست تخریب پذیر است و حتی زمانی که با اجزای زیست تخریب ناپذیر ترکیب می شود، محرک تخریب آنها نیز می باشد. بعلاوه سدی قوی در برابر نفوذ اکسیژن و دی اکسیدکربن هستند. اگرچه خصوصیات مکانیکی نشاسته باید با افزودن اجزای دیگری بهبود بخشیده شود. در مطالعه حاضر برای بهبود خواص نشاسته از ترکیب آن با آلژینات بصورت کامپوزیت استفاده خواهد شد. از سوی دیگر استفاده از نانوکامپوزیت ها مسیر مناسبی جهت افزایش خصوصیات مکانیکی و میزان نفوذپذیری بیوپلیمرها می باشد. در این راستا در پژوهش حاضر از g-C3N4 بعنوان پرکننده نانو بمنظور بهبود خواص مکانیکی و آنتی باکتریایی کامپوزیت نشاسته-آلژینات بعنوان متریال جهت استفاده در بسته بندی مواد غذایی استفاده خواهد شد. |
| اهداف اختصاصی | 1) سنتز نانوذرات کربن نیترید گرافیتی -2) ارزیابی خواص مکانیکی، حرارتی و نفوذ پذیری به گازها نانوکامپوزیت بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته سنتزشده حاوی کربن نیترید گرافیتی -3) بررسی خواص آنتی باکتریال نانوکامپوزیت بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته/کربن نیترید گرافیتی |
| چکیده انگلیسی طرح | Graphitic Carbon nitride will be synthesized via direct pyrolysis of the melamine precursor. XRD, SEM and TEM analyzes will be used to ensure the synthesis of graphitic carbon nitride. Alginate-starch composites containing graphitic carbon nitride will be prepared by casting. The mechanical and antibacterial properties of nanocomposites will be investigated to evaluate its applicability in food packaging. In order to evaluate the mechanical properties, the alginate-starch composite was first prepared by combining different percentages and by examining the tensile strength of the prepared samples, the best composite percent composition was determined. Then, the alginate-starch nanocomposite with different percentages of graphitic carbon nitride will be prepared and the tensile strength of the prepared films will be evaluated to achieve the optimal mechanical properties. Thermal stability and gas permeability of nanobiocomposites with optimum mechanical properties will be investigated. The antibacterial activity of prepared nanocomposite films will also be studied by "colony counting" method against Staphylococcus aureus. |
| کلمات کلیدی | بیوپلیمر: دستهای از مولکولهای پلیمری هستند که از منابع طبیعی استخراج میشوند. پلیساکاریدها نمونه مهمی از بیو پلیمرها هستند. نانوکامپوزیت: نانوکامپوزیت عبارت است از کامپوزیتی که حداقل یکی از اجزای تشکیل دهنده آن در ابعادی بین 1 تا 100 نانومتر باشد. کربن نیترید گرافیتی: خانواده¬ای از ترکیبات کربن نیترید با فرمول کلی C3N4 می¬باشد که از پلیمریزاسیون سیانامید یا ملامین سنتز می¬شود. |
| ذینفعان نتایج طرح | صنعت بسته بندی مواد غذایی در درجه اول و افراد جامعه از ذینفعان این مطالعه هستند. |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| میر سعید سید دراجی | همکار اصلی |
| وحید پناهی آذر | همکار اصلی |
| هدی دانشور | همکار اصلی |
| ندا موسوی | همکار اصلی |
| علی احسانی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| زهرا قاسم پور | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر کاربرد فیلم بسته بندی کامپوزیت تهیه شده با بیوپلیمرهای آلژینات-نشاسته و کربن نیترید گرافیتی در نگهداری مواد غذایی می تواند امکان پذیر باشد.متن خبر در سال های اخیر، تحقیقات در زمینه بسته بندی مواد غذایی بر توسعه بسته بندی های ضد میکروبی زیست تخریب پذیر با خواص مکانیکی برجسته متمرکز شده است. در تحقیق حاضر، نانوذرات نیترید کربن گرافیتی مس (g-C3N4) به عنوان تقویت کننده و عوامل ضد باکتری در ساخت فیلم نشاسته/سدیم آلژینات (NaAlg) برای کاربرد بسته بندی مواد غذایی استفاده شد. برای این منظور، g-C3N4 با درصد بارگذاری متفاوت مس سنتز شده و تأثیر نسبت نشاسته به NaAlg، درصد نانوذرات در ماتریس پلیمری و نوع نانوذرات (g-C3N4 و Cu-g-C3N4) بر روی خواص مکانیکی فیلم با استفاده از روش تاگوچی ارزیابی و بهینه سازی شد. بر اساس نتایج ANOVA، نسبت نشاسته به NaAlg با درصد مشارکت 59.17 درصد، مؤثرترین عامل در استحکام کششی نانوکامپوزیت بود. علاوه بر این، حلالیت فیلم نشاسته/NaAlg از (0.1 ± 7.5) × 10 × 13 kg/m s Pa به (0.1 ± 3.05) × 10 × 13 کیلوگرم بر متر در ثانیه پس از افزودن نانوذرات کاهش یافت. همچنین، نتایج نشان میدهد که Cu5%-g-C3N4 میتواند به طور موثری از رشد باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی جلوگیری کند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
