طراحی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز تقویت شده با عصاره زرشک و کاربرد آن به عنوان بسته بندی فعال
Design of chitin nanofiber / methylcellulose hybrid biopolymer reinforced with barberry extract and its application as active packaging
مجریان: محمود علیزاده ثانی
خلاصه روش اجرا: ابتدا مقدار 3 گرم از پودر متیل سلولز در آب مقطر حل می شود و به مدت 2 ساعت در دمای 60 درجه برای حل شدن کامل همزده می شود. در ادامه نانو فیبر کیتین در غلظت 1-3 درصد در آب مقطر تهیه می شود و برای پخش یکنواخت و کامل به مدت 2 ساعت عمل همزدن ادامه پیدا می کند. پس از آن برای افزایش خاصیت آنتی اکسیدانی از عصاره زرشک در غلظت 3 درصد وزنی/حجمی به محلول فیلم اصلی افزوده می شود. همچنین گلیسرول به مقدار ماده خشک متیل سلولز به محلول جهت مرطوب ساختن و بهبود خواص مکانیکی فیلم اضافه خواهد شد و در نهایت بیوپلیمر هیبریدی به روش قالب ریزی سنتز خواهد شد. پس از آماده شدن بیوپلیمر مورد نظر خصوصیات فیزیکی، شیمایی و آنتی اکسیدانی و ضد باکتریایی مورد ارزیابی قرار می گیرد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 64891 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز تقویت شده با عصاره زرشک و کاربرد آن به عنوان بسته بندی فعال |
| عنوان لاتین طرح | Design of chitin nanofiber / methylcellulose hybrid biopolymer reinforced with barberry extract and its application as active packaging |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | ارتقاء و امنیت غذایی |
| نوع مطالعه | |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 15 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | مواد بسته بندی طبیعی مواد غذایی را در برابر آسیب های مکانیکی ، مواد شیمیایی و فعالیت های میکروبیولوژیکی محافظت می کنند. بسته بندی نقش مهمی در حفظ ، توزیع و بازاریابی مواد غذایی با افزایش زمان ماندگاری مفید دارد(1). امروزه مصرف کنندگان از مشکلات زیست محیطی آگاه هستند. ترکیبات تخریب پذیر پلیمری جایگزین پلیمرهای مصنوعی برای بسته بندی مواد غذایی است ، زیرا آنها فراوان و تجدید پذیر هستند. علاوه بر این ، این پلیمرها تخریب پذیر و خوراکی هستند و امکان استفاده مستقیم به عنوان پوشش غذایی را دارند. آنها همچنین می توانند مانع مناسبی در برابر رطوبت ، اکسیژن و جابجایی املاح مواد غذایی را فراهم کنند (1, 2). در بین پلیمرهای طبیعی ، سلولز فراوان ترین منبع تجدید پذیر موجود را تشکیل می دهد. سلولز را می توان از چوب ، پنبه ، کنف و سایر مواد گیاهی جدا کرد. گیاهان بیش از ده میلیارد تن سلولز در سال در سطح جهان تولید می کنند و این پلی ساکارید را به بزرگترین منبع آلی کربن تبدیل می کنند. بنابراین سلولز یک منبع تقریباً غیرقابل اتمام مواد اولیه برای بسته بندی مواد غذایی است(2, 3). بیوکامپوزیت های طبیعی بر اساس منشاء آنها تقسیم می شوند که می توانند از گیاهان ، حیوانات یا مواد معدنی تشکیل شوند. تمام الیاف گیاهی از سلولز تشکیل شده اند در حالی که الیاف حیوانات از پروتئین (مو ، ابریشم و پشم) تشکیل شده اند. الیاف گیاهی شامل الیاف گزنه (یا ساقه) ، برگ یا الیاف سخت ، بذر ، میوه ، چوب ، کاه غلات و سایر الیاف است. در چند سال گذشته ، تعدادی از محققان در تحقیقات مربوط به ساخت الیاف از مواد طبیعی به عنوان اجزای پوشش برای مواد غذایی استفاده کردند. استفاده از چنین مواد در کامپوزیت ها به دلیل ارزان بودن نسبی ، توانایی بازیافت آنها و برای این واقعیت که می توانند از نظر قدرت در هر وزن از مواد به خوبی رقابت کنند افزایش یافته است(4). کیتین در طبیعت به صورت میکرو فیبرهای کریستالی مرتب شده تشکیل می شود که اجزای ساختاری را در اسکلت استخوان بندپایان یا دیواره های سلولی قارچ ها و مخمرها تشکیل می دهد (6, 7). در سخت پوستان ، کیتین به عنوان ماده فیبر جاسازی شده در مارپیچ پروتئینی شش رشته ای رخ می دهد. کیتین ممکن است سلولز با هیدروکسیل در موقعیت C-2 توسط یک گروه استامیدو در نظر گرفته شود(7). پلیمرهای کیتین آمینوپلی ساکاریدهای طبیعی با ساختارهای منحصر به فرد ، خواص چند بعدی ، عملکردهای بسیار پیشرفته و کاربردهای گسترده در زمینه های زیست پزشکی و صنایع غذایی هستند. کیتین نیز یکی دیگر از اجزای پوششی است که برای محافت حشرات استفاده می شود. تحقیقات نشان داده است که کیتین می تواند پوشش مناسبی برای ساخت الیاف باشد (7). ویژگی های مثبت کیتین این است که زیست سازگاری عالی و تجزیه پذیری خوبی دارد و با ایمنی زیست محیطی و سمیت کم با فعالیت های بیولوژیکی همه کاره از قبیل فعالیت ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی باعث شده تا برای توسعه بیشتر استفاده گردد (6). پلیمرهای طبیعی به دلیل تجزیه پذیری پذیری و قابلیت تغییر بالقوه در مقایسه با پلیمرهای مصنوعی مورد توجه بسیاری قرار گرفته و به عنوان مواد بسته بندی مواد غذایی مورد تحقیق قرار گرفته اند. این ماده در آب بسیار محلول است ، از نظر طبیعت تخریب پذیر ، خوراکی و غیر سمی است (8-10). این ماده می تواند ساختار دیواره سلولی را از طریق تعامل بین بار مثبت و منفی بر روی سطح سلول های باکتریایی از بین ببرد ، و منجر به مرگ سلولی و مهار آلاینده های میکروبی شود (9, 11). این پلیمر به دلیل خاصیت ضد باکتریایی با طیف گسترده و قابلیت تجزیه بیولوژیکی معمولاً به عنوان یک افزودنی غذایی ضد میکروبی مورد استفاده قرار می گیرد (9-11). زرشک (Berberis vulgaris) در غذاها استفاده می شود و از نظر خاصیت دارویی گزارش می شود. میزان رطوبت اولیه زرشک تقریبا 89٪ است ، اما پس از خشک شدن در دمای اتاق ، میزان رطوبت آنها به 12٪ کاهش می یابد. زرشک حاوی بربرین ، آلکالوئیدهای ایزوکینولین ، به عنوان ماده اصلی فعال است (12). زرشک بدون دانه دارای مواد غذایی و فواید دارویی است. به غیر از استفاده از زرشک خشک به عنوان چاشنی غذاها ، زرشک در تولید برخی مواد غذایی مانند سس ، ژله ، آب نبات ، کنسانتره ، آب میوه ، نوشیدنی های گازی ، مربا ، مارمالاد ، زرشک شربت ، پودر زرشک ، پولکی ، آب نبات عسل استفاده می شود. ، و رول میوه ای زرشک علاوه بر کاربردهای زرشک در طب سنتی ، آنتی هیستامین و آنتی کولینرژیک است و همچنین می تواند به عنوان آنتی اکسیدان عمل کند (12, 13). با این حال ، علیرغم ویژگی های منحصر بفرد متنوع این پلیمرهای طبیعی به دلیل خواص مکانیکی ضعیف و موانع حلالیت، بسیار محدود هستند. به منظور برطرف کردن این کاستی ها ، تلاشهای زیادی با وارد کردن دیگر ترکیبات و غلظت های مختلف از قبیل کیتوزان، کیتین و استفاده از انتی اکسیدان هایی مانند اسانس های گیاهی، زرشک و غیره در بیوپلیمرها باعث بهبود آن ها می شوند(1). بنابراین هدف از مطالعۀ حاضر طراحی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز تقویت شده با عصاره زرشک و کاربرد آن به عنوان بسته بندی فعال می باشد. |
| اهداف اختصاصی | سنتز بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز/عصاره زرشک -سنجش خصوصیات فیزیکی مکانیکی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز/عصاره زرشک -سنجش خصوصیات آنتی اکسیدانی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز/عصاره زرشک -سنجش خصوصیات ضد میکروبی بیوپلیمر هیبریدی نانوفیبرکیتین/متیل سلولز/عصاره زرشک |
| چکیده انگلیسی طرح | First, 3 g of methylcellulose powder is dissolved in distilled water and stirred for 2 hours at 60. C for complete dissolution. The chitin nanofibers are then prepared at a concentration of 1-3% in distilled water and stirred for 2 hours for uniform and complete distribution. Then, to increase the antioxidant properties of barberry extract in a concentration of 3% by w/ v, the main film solution is added. Also, glycerol will be added to the solution based on dry matter of methylcellulose to moisten and improve the mechanical properties of the film, and finally the hybrid biopolymer will be synthesized by casting method. After preparing the biopolymer, the physical, chemical, antioxidant and antibacterial properties are evaluated. |
| کلمات کلیدی | متیل سلولز: ترکیب پلی ساکاریدی است که از سلولز مشتق می شود و به دلیل خصوصیاتی همچون دردسترس بودن، سازگاری با محیط زیست، غیر سمی و خوراکی بودن در تهیه فیلم های خوراکی برای بسته بندی استفاده می شود. زرشک:زرشک نوعی میوه است که سرشار از ترکیبات انتی اکسیدانی و دارای ویژگی های عملکردی و سلامتی بخش می باشد. کیتین: ترکیب پلی ساکاریدی استخراج شده از سخت پوستان دریایی با خصوصیات منحصر به فرد از جمله عمل تغلیظ کننده، تشکیل دهنده پوشش ها و فیلم ها |
| ذینفعان نتایج طرح | صنعت/جامعه |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| محمود علیزاده ثانی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| میلاد توسلی | همکار اصلی |
| حامد همیشه کار | مجری دانشجویی(کمیته تحقیقات دانشجویی) |
| آرزو خضرلو | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر بسته بندی فعال نانوفیبرکیتین/متیل سلولز تقویت شده با عصاره زرشک نتایج قابل قبولی جهت ارائه در مقیاس نیمه صنعتی نشان داد.متن خبر اهمیت موضوع: امروزه، فیلم های بسته بندی خوراکی بر پایه مواد طبیعی به دلیل زیست تخریب پذیر بودن، می توانند راه حل امیدوارکننده ای برای حل مشکلات محیطی ناشی از پلیمرهای سنتزی باشد. این فیلمهای بسته بندی علاوه بر زیست تخریب پذیری و خصوصیات ممانعتی خوب در برابر گازها، از خواص مکانیکی و ممانعت کنندگی خوبی نسبت به بخار آب نیز برخوردار هستند.
خلاصه روش کار: در این طرح فیلم های بیونانوکامپوزیت فعال با استفاده از متیل سلولز, نانوفیبر کیتین و عصاره زرشک در غلظت های مختلف به روش اختلاط به حالت محلول تهیه شدند. پس از تهیه فیلم های بسته بندی خوراکی آزمون های فیزیکی و مورفولوژی و خواص ظاهری فیلم ها و نحوه بر هم کنش گرو های عاملی در ترکیبات مورد ارزیابی قرار گرفت. تا در نهایت و رسیدن به نتیجه مطلوب بتوان این نوع بسته بندی را به صنعت بسته بندی عرضه و پیشنهاد داد.
پیشنهاد کاربرد نتایج: از این فیلم های بسته بندی تجزیه پذیر برای کنترل و افزایش زمان ماندگاری مواد غذایی فسادپذیر در مقیاس خرده فروشی می توان استفاده کرد؛ چرا که هنوز در حال حاضر این فیلم ها قابلیت دوخت پذیری مناسب جهت استفاده در مقیاس صنعتی و فروشگاهی را ندارند، و با بهبود این ویژگی ها میتوان استفاده از آنها را در صنعت بسته بندی ارائه داد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
