طراحی و بررسی ویژگی های ضد میکروبی نانوکامپوزیت هیبریدی برپایه متیل سلولز/ ایزوله پروتئین سویا/ صمغ فارسی حاوی ذرات نقره
Fabrication and characterization of antimicrobial hybrid nanocomposite based on methylcellulose/soy protein isolate / (Persian) zedo gum containing silver particles
مجریان: علی احسانی
خلاصه روش اجرا: در این مطالعه ابتدا سنتز نانوفیبر بیوکامپوزیت به روش قالب ریزی انجام می شود و پس از آن آزمون های مرتبط با خصوصیات نانوفیبر کامپوزیت مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. بدین منظور ابتدا محلول نانوفیبر های متیل سلولز در غلظت 3 درصد و پروتئین ایزوله سویا در غلظت های زیر 5 درصد در آب مقطر تهیه شده و با یکدیگر در نسبت های مشخص مخلوط می شوند. سپس به مدت 30 دقیقه در دمای 65 درجه حرارت دهی در بن ماری انجام شده و در نهایت 0.3 گرم گلیسرول به عنوان نرم کننده اضافه می شود و محلول نانوفیبر حاصل به روش قالب ریزی در دمای اتاق به مدت 48 ساعت خشک خواهد شد. سپس نانو ذرات نقره به روش امولسیونی تهیه و به محلول نانوفیبر شاهد افزوده شده و به روش قالب ریزی در دمای اتاق خشک می شوند. پس از آماده سازی نانوفیبر های موردنظر، خواص فیزیکومکانیکی، ریز ساختاری، خواص حرارتی و ضد میکروبی با استفاده از عکس برداری SEM و XRD ,AFM, TGA, EDS ,FTIR ، حساسیت به رطوبت ( نفوذ پذیری نسبت به بخار آب, درصد حلالیت, محتوای رطوبتی) و شفافیت ارزیابی خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 64595 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی و بررسی ویژگی های ضد میکروبی نانوکامپوزیت هیبریدی برپایه متیل سلولز/ ایزوله پروتئین سویا/ صمغ فارسی حاوی ذرات نقره |
| عنوان لاتین طرح | Fabrication and characterization of antimicrobial hybrid nanocomposite based on methylcellulose/soy protein isolate / (Persian) zedo gum containing silver particles |
| نوع طرح | گرنت پژوهشی |
| اولویت طرح | کنترل کیفیت مواد خوراکی و آشامیدنی |
| نوع مطالعه | مطالعات علوم پایه (Experimental) |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | توسعه روزافزون صنایع پتروشیمی و پیشرفت سریع تکنولوژی های مربوط به تولید پلاستیکهای صنعتی موجب کاربرد هرچه بیشتر آنها در صنایع بسته بندی و به خصوص بسته بندیهای ویژه مواد غذایی گشته است [1]. همچنین، استفاده از پلاستیک های 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 نانوفیبر 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 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 نانوفیبر هستند. ترکیب با پلیمر های زیست تخریب پذیر با خواص مکانیکی بالا مانند متیل سلولز و افزودن پرکننده هایی با حداقل یک بعد در مقیاس نانو (نانوذرات) می تواند راه حل های مناسبی برای برطرف کردن این مشکلات باشد. مشتقات سلولز مانند متیل و اتیل سلولز و صمغ ها از جمله صمغ فارسی، به دلیل مقاومت بسیار مناسب در برابر بخار آب و آروما باعث استفاده از آنها در صنعت بسته بندی شده است. از آنجا که اکثر کربوهیدرات ها استحکام مکانیکی مطلوبی را نشان می دهند در حال حاضر به عنوان لایه ای از بسته بندی های چند لایه و کپسول های دارویی استفاده می شوند. متیل سلولز و صمغ فارسی به دلیل ماهیت قطبی، در کامپوزیت های حاوی پلیمرهای طبیعی به راحتی آمیخته می شوند و قابلیت تشکیل نانوفیبر های زیست تخریب پذیر مناسبی را دارا می باشند. 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 مانند نقره علاوه بر تقویت خواص فیزیکی پلیمر، می توانند دارای فعالیت ضد میکروبی نیز باشند. نانو ذرات 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؛ لذا هدف از مطالعۀ حاضر طراحی نانوفیبر های فعال بیوکامپوزیتی برپایۀ پلیمر بررسی ویژگی های ضد میکروبی نانوکامپوزیت هیبریدی برپایه متیل سلولز/ ایزوله پروتئین سویا/ صمغ فارسی حاوی ذرات نقره است. تا در صورت رسیدن به نتیجه مطلوب، راهکاری مناسب و سالم برای افزایش ماندگاری و بهبود شرایط محصولات غذایی ارائه دهیم. |
| اهداف اختصاصی | تولید نانوکامپوزیت هیبریدی با استفاده از مواد بیوپلیمری شامل متیل سلولز/ ایزوله پروتئین سویا/ صمغ فارسی حاوی ذرات نقره -ارزیابی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نانوفیبر های بیوکامپوزیت سنتز شده -تعیین اثرات ضدمیکروبی نانوفیبر بیوکامپوزیت با استفاده از روش انتشار آگار |
| چکیده انگلیسی طرح | In this study, the synthesis of biocomposite film is first done by the casting method and then the tests related to the properties of the composite film will be evaluated. For this purpose, methyl cellulose films were first dissolved in 3% and soybean protein at concentrations below 5% in distilled water and mixed together at specific ratios. Then at 65 ° C for 30 min in water bach, finally 0.3 g of glycerol is added as the plasticizer and the resulting film solution will be dried at room temperature for 48 hours. The silver nanoparticles are then emulsified and added to the control film solution and dried at room temperature by casting method. After preparation of the desired films, physicomechanical, microstructural, thermal and antimicrobial properties using SEM and XRD, AFM, TGA, EDS, FTIR, moisture sensitivity (water vapor permeability, solubility percentage, Moisture content) and transparency will be evaluated. |
| کلمات کلیدی | الکتروریسی: الکتروریسی فرایندی است که در آن نانوالیاف پلیمری با اعمال یک میدان الکترواستاتیکی به محلول یا مذاب پلیمری به دست میآیند.در واقع الکتروریسی متکی بر الکتروهیدرودینامیک یک قطره پلیمری در یک میدان مغناطیسی قوی است. پلیمرهای طبیعی زیست تخریب پذیر: ترکیبی از بیو پلیمرهای متیل سلولز/ پروتئین ایزوله سویا/ صمغ فارسی (48-51). ارزیابی میکروبی: شاخصی است که برای ارزیابی وضعیت نگهداری مواد غذایی استفاده می¬شود (27, 55-57). 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, 50, 52, 53). 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. همچنین نحوه برهمکنش بین گروههای عاملی تصاویر میکروسکوپ الکترونی و روش طیف سنجی مادون قرمز از نانوفیبر ها تهیه میگردد (48, 50, 52, 53). 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, 50, 52, 53). AFM (Atomic force microscopy) : میکروسکوپ های نیروی اتمی(AFM)، دسته گسترده ای از تجهیزات شناسایی در مقیاس نانو با عنوان میکروسکوپ های نیرویی را به خود اختصاص داده اند (48, 50, 52, 53). TGA(Termogravimetry Analyses)/DSC(Differential Scanning Callorimetry): پروفایل و 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, 50, 52, 53). EDS maping(Energy dipersive X-ray spectrometry): الگوی توزیع مواد تشکیل دهنده نانوفیبر بیوپلیمری و تعیین غلظت هر یک از مواد در ماتریکس نانو فیبر. خواص رطوبتی: تعیین مقاومت و یا حساسیت نانوفیبر های بیوپلیمری با استفاده از تعیین میزان حلالیت در آب و تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب. خواص مکانیکی: تعیین مقاومت نانوفیبرهای بیوپلیمری در مقابل نیروهای خارجی ناشی از کشش با استفاده از تست های Tensile strength، Elongation at break |
| ذینفعان نتایج طرح | صنعت.جامعه |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| محمود علیزاده ثانی | همکار اصلی |
| میلاد توسلی | همکار اصلی |
| علی احسانی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| آرزو خضرلو | همکار اصلی |
| حسین آهنگری زاویه | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر ساخت بسته بندی فعال بر اساس ایزوله پروتئین سویا، صمغ فارسی همراه با نانوذرات نقره قابلیت افزایش طول عمر ماندگاری محصولات غذایی را دارد.متن خبر اهمیت موضوع: انواع مواد سازگار با محیط زیست، از جمله مواد حیوانی، گیاهی و میکروبی، می توانند برای جایگزینی پلاستیک در ساخت فیلم های بسته بندی استفاده شوند. از این موارد پروتئین های سویا مواد تشکیل دهنده فیلم با پایه گیاهی هستند که محصول جانبی پالایش روغن سویا می باشند. از آنجایی که پروتئین های سویا فراوان، غیر سمی، مقرون به صرفه، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر است، به طور گسترده ای از پتانسیل آن در بسته بندی مواد غذایی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین صمغ فارسی یک هیدروکلوئید آنیونی با مقدار کمی ماهیت پروتئینی است که به طور طبیعی توسط درختان بادام که بهصورت وحشی در جنگلهای ایران رشد میکنند، تولید میشود. به دلیل ارزان بودن، ظرفیت جذب آب خوب و خواص امولسیون کنندگی این صمغ، کاربردهای را در تشکیل فیلم های بسته بندی پیدا کرده است.
دستاوردها و یافته ها: نتایج ما نشان میدهد که یک تعامل قوی بین پروتئین سویا، صمغ فارسی و نانوذرات نقره در فیلمها وجود داشت، که نشان میدهد. به طور کلی، فیلم های فعال زیست تخریب پذیر توسعه یافته در این مطالعه می تواند برای استفاده به عنوان مواد بسته بندی سازگار با محیط زیست در صنایع غذایی مناسب باشند. |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
