طراحی اندیکاتورهای هوشمند حساس به pH بر پایه رنگدانه های طبیعی به منظور کاربرد در کنترل کیفیت و ایمنی مواد غذایی
Design of intelligent pH-sensitive indicators based on natural pigments for use in food quality control and safety
مجریان: علی احسانی
خلاصه روش اجرا: محلول فیلم های ژلاتین و نانو فیبر کیتین در غلظت سه درصد به ترتیب در آب مقطر و اسید استیک 1 درصد تهیه شده و با یکدیگر مخلوط می شوند این عمل به مدت دو ساعت و با ایجاد حرارت 60 درجه سانتی گراد انجام می پذیرد. سپس به مدت 30 دقیقه در دمای 65 درجه حرارت دهی در بن ماری انجام شده و در نهایت گلیسرول به نسبت ماده خشک ژلاتین به عنوان نرم کننده اضافه می شود. برای انجام خاصیت آنتی اکسیدانی و بررسی تغییرات رنگ اندیکاتور مورد نظر از عصاره زرشک و زعفران استفاده می شود و به محلول فیلم شاهد افزوده شده و محلول فیلم ها به روش قالب ریزی در دمای اتاق خشک خواهد شد.خواص فیزیکومکانیکی، ریز ساختاری، خواص حرارتی با استفاده از عکس برداری SEM , TGA, FTIR ، XRD , آنتی اکسیدانی, حساسیت به رطوبت ( نفوذ پذیری نسبت به بخار آب, درصد حلالیت, محتوای رطوبتی) وشفافیت ارزیابی خواهد شد. همچنین اندیکاتور هوشمند حساس به pH در محلول های مختلف بافر با pH های مختلف به منظور بررسی تغییرات رنگ آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. درنهایت اندیکاتور سنتز شده به منظور بررسی قابلیت کاربرد آن بر روی نمونه های ماهی مورد استفاده قرار می گیرد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 66418 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی اندیکاتورهای هوشمند حساس به pH بر پایه رنگدانه های طبیعی به منظور کاربرد در کنترل کیفیت و ایمنی مواد غذایی |
| عنوان لاتین طرح | Design of intelligent pH-sensitive indicators based on natural pigments for use in food quality control and safety |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | ارتقاء و امنیت غذایی |
| 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 | تغییرات در سلیقه های مصرف کننده منجر به نوآوری و تحولات فناوری های جدید بسته بندی شده است. "بسته بندی هوشمند" یک اصطلاح گسترده است که طیف وسیعی از مفاهیم بسته بندی جدید را شامل می شود ، که بیشتر آنها را می توان در یکی از دو دسته اصلی قرار داد: بسته بندی فعال و بسته بندی هوشمند. بسته بندی مواد غذایی بصورت هوشمند می تواند تغییرات در محیط بسته بندی مواد غذایی را نشان دهد مصرف کنندگان با ارائه اطلاعات در مورد کیفیت مواد غذایی در طول ذخیره سازی، نگهداری و حمل و نقل از وضعیت محصول آگاه باشند. همچنین در بحث بسته بندی های هوشمند بیشتر موارد شکل ظاهری فیلم از قبیل تغییرات رنگ که با رنگدانه های طبیعی و مصنوعی استفاده شده، سرو کار دارد. به خصوص ، شاخص های pH رنگ سنج به دلیل راحتی آن در استفاده و هزینه کم در بسته بندی هوشمند مواد غذایی کاربرد دارد(1, 2). بسته بندی فعال به عنوان مواردی تعریف شده است که باعث می شود شرایط مواد غذایی بسته بندی شده برای افزایش ماندگاری یا بهبود کیفیت ایمنی یا حسی که کیفیت آن را حفظ می کند ، در حالی که موارد هوشمند آنهایی را که نظارت بر وضعیت غذاهای بسته بندی شده دارند برای ارائه اطلاعات در مورد کیفیت آنها ارائه می دهند. به عبارتی تولید کنندگان ، خرده فروشان یا مصرف کنندگان را از وضعیت بسته بندی آگاه می کند(3). در مطالعات قبلی، فیلم های مبتنی بر ژلاتین که قادر به ایجاد تغییرات در محیط pH اطراف هستند با اضافه کردن شاخص های مبتنی بر اسید شناخته شده از قبیل متیل نارنجی ، قرمز خنثی و برموسروزول سبز به فرمولاسیون تهیه شدند. این شاخص ها به عنوان سیستم های مدل برای آزمایش اینکه پروتئین هایی که می توانند به عنوان سیستم بافر عمل کنند ، به دلیل وجود گروه های جانبی قابل زنجیره ای ، به فیلم ها اجازه می دهند در تماس با محیط های گازی ، مایع و نیمه جامد با pH متفاوت ، تغییر دهند. شواهد نشان می دهد که ماتریس پروتئین در تغییر رنگ احتمالی شاخص های بر پایه اسید و این واقعیت که فیلم ها می توانند رنگ خود را مطابق با pH محیط تغییر دهند ، دخالت نمی کنند ، به دنبال یافتن رنگهای خوراکی (Food grade) که می توانند جایگزین این رنگ های مصنوعی شوند به منظور توسعه بهتر استفاده می کنند. مواد بسته بندی مواد غذایی قادر به تغییرات pH در شرایط های مختلف می باشد (3). برای بهبود خواص فیلم و خواص مواد غذایی بسته بندی شده ، عصاره های گیاهی را می توان به فیلم های بیوپلیمر اضافه کرد. دلیل اصلی استفاده از عصاره ها این است که عصاره ها مقدار زیادی ترکیبات پلی فنول دارند و خاصیت آنتی اکسیدانی بالایی دارند. فیلمهای خوراکی از پلیمرهای طبیعی ساخته شده اند که می توانند پروتئین ، پلی ساکارید یا لیپید باشند [5]. کاربرد عصاره زرشک در مواد غذایی و 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. علاوه بر کاربردهای زرشک در طب سنتی ، خاصیت آنتی هیستامین و آنتی کولینرژیک ، آنتی اکسیدان ، ضد سرطان ، ضد ضد گلوت ، آنتی فلوگوز ، آنتی آکنه و ضد اسپاسم این گیاه به اثبات رسیده است. علاوه بر این ، زرشک باعث کاهش قند و کلسترول خون می شود. عصاره زرشک را در فیلم های بسته می تواند استفاده کرد. به علت وجود خاصیت آنتی آکسیدانی بسیار خوب زرشک می توان از این خاصیت در فیلم های بسته بندی جهت پوشش مواد غذایی استفاده کرد. همچنین رنگ طبیعی زرشک باعث می شود تا از لحاظ سلامتی برای مصرف کننده مخرب نباشد. علاوه براین می تواند از تغییرات رنگ زرشک در فیلم های بکار برده شده می توان جهت پی بردن به فساد در نمونه غذایی استفاده کرد(4, 5). زعفران (Crocus sativus L) یک گیاه با ارزش و بومی ایران است. زعفران خشک شده از قسمت گل گیاه است که معمولاً از طریق فرآیندهای مختلف کشت تولید می شود. زعفران یک ادویه گرانبها و با ارزش افزوده بالا در بین محصولات کشاورزی است. این ادویه در حقیقت نعناع خشک است که از قسمت گل گیاه Crocus sativus بدست می آید. و بومی ایران است و کشاورزان استان خراسان عمده تامین کننده ادویه در جهان هستند. خاصیت آنتی اکسیدانی این محصول کاملا به اثبات رسیده است و در تهیه فیلم های بسته بندی می توان از این خاصیت استفاده کرد(6). پلی ساکاریدها به طور گسترده در طبیعت توزیع می شوند و به عنوان مواد ساختاری و تأمین کننده آب و انرژی در نظر گرفته می شوند. آنها به طور فزاینده اهمیت زیادی پیدا کرده اند زیرا این محصولات ساختارها و خواص منحصر به فردی دارند که اخیراً بهتر درک شده اند ، که بسیار متفاوت از پلیمرهای مصنوعی معمولی هستند. از بین انواع مختلف پلی ساکاریدها ، سلولز و کیتین مهمترین منابع زیست توده هستند. سلولز فراوان ترین ماده آلی روی زمین است و کیتین دومین ماده ای است. از نانوالیاف کیتین به عنوان پرکننده برای اصلاح خاصیت مواد مختلف تهیه شده از کیتوزان استفاده می شد. نشان داده شد که الیاف کامپوزیت کیتوزان باز به دست آمده با نخ ریسی مرطوب و حاوی مقادیر کم نانوالیاف کیتین از خصوصیات مقاومت بهتری برخوردار هستند(7). در همین ارتباط ، کار حاضر به بررسی خصوصیات فیلم های بیوکامپوزیتی مبتنی بر ژلاتین و نانوفیبرکیتین با استفاده از آزمایش های فیزیکوشیمیای و خاصیت آنتی اکسیدانی مرتبط با رنگدانه های زرشک و زعفران اختصاص یافته است.همچنین اندیکاتور هوشمند حساس به pH در محلول های مختلف بافر با pH های مختلف به منظور بررسی تغییرات رنگ آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. درنهایت اندیکاتور سنتز شده به منظور بررسی قابلیت کاربرد آن بر روی نمونه های ماهی مورد استفاده قرار می گیرد. خلاصه ضرورت اجرا و اهداف کاربردی طرح : بنابراین هدف از مطالعۀ حاضر طراحی اندیکاتورهای هوشمند برپایه ژلاتین- نانوفیبرکیتین حاوی عصاره های زرشک و زعفران به منظور کاربرد در کنترل کیفیت و ایمنی مواد غذایی و کاربرد آن بر روی نمونه های ماهی می باشد. |
| اهداف اختصاصی | تولید فیلم های کامپوزیت برپایه ژلاتین- نانوفیبرکیتین و عصاره های زرشک و زعفران -تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی، رنگ سنجی حساس به pH، اسپکتروسکوپی و آنتی اکسیدانی فیلم های تولید شده -کاربرد اندیکاتور هوشمند تولید شده بر روی نمونه های ماهی
|
| چکیده انگلیسی طرح | For this purpose, gelatin and chitin nanofiber were first dissolved at concentrations 3% in its appropriate solvent and mixed together. Then at 60 ° C for 2h in water bach, finally glycerol is added as the plasticizer. The barberry and saffron extracts are added to the control film solution and dried at room temperature by casting method. The physicomechanical, microstructural, thermal using SEM and TGA, XRD, FTIR and, antioxidant properties, moisture sensitivity (water vapor permeability, solubility percentage, Moisture content) and transparency will be evaluated.Also, pH-sensitive intelligent indicators in different buffer solutions with different pHs are evaluated to control color changes. Finally, the synthesized indicator is used to evaluate its applicability on fish samples. |
| کلمات کلیدی | بررسی خواص رطوبتی فیلم: تعیین مقاومت و یا حساسیت فیلم های بیوکامپوزیتی با استفاده از تعیین میزان حلالیت در آب و تعیین میزان نفوذ پذیری نسبت به بخار آب را گویند (20) بررسی خواص مکانیکی فیلم: تعیین مقاومت فیلم های بیوکامپوزیتی در مقابل نیروهای خارجی ناشی از کشش با استفاده از تست های Tensile strength، Elongation at break انجام می پذیرد (21) SEM (Scanning electron microscope) : 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 انجام می دهد(23) FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) : به وسیله¬ی آن می توان خواص و ترکیبات تشکیل دهنده فیلم را از لحاظ ترکیبات تشکیل دهنده انجام داد همچنین بر اساس اندازهگیری همدوسی منبع تابشی، طیف انجام می شود (24). XRD(X-ray powder diffraction) : پراش اشعه ایکس تکنیکی برای بررسی خصوصیات کریستالها در فیلم ها می باشد. در این روش از پراش اشعه ایکس توسط نمونه جهت بررسی ویژگیهای نمونه استفاده می کند(25) 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 میگیرد که این دما می تواند بین بازه 200 تا 800 باشد و خاصیت فیزیکی ماده یا محصولات واکنش به صورت تابعی از دما را رسم می کند(26). |
| ذینفعان نتایج طرح | صنعت/جامعه |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| آرزو خضرلو | مجری دانشجویی(کمیته تحقیقات دانشجویی) |
| محمود علیزاده ثانی | همکار اصلی |
| میلاد توسلی | همکار اصلی |
| علی احسانی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| کیهان محمدی | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر از عصاره زرشک و گلبرگ زعفران می توان به عنوان شاخص ردیابی وضعیت تازگی ماهی استفاده کردمتن خبر اهمیت موضوع: بسته بندی هوشمند نوعی بسته بندی است که علاوه بر ردیابی تازگی و فساد محصول، بدون باز کردن بسته بندی، کیفیت محصول بسته بندی شده را به اطلاع مصرف کننده می رساند. این عمل از طریق درک و حس کردن بعضی از ویژگیهای مربوط به غذایی که در آن بسته بندی شده و یا ویژگی های محیطی که غذا در آن نگهداری می شود، می توانند تولید کننده، فروشنده و یا مصرف کننده را از وضعیت تازگی/فساد، مطلع ساخته یا به آنها هشدار دهد.
دستاوردها:رنگدانه های استخراج شده از زرشک و گلبرگ زعفران با بیوپلیمرهای طبیعی از قبیل ژلاتین و نانوالیاف کیتین ادغام می شوند و بیوپلیمرهای زیستی برای بسته بندی را ایجاد می کنند.
یافته ها: رنگ های طبیعی استخراج شده از این گیاهان حاوی آنتوسیانین می باشند که این آنتوسیانین ها در نتیجه تغییرات pH موادغذایی تغییر رنگ می دهند که به عنوان شناساگر تغییر رنگ در بسته بندی های مبتنی بر بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
پیشنهاد می شود به دلیل دردسترس بودن و ارزان بودن این رنگدانه ها که عموما به صورت موادزائد هستند، در بسته بندی های هوشمند بکار گرفته شوند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
