طراحی نانوبیوکامپوزیت بر پایۀ پلی وینیل الکل-ژلاتین-زئولیت 4A حاوی نانوذرات فلزی ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) و کاربرد آن برای افزایش ماندگاری میگو
Design of bio nano composite based on polyvinyl alcohol-gelatin-zeolite 4A containing metal nano particles (Titanium dioxide and Zinc oxide) and its application for increasing the shelf life of shrimp
مجریان: علی احسانی
خلاصه روش اجرا: 1) سنتز زئولیت های حاوی نانوذرات از روش تبادل یونی برای اماده سازی زئولیت استفاده می شود. ابتدا سوسپانسونی از زئولیت تهیه خواهد شد و محلولی با غلظت مشخصی از نانو ذرات ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) به آن افزوده می شود، بعد از عمل تبادل یونی عمل جداسازی توسط سانتریفوژ انجام شده و محلول در دمای اتاق خشک می شود و نهایتا در داخل کوره با دمای550 درجه سانتی گراد کلسینه می شود و نانو کامپوزیت حاوی زئولیت و نانو ذرات ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) سنتز می شود. به منظور افزودن محلول پلیمری پلی وینیل الکل و ژلاتین به نانو زئولیت حاوی دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی، غلظتهای مشخص از نانو زئولیت دی اکسید تیتانیوم و اکسیدروی را به محلول پلیمری پلی وینیل الکل و ژلاتین اضافه میکنیم و سپس به مدت 1 ساعت به همراه همزن مغناطیسی بر روی هیتر برقی با دمای 95 درجه سانتی گراد آن را کاملا مخلوط کرده، در نهایت 30 درصد ماده خشک گلیسرول می افزاییم و سپس سوسپانسیون تهیه شده را در پلیت ریخته و خشک میکنیم ، در نهایت فیلم های تهیه شده را از طریق دوخت حرارتی به صورت بسته بندی مناسب میگو درآورده. در نتیجه بسته بندی جدیدی با استفاده مواد پلیمری ( ژلاتین-پلی وینیل الکل) و زئولیت 4A به همراه نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی به تنهایی و همچنین به صورت ترکیب با یکدیگر ( دی اکسید تیتانیوم- اکسید روی) و به روش قالب ریزی (کاستینگ) تهیه خواهند شد. 2) ارزیابی: خواص فیزیکومکانیکی، ریز ساختاری و ضد میکروبی: بر روی بسته¬بندی¬های تهیه شده، آزمون کشش، خصوصیات شکل شناختی و توزیع نانو ذرات با استفاده از عکس برداری SEM XRD,TEM ,AFM, EDX, و بررسی پیوندها توسط ,FTIR خواص حرارتی توسط DSC ، حساسیت به رطوبت ( نفوذ پذیری نسبت به گازها, درصد حلالیت, محتوای رطوبتی)،، شفافیت فیلم ها و میزان مهاجرت نانو ذرات در زئولیت توسط اسپکتروسکوپی جذب اتمی الکتروترمال، میزان مهاجرت نانوذرات در بسته بندی از طریق ICP MASS و خواص ضد میکروبی (شمارش کلی باکتری-های مزوفیل هوازی, شمارش سودوموناس¬ها و شمارش انتروباکتریاسه و شوانلا) ارزیابی خواهد شد. 3) پس از تهیه بسته¬بندی و انتخاب بهترین نمونه از نظر فعالیت ضد میکروبی و خواص فیزیکومکانیکی ، نمونه های میگو را در آن بسته¬بندی کرده و نمونه ها در دمای یخچال به مدت 15 روز نگهداری خواهند شد. پس از مدت ذکر شده ارزیابی¬های میکروبی با استفاده از شمارش باکتری¬های سرما دوست سودوموناس، شمارش کلی باکتری¬های مزوفیل هوازی، شوانلا و انتروباکتریاسه انجام خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 61144 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی نانوبیوکامپوزیت بر پایۀ پلی وینیل الکل-ژلاتین-زئولیت 4A حاوی نانوذرات فلزی ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) و کاربرد آن برای افزایش ماندگاری میگو |
| عنوان لاتین طرح | Design of bio nano composite based on polyvinyl alcohol-gelatin-zeolite 4A containing metal nano particles (Titanium dioxide and Zinc oxide) and its application for increasing the shelf life of shrimp |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | اطلاعات سلامت (health information) |
| نوع مطالعه | مطالعه مورد/شاهد ( Case - Control ) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | دکتری تخصصی PhD |
| مدت اجرا - ماه | 24 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | در طی دهه های اخیر، استفاده از پلاستیک ها ی سنتزی در بسته بندی مواد غذایی رو به افزایش بوده است. هزینه-های پایین تولید، نوآوری های روز افزون تکنولوژیکی و خواص خوب و قابلیت های بالای فیلم های پلاستیکی آنها را برای کاربرد در بسته بندی مواد غذایی مناسب می سازد. ولی، اغلب پلاستیک های سنتزی از دو عیب مهم برخوردارند: 1) زیست تخریب پذیری ضعیف آنها سبب انباشت گستردۀ زباله های پلاستیکی در محیط زیست می شود؛ 2) مهاجرت اجزای سمی و موتان زا از پلاستیک ها به داخل مواد غذایی، موجب به خطر افتادن ایمنی مواد غذایی می شود. استفاده از بیوپلیمرها که اولا قابلیت زیست تخریب پذیری بالایی دارند و ثانیاً مواد ایمن تری به شمار می آیند، می-توانند جایگزینی مناسب برای پلیمرهای سنتزی باشند. بیوپلیمرهای پروتئینی مختلفی شامل ژلاتین، پروتئین ذرت، گلوتن گندم و پروتئین سویا، کازئین و پروتئین آب پنیر دارای ویژگی های تشکیل فیلم هستند. ژلاتین دارای قابلیت تشکیل ژل و افزایش ویسکوزیته بوده و فاقد بو و رنگ، دارای شفافیت بالا، قیمت کم و همچنین خصوصیات عملکردی منحصر به فرد می باشد که قابلیت استفاده از این منبع را به عنوان ماده اولیۀ تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر، افزایش می دهد. فیلم های ژلاتینی علی رغم برخورداری از ویژگی های بازدارندگی خوب در برابر اکسیژن، فاقد خواص مکانیکی و بازدارندگی مناسب در برابر آب هستند که کاربردهای آن را محدود می سازد. ترکیب با پلیمر های زیست تخریب پذیر با خواص مکانیکی بالا مانند پلی وینیل الکل و افزودن پرکننده هایی با حداقل یک بعد در مقیاس نانو (نانوذرات) می تواند راه حل های مناسبی برای برطرف کردن این مشکلات باشد. پلی وینیل الکل، پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومر وینیل استات به پلی وینیل استات و سپس هیدرولیز آن به پلی وینیل الکل تولید می شود. پلی وینیل الکل استحکام مکانیکی مطلوبی را نشان می دهد و در حال حاضر به عنوان لایه ای از بسته بندی های چند لایه و کپسول های دارویی استفاده می شود. پلی وینیل الکل به دلیل ماهیت قطبی، در کامپوزیت های حاوی پلیمرهای طبیعی به راحتی آمیخته می شود. تکنولوژی بسته بندی فعال یکی از روش های نسبتاً نوین نگهداری مواد غذایی محسوب می گردد و نوعی بسته بندی است که می تواند شرایط بسته را با هدف افزایش عمر انبارمانی و بهبود ایمنی یا ویژگیهای حسی تغییر دهد. بسته بندی های فعال، علاوه بر داشتن خواص مواد بسته بندی متداول، به علت دارا بودن ترکیباتی که می توانند فساد مواد غذایی را به تعویق اندازند امکان تولید فراورده های غذایی ایمن تر با عمر انبارمانی بیشتر را فراهم می کنند. با توجه به اینکه مهمترین دلیل فساد میکروبی بسیاری از فرآورده های غذایی رشد میکروبی بر سطح آنهاست و از سویی تماس لیپیدها با اکسیژن برای انجام واکنش های اکسیداسیون عمدتاً در سطح صورت می گیرد، استفاده از این نوع بسته بندی می تواند بسیار موثر باشد. برخی از نانو ذرات مانند نانوذرات فلزی، علاوه بر تقویت خواص فیزیکی پلیمر، می توانند دارای فعالیت ضدمیکروبی نیز باشند. نانو ذرات اکسیدهای فلزی مانند دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی بصورت بالقوه می توانند برای افزایش زمان ماندگاری مواد غذایی، به ویژه فرآورده های گوشتی و دریایی که به صورت فرآوری نشده نگهداری می شوند، به کار روند. اکسیدهای فلزی نسبت به مواد ضد میکروبی آلی متداول، دارای مزیت های متعددی هستند که مهمترین آنها عبارتند از: 1) مقاومت بالا به شرایط فراوری مانند دما و فشار بالا ؛ 2) عدم مقاوم شدن میکروب ها؛ 3) موثر بودن در غلظت های پایین؛ 4) جنبه های تغذیه ای برخی از آنها (مواد معدنی طبیعی) فرآورده های دریایی به عنوان مواد غذایی پروتئینی نقش مهمی در رژیم غذایی دارا می باشند. آنها به علت دارا بودن ترکیبات مغذی مختلف، محیط مناسبی برای رشد میکروبی محسوب می گردند بنابراین لازم است که تدابیر مضاعفی برای ایمنی آنها صورت گیرد. به علاوه رشد باکتری های مولد فساد مانند گونه های سودوموناس، انتروباکتریاسه و باکتری های اسید لاکتیک معمولاً سبب ایجاد تغییرات نامطلوب در ویژگیهای حسی آنها و فساد میکروبی میگردد. همچنین لیپیدهای فرآورده های دریایی نسبت به اکسیداسیون بسیار حساس می باشند و این امر خود موجب افزایش ضایعات این فراورده ها میگردد بنابراین به کارگیری روش های موثر در جهت افزایش زمان ماندگاری و کاهش ضایعات این فراورده های پروتئینی پرمصرف و فسادپذیر بسیار حائز اهمیت به نظر می رسد. لذا هدف از مطالعۀ حاضر طراحی فیلم های فعال نانو بیوکامپوزیتی برپایۀ پلیمر ژلاتین-پلی وینیل الکل با استفاده از زئولیت 4A و نانو ذرات اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم برای افزایش ماندگاری و بهبود شاخص های کیفی میگو در یخچال است. تا در صورت رسیدن به نتیجه مطلوب، راه کاری مناسب و سالم برای افزایش ماندگاری و بهبود شرایط محصولات دریایی ارائه دهیم. |
| اهداف اختصاصی | سنتز زئولیت 4A دارای نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی و بررسی نحوه توزیع نانو ذرات در زئولیت از طریق ساختارهای شیمایی -بررسی خواص آنتی میکروبی زئولیت 4A دارای نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی -تهیه نانوکامپوزیت های بر پایه پلی وینیل الکل، ژلاتین از زئولیت 4A حاوی دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی و بررسی خواص فیزیکومکانیکی آن ها -بررسی خواص ضد میکروبی بسته بندی حاوی نانوبیوکامپوزیت بر پایۀ محلول پلی وینیل الکل-ژلاتین و زئولیت 4A و غلظت­ های بهینه نانو ذرات اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم بر روی شاخص های کیفی میگو بسته بندی شده در یخچال -بررسی ویژگی های حسی میگوی بسته بندی شده با نانوبیوکامپوزیت بر پایۀ محلول پلی وینیل الکل-ژلاتین و زئولیت 4A و غلظت­ های بهینه نانو ذرات اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم |
| چکیده انگلیسی طرح | 1) سنتز زئولیت های حاوی نانوذرات از روش تبادل یونی برای اماده سازی زئولیت استفاده می شود. ابتدا سوسپانسونی از زئولیت تهیه خواهد شد و محلولی با غلظت مشخصی از نانو ذرات ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) به آن افزوده می شود، بعد از عمل تبادل یونی عمل جداسازی توسط سانتریفوژ انجام شده و محلول در دمای اتاق خشک می شود و نهایتا در داخل کوره با دمای550 درجه سانتی گراد کلسینه می شود و نانو کامپوزیت حاوی زئولیت و نانو ذرات ( دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی) سنتز می شود. به منظور افزودن محلول پلیمری پلی وینیل الکل و ژلاتین به نانو زئولیت حاوی دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی، غلظتهای مشخص از نانو زئولیت دی اکسید تیتانیوم و اکسیدروی را به محلول پلیمری پلی وینیل الکل و ژلاتین اضافه میکنیم و سپس به مدت 1 ساعت به همراه همزن مغناطیسی بر روی هیتر برقی با دمای 95 درجه سانتی گراد آن را کاملا مخلوط کرده، در نهایت 30 درصد ماده خشک گلیسرول می افزاییم و سپس سوسپانسیون تهیه شده را در پلیت ریخته و خشک میکنیم ، در نهایت فیلم های تهیه شده را از طریق دوخت حرارتی به صورت بسته بندی مناسب میگو درآورده. در نتیجه بسته بندی جدیدی با استفاده مواد پلیمری ( ژلاتین-پلی وینیل الکل) و زئولیت 4A به همراه نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی به تنهایی و همچنین به صورت ترکیب با یکدیگر ( دی اکسید تیتانیوم- اکسید روی) و به روش قالب ریزی (کاستینگ) تهیه خواهند شد. 2) ارزیابی: خواص فیزیکومکانیکی، ریز ساختاری و ضد میکروبی: بر روی بسته¬بندی¬های تهیه شده، آزمون کشش، خصوصیات شکل شناختی و توزیع نانو ذرات با استفاده از عکس برداری SEM XRD,TEM ,AFM, EDX, و بررسی پیوندها توسط ,FTIR خواص حرارتی توسط DSC ، حساسیت به رطوبت ( نفوذ پذیری نسبت به گازها, درصد حلالیت, محتوای رطوبتی)،، شفافیت فیلم ها و میزان مهاجرت نانو ذرات در زئولیت توسط اسپکتروسکوپی جذب اتمی الکتروترمال، میزان مهاجرت نانوذرات در بسته بندی از طریق ICP MASS و خواص ضد میکروبی (شمارش کلی باکتری-های مزوفیل هوازی, شمارش سودوموناس¬ها و شمارش انتروباکتریاسه و شوانلا) ارزیابی خواهد شد. 3) پس از تهیه بسته¬بندی و انتخاب بهترین نمونه از نظر فعالیت ضد میکروبی و خواص فیزیکومکانیکی ، نمونه های میگو را در آن بسته¬بندی کرده و نمونه ها در دمای یخچال به مدت 15 روز نگهداری خواهند شد. پس از مدت ذکر شده ارزیابی¬های میکروبی با استفاده از شمارش باکتری¬های سرما دوست سودوموناس، شمارش کلی باکتری¬های مزوفیل هوازی، شوانلا و انتروباکتریاسه انجام خواهد شد. |
| کلمات کلیدی | زئولیت: زئولیت¬ها نانوساختارهای متخلخل بلورین (کریستالی) با اندازه منافذ در حدود 3 تا 15 درجه است، و ساختار زئولیت ها شامل چهار ضلعی های SiO4 و AlO4 است که شبکه ای از کانال ها و حفره ها را تشکیل می دهند [12]. SEM (Scanning electron microscope) : میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکسبرداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۵۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی کمتر از ۱ تا ۲۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد [48, 49]. TEM( Transmission electron microscopy): میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM، نوعی میکروسکوپ الکتورنی است، که در آن پروتویی از الکترونها از یک نمونه فوق العاده نازک عبور میکند و در اثر تعامل الکترونهای عبوری با نمونه تصویر تشکیل میشود [48, 49]. AFM (Atomic force microscopy): میکروسکوپ نیروهای اتمی یا AFM، دسته گسترده ایی از تجهیزات شناسایی در مقیاس نانو با عنوان میکروسکوپ های نوری را به خود اختصاص داده اند [48, 49]. FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) : یک تکنیک اندازهگیری است که به وسیله¬ی آن، بر اساس اندازهگیری همدوسی منبع تابشی، طیف بدست میآید. که در این عمل از اندازهگیریهای قلمروی زمانی و فضایی تابشهای الکترو مغناطیسی استفاده میشود [48, 49]. XRD(X-ray powder diffraction) : پراش اشعه ایکس یا همان XRD تکنیکی قدیمی و پرکابرد در بررسی خصوصیات کریستالها میباشد. در این روش از پراش اشعه ایکس توسط نمونه جهت بررسی ویژگیهای نمونه استفاده میشود [48, 49]. DSC(Differential Scanning Callorimetry): تجزیه حرارتی، روش تجزیه ای است که در آن ماده تحت یک برنامه دمایی کنترل شده قرار می¬گیرد و خاصیت فیزیکی ماده یا محصولات واکنش به صورت تابعی از دما رسم می شوند [48, 49]. EDX( Energy-dispersive X-ray spectroscopy) انرژی پراکنش اشعه ایکس یک روش تحلیلی است که برای تجزیه و تحلیل ساختاری یا خصوصیات شیمیایی یک نمونه به کار میرود. این روش بر بررسی بر هم کنش بین یک منبع برانگیختگی پرتو ایکس و یک نمونه متکی است [50]. |
| ذینفعان نتایج طرح | در صورت اتمام طرح و طراحی بیونانوکامپوزیت مذکور جهت افزایش ماندگاری میگو در یخچال اولین ذینفعان آن صاحبان صنایع می باشند که طراحی این بسته بندی راه کاری جدید در صنعت بسته بندی می باشد و دومین ذینفعان آن مصرف کننده های مواد غذایی هستند که در صورت استفاده از این بسته بندی می تواند محصولات دریایی از جمله میگو را بدون منجمد کردن در یخچال به صورت سالم نگه داری کنند |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| علی احسانی | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| مریم عزیزی لعل آبادی | دانشجوی مالک پایان نامه |
| بابک قنبرزاده | مشاور |
| بهارک دیوبند | مشاور |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر طراحی وساخت بسته بندی زیست تخریب پذیر نانو اکتیو منجر به افزایش ماندگاری میگو ی تازه در دمای یخچالی گردید.متن خبر با توجه به استفاده از پلاستیکهای سنتزی در بسته بندی مواد غذایی و با توجه به مسئله زیست تخریب پذیری ضعیف و انباشت آن ها باعث تولید گستردۀ زبالههای پلاستیکی در محیط زیست میشود.
با توجه به استفاده از پلیمرهای سنتزی و طبیعی در این طرح، می توان ادعا کرد که یک بسته بندی زیست تخریب پذیر تولید شد. استفاده از نانو ذرات در بسته بندی فوق باعث گردید که بسته بندی خاصیت ضد میکروبی داشته و ماندگاری میگو در یخچال را به صورت تازه افزایش دهد. این بسته بندی نانو فعال تهیه شده یکی از روشهای نسبتاً نوین نگهداری مواد غذایی محسوب میگردد و نوعی بسته بندی است که میتواند شرایط ماده غذایی بسته بندی شده را با هدف افزایش عمر انبارمانی و بهبود ایمنی و ویژگیهای حسی تغییر دهد.
استفاده ترکیبی از بیوپلیمرها به همراه پلیمرهای سنتزی، اولا قابلیت زیست تخریب پذیری را افزایش می دهد و ثانیاً گامی مثبت در جهت کاهش آلودگی محیط زیست می باشد. به متخصصان غذایی و همچنین صایع غذایی پیشنهاد می شوداستفاده از این بسته بندی ها را در موا د غذایی مختلف از جمله در فرآورده های دریایی را بیشتر بررسی و بصورت صنعتی از آنها استفاده نمایند. |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر 11111111111111111111111111111111111111متن خبر 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
