دانلود پایان نامه

دو دلیل است ( میلدا129 و همکاران، 2009): اولا درجه تماس بالا بین نانو اکسید روی و فیلمهای قدومه شیرازی که باعث میشود نیروهای زنجیرهای ضعیف تر شده و در نتیجه انسجام شبکه پلیمر کاهش یابد. دوما افزایش کلی در حالت آبگریزی ماتریکس فیلمها که سبب محدود شدن انتقال بخار آب میشود.
خاصیت نفوذپذیری با افزایش غلظت نانو ذرات اکسید روی کاهش یافت و در غلظت 5 % کمترین مقدار را داشت. نانو ذرات به دلیل اندازه خیلی کوچکشان به آسانی میتوانند فضاهای خالی ماتریکس فیلم خلل وفرج دار را پر کنند لذا پخش آسان آب یا رطوبت مشکل میشود .(تانگ130 و همکاران ، 2004 ؛ دی مورا131 و همکاران، 2009) ضمن این که مسیر پیچ در پیچ اطراف لایه های نانو، مولکول های نفوذ کننده را وادار میکند که از یک مسیر طولانی از میان فیلم عبور کنند. (سوتورنویت132 و همکاران، 2010). نتایج حاصل از این پژوهش پیرامون WVP با نتایج بدست آمده از تحقیقات سایر محققین کاملاً مطابقت داشت ( لی133 و همکاران، 2010 ؛ زپا134 و همکاران، 2009).

شکل 4-6: میزان نفوذ پذیری به بخار آب فیلمهای قدومه شیرازی با غلظتهای مختلف نانو اکسید روی.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% احتمال میباشد ( 05/0 ?).

4-4- بررسی اثر نانو اکسید روی برخواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای قدومه شیرازی
4-4-1- محتوای رطوبت و قابلیت میزان جذب آب
نتایج حاصل از آزمایشات محتوای رطوبت و میزان جذب آب در شکلهای (4-7 و 4-8)، نشان داده شده است. با توجه به شکلهای (4-7 و 4-8)، هنگامی که غلظت نانو اکسید روی در فیلمهای قدومه شیرازی، از 0% تا 5 % افزایش مییابد، میزان محتوای رطوبت مربوط به فیلم قدومه شیرازی از 49/6 تا17/5 درصد، و میزان جذب آب مربوط به فیلم قدومه شیرازی از 76/0 تا 53/0 (گرم آب به ازای هر گرم ماده خشک)، به صورت معنی داری (05/0p) کاهش داشتند. در این تحقیق نانو ذرات به دلیل اندازه خیلی کوچکشان به آسانی میتوانند فضاهای خالی ماتریکس فیلم خلل و فرج دار را پر کنند لذا پخش آسان آب یا رطوبت مشکل میشود، در نتیجه سبب کاهش خاصیت آبدوستی فیلمهای قدومه شیرازی میشود. بر اساس مطالعات گزارش شده، افزایش محتوای نانو اکسید روی در فیلم سبب افزایش باندهای هیدروژن بین اکسید روی و اجزای ماتریکس است بنابراین، مولکولهای آب آزاد، در تعامل شدید با اجزای فیلمهای نانو بایو کامپوزیت نیستند (دام135، 2006). این نتایج با نتایج گزارش شده توسط دیگر محققین از جمله مولر136در سال 2011 و دوما137 در سال 2010 نیز مطابقت دارد.

شکل 4-7: میزان محتوای رطوبت فیلمهای قدومه شیرازی، با غلظتهای مختلف نانو اکسید روی.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% احتمال میباشد ( 05/0 ?).

شکل 4-8: میزان جذب آب فیلمهای قدومه شیرازی، با غلظتهای مختلف نانو اکسید روی.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% احتمال میباشد ( 05/0 ?).

4-4-2- حلالیت در آب
حلالیت در آب فاکتوری مهم برای فیلمهای بایو نانو کامپوزیت است. اکثر این فیلمها در حالت طبیعی خود به رطوبت حساس و محلول در آب هستند که گاهی میتوان با گنجانیدن اجزای چربی از منشاء خوراکی در فیلم، کامپوزیت پروتئین-چربی و استفاده از نانو ذرات به سبب ایجاد پیوند عرضی حلالیت را کاهش داد ( نیسپروس138، 1994). با توجه به شکل 4-9، هنگامی که غلظت نانو اکسید روی در فیلمهای قدومه شیرازی، از 0% تا 5 % افزایش مییابد، میزان حلالیت فیلمهای قدومه شیرازی حاوی نانو اکسید روی از 24/21 تا 33/13 درصد به صورت معنی داری (05/0p) کاهش داشتند. مطالعات گزارش کرده اند که افزایش نانو ذرات سبب تشکیل پیوندهای هیدروژنی بیشتری میشود. بنابراین، مولکولهای آب آزاد تعامل کمتری با نانو کامپوزیت در مقایسه با فیلمهای کامپوزیت ایجاد میکنند ( مولر139 و همکاران، 2011؛ تانگ و دوما140، 2010). حلالیت در فیلم های ساپورت شده با نانو اکسید روی در شکل 4-9، ارائه شده است. در ماتریکس فیلم قدومه شیرازی ساپورت شده با نانو اکسید روی نسبت به بایوکامپوزیت حلالیت کاهش قابل توجه ای پیدا کرد. این یافته ها ممکن است به اثرات متقابل بین اکسید روی و قدومه شیرازی در ساختار فیلم بایوپلیمر نسبت داده شود. حلالیت پایین در آب یک مشخصه مطلوب برای کاربردهای بسته بندی مواد غذایی همانند فیلمهای بسته بندی با ویژگیهایی همچون مقاومت در برابر شرایط رطوبت بالا است.

شکل 4-9: حلالیت در آب فیلمهای قدومه شیرازی، با غلظتهای مختلف نانو اکسید روی.
*متفاوت بودن حروف لاتین بر روی ستونها نمایانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% احتمال میباشد ( 05/0 ?).

4-5- نمودارهای جذب تعادلی
4-5-1- مدل جذب تعادلی چند جمله ای
شکل (4-10)، نمودار مدلسازی شده جذب تعادلی چند جمله ای را برای فیلمهای قدومه شیرازی و همچنین فیلمهای محتوی 5% نانو اکسید روی را نشان میدهد. همان گونه که از شکل مدلها پیداست نانو ذرات به خوبی توانسته اند بر مدل جذب تعادلی تاثیر گذاشته و آنرا به سمت پایین تر جابجا کنند. احتمالا به دلیل شکل هندسی خاص نانو میله ها این وضعیت مشاهده میشود. چنین اثری را نیز محمدی و همکاران (2012)، نیز گزارش نموده اند.

مطلب مشابه :  منبع تحقیق دربارهماهواره لندست

شکل 4- 10: مدل جذب تعادلی چند جمله ای (مرتبه 3) برای فیلم قدومه شیرازی (خط پیوسته) در مقایسه با بایو نانوکامپوزیت محتوی 5% نانو اکسید روی ( خط ناپیوسته)

4-5-2- مدل جذب تعادلی GAB
به کمک مدل سازی کمینه کرد
ن مجموع مربعات اختلافات پارامترهای معادله GABدر دمای 20 درجه سانتی گراد به دست آمد که این داده ها در جدول شماره 4-2، ارائه شده است. بلاهووک141 در سال 2004، گزارش داد که در صورتی که برای ماده ای 0?K?1و CG ? 2باشد، آنگاه در طبقه بندی BrunauerEmmett, وTeller نوع مدل جذب تعادلی آن ماده از تیپ نوع II است و در صورتی که 0?K?1 و 0?CG?2 نوع مدل جذب تعادلی ماده از تیپ از نوع III خواهد بود. بنابراین فیلمهای نانو بایو کامپوزیت قدومه شیرازی دارای تیپ جذب تعادلی III از طبقه بندی Brunauerرا خواهند داشت. این رفتار نوعی از جذب آب برای بسیاری از مواد هیدروفیلیک است ( زپا142 و همکاران، 2009). پارامتر K در معادله GAB 143 یک فاکتور تائید کننده از ویژگی های مولکول های چند لایه در اکثر مایعات است. طبق مطالعات مولر144 و همکاران در 2011 ((C,K ثابت های جذب میباشند که به انرژی بر هم کنش بین اولین و سایر مولکول های جذب شده بر روی جایگاه های جذب مرتبط میباشد.
افزایش مقدار K در بایو نانو کامپوزیت در مقایسه با CG نشان دهنده کاهش در انرژی جذب برای مقدار خالص از چند لایه است. در aw بین 9/0-1/0 فیلم های تلفیق شده با نانو ذرات اکسید روی نشان داده شده که محتوای آب تعادلی در مقایسه با فیلم های کنترل کمتر است. این احتمال وجود دارد که با توجه به تعامل میان پلاستیسایزر، ماتریکس بایوپلیمر و نانو ذرات ZnO گروه هیدروکسیل قابل دسترس در فعل و انفعالات داخلی یا مولکول آب کاهش پیدا می کند. در نتیجه به ماتریکس هیدروسکوپیک کمتر منجر می شود. همچنین مولر و همکاران در سال 2011، گزارش دادندکه فعل و انفعالات بین اکسید روی و آب و یا/ پلاستیسایزر از نوع یون دو قطبی است که بین روی و گروه های هیدروکسیل برای پلاستیسایزر و آب رخ میدهد. Mm نشان دهنده مقدار آب تک لایه برای فیلمها است. همان گونه که مدل جذب چند جمله ای هم نشان داد اضافه کردن نانو ذرات رفتار هیدروفیلیک از فیلم های بایوپلیمر را کاهش میدهد.

جدول4-2: پارامترهای معادله GAB برای فیلمهای قدومه شیرازی حاوی نانو اکسید روی در دمای 20 درجه سانتیگراد.
ZnO nanorod (%)
Mm
CG
K

0/091
7/078
0/860
1
0/8634
6/87
0/88
3
0/08197
4/79
0/93
5
0/07553
2/97
0/97

4-6- بررسی اثر نانو ذرات اکسید روی بر خواص ضد میکروبی فیلمهای قدومه شیرازی
فیلمهای خوراکی میتوانند حاوی آنتیاکسیدان و مواد ضد میکروبی باشند و این در حالی است که بسته بندیهای مرسوم قادر به رقابت در این زمینه با فیلمهای خوراکی نمی باشند ( گردون و روبرتستون145، 1993). در حال حاضر نیاز به داشتن بسته بندی ضد میکروبی به طور فزآیندهای توجهها را به خود جلب کرده است. برای چندین سال است که برای تاخیر یا جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها برای خیلی غذاها پوششهایی در نظر گرفته شده است. رشد میکروبی تا حد زیادی یک پدیده سطحی است. بنابراین با محدود کردن رشد باکتری ها بر روی سطح غذاها عمر مفید بهبود پیدا خواهد کرد ( لی146 و همکاران، 2009). اشرشیاکلی در روده بزرگ انسان و ح?وان وجود دارد و تنها گونه در ا?ن جنس است که در ب?ماری زایی انسان اهمیت دارد. این باکتری اصلیتر?ن علت عفونت ادراری است و به عنوان ?ک م?کروارگان?زم فرصت طلب در عفونت های زخم و مننژ?ت شرکت میکند ( آهولا147 و همکاران، 2008).
در این تحقیق اثرات نانو اکسید روی در فیلمهای قدومه شیرازی، حاوی نانو اکسید روی بر رشد اشرشیا کلی مورد بررسی قرار گرفت. شکل 4-12، اثر نانو اکسید روی بر سنتیک رشد میکروبی اشرشیا کلی بر روی فیلمهای قدومه شیرازی، حاوی نانو اکسید روی را نشان میدهند. همان گونه که مشاهده میشود با افزایش محتوی نانو ذرات اکسید روی سنتیک رشد میکروبی به طور قابل توجهی کاهش پیدا میکند. هر چه سنتیک رشد میکروبی بیشتر به سمت پایین کاهش پیدا کند حاکی از بازدارندگی بیشتر است چون فاز تاخیر زودتر رخ میدهد و فاز لگاریتمی کاهش مییابد، به عبارتی نانو ذرات اکسید روی از طریق کاهش سرعت رشد و طولانی کردن فاز تاخیری میکروارگانیسمها و یا غیر فعال کردن، سبب نابودی میکروارگانیسمها میگردد، در نتیجه با توجه به نتایج شکل 4-12، در غلظت 5 % نانو اکسید روی بیشترین سطح بازدارندگی نسبت به باکتری اشرشیا کلی را نشان میدهد. همان گونه که مشاهده میشود با افزایش محتوی نانو ذرات سنتیک رشد میکروبی به طور قابل توجهی کاهش پیدا میکند. بنابراین میتوان گفت که فیلمهای حاوی این نانو ذرات میتوانند همانند یک بسته بندی فعال علیه میکروارگانیسمها عمل کنند.
در مطالعات صورت گرفته نشان داده شده است که نانو ذراتی چون Zn,Ti,Ag,Cr و اکسید آنها خاصیت باکتری کشی بالایی دارند ( لی148 و همکاران، 2005). بنابراین میتوان گفت که فیلم های ساپورت شده با این نانو ذرات میتوانند همانند یک بسته بندی فعال علیه میکروارگانیسمها عمل کنند. فعالیت ضد میکروبی از نانو اکسید روی علیه اشرشیا کلی و مکانیسم مربوط به آن توسط محققین دیگر نیز نشان داده شده است ( لین149 و همکارن، 2009). یک مکانیزم از رفتار ضد میکروبی از نانو اکسید روی توسط ژانگ150و همکارانش تفصیل شده است. این رفتار به عنوان تعاملات شیمیایی یا فیزیکی بین ذرات نانو اکسید روی و پوشش سلول میکروارگانیسمها است. Zn2+ میتواند از طریق دیواره سلولی میکروارگانیسمها نفوذ کرده و با اجزای داخلی واکنش دهد و در نهایت بر زنده ماندن سلول اثر کند. یکی دیگر از حالتهای ممکن تولید H2O2 به علت حضور ذرات اکسید روی می باشد (ژانگ151و همکاران، 2008 ). نتایج حاصل از کار لی و همکاران در سال 2009، اثر نانو ذرات اکسید ر
وی را بر فعایعت ضد میکروبی فیلمهای کامپوزیت پلی اورتان بر روی باسیلوس سوبتلیس و اشرشیا کلی بررسی کردند و دریافتند که با افزایش محتوای اکسید روی فعالیت ضد میکروبی فیلم های کامپوزیت افزایش عالی یافته است. همچنین آنها نشان دادند که بر روی اشرشیا کلی اثر بهتری دارد تا باسیلوس سوبتلیس که این خاصیت ضد میکروبی به نانو ذرات اکسید روی نسبت داده شده است (لی152 و همکاران، 2009).
با بررسی منابع و مطالعات دیگر مشاهده میشود که مورد مهم دیگر در خاصیت ضد میکروبی فیلم های ساپورت شده با نانو ذرات شکل و اندازه نانو ذرات است. در کل اندازه، مرفولوژی، ترکیب و شکل ذرات پارامترهای مهم از خواص نانو ذرات هستند ( یاماتو153، 2001؛ شهروم154 و همکاران، 2006). در رابطه با این پارامتر، اونگ و همکاران155 در سال 2009، تحقیقی بر اشکال مختلف اکسید روی(Micro-Nano) انجام دادند و دریافتند تنها شکل نانو اکسید روی خاصیت ضد میکروبی بر دو پاتوژن انسانی استافیلوکوکوس اورئوس و کلبسیلا پنومونیه دارد که نشان دهنده این حقیقت است که سایز میکرو قدرت نفوذ کمتری از دیواره سلول دارد (اونگ و همکاران156، 2009). اما در مورد اندازه ذرات اکسید روی نیز گزارش شده است که فعالعت ضد میکروبی نانو ذرات اکسید روی با کاهش اندازه ذرات و افزایش غلظت افزایش پیدا میکند به این علت که با ریزتر شدن اندازه ذرات مساحت سطح مخصوص بیشتر می شود و همین سبب اثر بخشی بهتر نانو ذرات می شود.

مطلب مشابه :  پایان نامه با موضوعباتری، جریان، اندازه‌گیری، تخمین

شکل 4-11: سنتیک رشد میکروبی در فیلم قدومه شیرازی، با غلظتهای مختلف نانو اکسید روی.

شکل 4- 12: اثر نانو کسید روی بر سنتیک رشد میکروبی (اشرشیا کلی ) فیلمهای قدومه شیرازی.

فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری
در پژوهش حاضر نانو اکسید روی در غلظتهای بین 0 % تا 5 % در بافت فیلمهای قدومه شیرازی وارد شده و خواص عمومی و اختصاصی فیلمهای خوراکی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که ذرات نانو اکسید روی با موفقیت باعث کاهش ایزوترم جذب، نفوذ پذیری به بخار آب ، محتوای رطوبت، میزان قابلیت جذب آب و حلالیت فیلمها شده و همچنین به خوبی خواص مکانیکی فیلم ها را افزایش دادند. بنابراین این پوشش ها از لحاظ خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، میکروبی، ممانعتی و مکانیکی خود به طرز چشمگیری در صنایع بسته بندی مفید بوده و نانو اکسید روی میتواند با موفقیت در فیلمهای قدومه شیرازی به منظور نگهداری بهینه مواد غذایی و حفظ ارزشهای تغذیهای گنجانیده شود. این فیلمها علاوه بر اینکه خوراکی هستند خاصیت ضد میکروبی خوبی را در برابر باکتری اشریشیا کلی از خود نشان دادند. در مجموع، این پژوهش نشان میدهد که فیلم قدومه شیرازی به همراه نانو اکسید روی پتانسیل خوبی را به عنوان فیلمهای فعال دارند.

5-2- پیشنهادات
با توجه به نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان داده شد که این محصول میتواند از لحاظ خصوصیات مکانیکی قابل رقابت با سایر پلیمرهای مرسوم بسته بندی موادغذایی به روز دنیا باشد. با توجه به منابع زیست تجدیدپذیر و کافی و قابل دسترس مربوط قدومه شیرازی کاربرد این فیلم بسیار مفید واقع خواهد شد. همچنین به دلیل


دیدگاهتان را بنویسید