عضو شوید
عضویت سریع
تبادل لینک هوشمند 
آمار مطالب
آمار بازدید
1-12- روش های تولید بسته بندی های زیستی…………………………………………………………………………………..10
1-12-1- روش خشک(ترموپلاست)……………………………………………………………………………………………11-10
1-12-2- روش مرطوب(کاستینگ)…………………………………………………………………………………………………….11
1-13- مواد تشکیل دهنده فیلم های نشاستهای ……………………………………………………………………………………11
1-14-تشکیل فیلم نشاستهای ………………………………………………………………………………………………………12-11
1-15- فرایند ژلاتینه شدن نشاسته………………………………………………………………………………………………………12
1-15-1- خمیری شدن نشاسته………………………………………………………………………………………………………….12
1-15-2- ترکیدن گرانول ها………………………………………………………………………………………………………………13
1-15-3- رتروگرادسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………………..13
1-16-پلاستی سایزر یا ماده نرم کننده…………………………………………………………………………………………………13
1-17- ماده حلال…………………………………………………………………………………………………………………………….14
1-18- حرارت دهی…………………………………………………………………………………………………………………………14
1-19- خشک کردن………………………………………………………………………………………………………………………….14
1-20- فیلم های ضدمیکروبی………………………………………………………………………………………………………15-14
1-21- تاریخچه فیلم های ضدمیکروبی ……………………………………………………………………………………….16-15
1-22- مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکروبی……………………………………………………………………………..16
1-22-1- ویژگی های مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکربی………………………………………………………….16
1-22-2- مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکروبی(بسته بندی های فعال(………………………………………….17
1-23-عصاره ها و اسانس های گیاهی………………………………………………………………………………………………..18
1-23-1- مکانیسم عمل اسانس ها و عصاره ها در جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها……………………..19-18
1-24- میکروارگانیسم مورد بررسی …………………………………………………………………………………………………..19
1-24-1- باکتری اشرشیاکلی……………………………………………………………………………………………………….20-19
1-24-1-1-آنتی ژن های اشرشیاکلی……………………………………………………………………………………………21-20
1-24-1-2- سوش های مسمومیت زای اشرشیاکلی……………………………………………………………………………..21
1-25- زنیان…………………………………………………………………………………………………………………………………….22
1-25-1- ترکیبات اصلی زنیان…………………………………………………………………………………………………….23-22
1-26- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………..23
1-26-1- اهداف اصلی ……………………………………………………………………………………………………………………23
1-26-2- اهداف اختصاصی………………………………………………………………………………………………………..24-23
1-27- پرسش اصلی تحقیق……………………………………………………………………………………………………………….24
1-28- نمودار تحقیق………………………………………………………………………………………………………………….25-24
فصل 2:مروری بر منابع گذشته……………………………………………………………………………………………………………26
1-2:مروری بر تحقیقات پیشین…………………………………………………………………………………………………….36-27
فصل 3:مواد مورد نیاز و روش تحقیق………………………………………………………………………………………………….37
3-1- مواد لازم…………………………………………………………………………………………………………………………………38
3-1-1- نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………… 38
3-1-2- عصاره آبی زنیان………………………………………………………………………………………………………………… 38
3-1-3- عصاره متانولی زنیان…………………………………………………………………………………………………………… 38
3-1-4- آب دیونیزه……………………………………………………………………………………………………………………….. 38
3-1-5- آب مقطر…………………………………………………………………………………………………………………………….38
3-1-6- گلیسرول…………………………………………………………………………………………………………………………… 39
3-1-7- سوربیتول…………………………………………………………………………………………………………………………. 39
3-1-8- دی فسفرپنتا اکسید…………………………………………………………………………………………………………….. 39
3-1-9- پارافیلم ……………………………………………………………………………………………………………………………. 39
3-1-10- باکتری اشرشیاکلی………………………………………………………………………………………………………………39
3-1-11- محیط کشت مولر هینتون…………………………………………………………………………………………………….40
3-2- وسایل مورد نیاز………………………………………………………………………………………………………………………40
3-3- روش کار………………………………………………………………………………………………………………………………..40
3-3-1- تهیه عصاره آبی زنیان……………………………………………………………………………………………………………40
3-3-2- روش استخراج عصاره متانولی زنیان (عصاره گیری سرد)……………………………………………………41-40
3-3-3- تهیه پلاستی سایزر……………………………………………………………………………………………………………….41
3-3-4- تولید فیلم……………………………………………………………………………………………………………………………41
3-3-4-1- تولید فیلم شاهد………………………………………………………………………………………………………..42-41
3-3-4-2- تهیه فیلم های داری عصاره آبی و الکلی زنیان……………………………………………………………….43-42
3-4- باکتری مورد استفاده ………………………………………………………………………………………………………………43
3-4-1- روش نگهداری باکتری ها……………………………………………………………………………………………………..44
3-4- 2-تهیه سوسپانسیون میکروبی نیممکفارلند…………………………………………………………………………………44
3-4-3- بررسی اثر ضدمیکروبی فیلم ها……………………………………………………………………………………………..45
3-5- آزمون ها ی کیفی…………………………………………………………………………………………………………………….45
3-5-1-خواص فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………46-45
3-5-2- آزمون های مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………46
3-5-2-1- آزمون مقاومت به کشش…………………………………………………………………………………………….48-46
3-5-2-2- آزمون ازدیاد طول تا نقطه شکست……………………………………………………………………………………..48
3-5-2-3- آزمون مدول یانگ یا مدول الاستیک…………………………………………………………………………………..49
3-5-3- خواص فیزیکوشیمیایی…………………………………………………………………………………………………………49
3-5-3-1- آزمون نفوذپذیری به بخار آب……………………………………………………………………………………..53-49
3-5-3-2- آزمون نفوذپذیری نسبت به اکسیژن………………………………………………………………………………54-53
3-5-3-3- آزمون حلالیت در آب………………………………………………………………………………………………..56-54
3-5-3-4- آزمون ظرفیت جذب آب……………………………………………………………………………………………58-57
3-5-3-5- آزمون رنگ سنجی …………………………………………………………………………………………………………58
3-5-3-6- آزمون uv-visible جهت تعیین کدورت و عبور نور فرابنفش از فیلم ها…………………………..59-58
3-6- تحلیل آماری…………………………………………………………………………………………………………………………..59
فصل 4:نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………………………………………60
4-1- خواص ضد ميكروبي فيلم هاي خوراكي ……………………………………………………………………………..62-61
4-1-1- تاثیر فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی درصدهای مختلف عصاره آبی زنیان بر روی باکتری اشرشیاکی…………………………………………………………………………………………………………………………………..64-62
4-1-2- تاثير فيلم خوراکی نشاسته ساگوحاوي غلظت های مختلف عصاره متانولی زنیان بر روی باکتری اشرشيا كلي………………………………………………………………………………………………………………………………..65-64
4-2- بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر خصوصیات تشکیل فیلم خوراکی نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………66-65
4-3- بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر خواص مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته ساگو……………………………………………………………………………………………………………………………………………….66
4-3-1- بررسی تاثیر عصاره آبی زنیان بر مقاومت به کشش فیلم خوراکی نشاسته ساگو……………………..68-67
4-3-2- بررسی تاثیر عصاره آبی زنیان بر ازدیاد طول تا نقطه شکست در فیلم خوراکی نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………70-68
4-3-3-بررسی تاثیرعصاره آبی زنیان بر مدول یانگ یا مدول الاستیک فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………71-70
4-4-بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیلم نشاسته ساگو……………………………………………………………………………………………………………………………………………….72
4-4-1-بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر قابلیت تراوایی نسبت به بخار آب در فیلم خوراکی نشاسته ساگو………………………………………………………………………………………………………….74-72
4-4-2- بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر نفوذپذیری به اکسیژن در فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………75-74
4-4-3:بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر قابلیت حلالیت در آب در فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………79-75
4-4-4- بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر میزان جذب آب در فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………80-79
4-4-5- بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر رنگ در فیلم خوراکی نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………82-80
4-4-6- :بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر جذب و عبور uv در فیلم نشاسته ساگو……………………………………………………………………………………………………………………………………………….82
4-4-6-1 :بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر جذب uv در فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………83-82
4-4-6-1 :بررسی تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف برعبور uv در فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………………………………………………………………84-83
فصل 5:نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………85
5-1:نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………88-86
5-2- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………………….88
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………..89
فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………………………..96-90
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………97
فهرست جداول
عنوان جدول شماره صفحه
جدول1-1: دسته بندی مواد ضدمیکروبی مورد استفاده در بسته بندی های فعال(فیلم های خوراکی فعال)………………………………17
جدول 4-1: مقایسه تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر رنگ در فیلم نشاسته ساگو…………………………………82
فهرست علائم و اختصارها
معادل فارسیمعادل انگلیسیعلامت
ازدیاد طول تا نقطه شکستElongatin at breakEAB
نفوذپذیری به اکسیژنOxygen permeability OP
مقاومت به کششTensile strength (tensile stress) TS
نفوذپذیری به بخار آب Water vapor permeabilityWVP
سرعت انتقال بخار آب water vapor transmission ratesWVTR
حلالیت در آبWater SolubilityWS
فهرست نمودارها
عنوان نمودارشماره صفحه
نمودار شماره 1-1 :نمودار تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………….25
نمودار 3-1:نمودار تنش-کرنش…………………………………………………………………………………………………………………………………….47
نمودار 4-1: مقایسه اثر ضد ميكروبي فيلم هاي نشاسته ساگوحاوي غلظت های مختلف عصاره آبی زنیان بر رشد باکتری اشرشیاکلی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………63
نمودار 4-2:مقایسه تاثیر افزودن عصاره زنیان با درصدهای مختلف در مقاومت کششی در فیلم نشاسته ساگو………………………..67
نمودار 4-3: مقایسه تاثیر افزودن عصاره زنیان با درصدهای مختلف در ازدیاد طول تا نقطه شکست در فیلم نشاسته ساگو………69
نمودار 4-4: مقایسه تاثیر افزودن عصاره زنیان با درصدهای مختلف در مدول یانگ در فیلم نشاسته ساگو……………………………..71
نمودار 4-5: مقایسه تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف در نفوذ پذیری به بخار آب در فیلم نشاسته ساگو………73
نمودار 4-6: مقایسه تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف بر سرعت عبور اکسیژن در فیلم نشاسته ساگو………….75
نمودار 4-7مقایسه تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف در قابلیت حلالیت در آب در فیلم خوراکی نشاسته ساگو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….78
نمودار 4-8: مقایسه تاثیر افزودن عصاره آبی زنیان با درصدهای مختلف ظرفیلت جذب آب در فیلم نشاسته ساگو……………….. 80
نمودار 4-9:نمودار جذب uv-visible توسط فیلم نشاسته ساگو حاوی عصاره آبی زنیان…………………………………………………….. 83
نمودار 4-10:نمودار عبور uv-visible توسط فیلم نشاسته ساگو حاوی عصاره آبی زنیان……………………………………………….84-83
فهرست تصاویر
عنوان تصویر شماره صفحه
تصویر شماره3-1 :دستگاه روتاری جهت تفکیک عصاره متانولی از حلال……………………………………………41
تصویر شماره 3-2 :تهیه فیلم نشاسته ساگو…………………………………………………………………………………….42
تصویر شماره3-3:آزمون نفوذپذیری به بخار آب در فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی عصاره آبی زنیان…………………………………………………………………………………………………………………………………………….51
تصویر شماره 3-4:آزمون حلالیت در آب فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی عصاره آبی زنیان……………………………………………………………………………………………………………………………………………55
تصویر شماره3-5 :آزمون ظرفیت جذب آب توسط فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی عصاره آبی زنیان……………………………………………………………………………………………………………………………………………57
تصویر شماره3-6:دستگاه اسپکتروفوتومتری uv-visible……………………………………………………………….59
تصویر شماره 4-1: اثر بازدارندگی فیلم نشاسته ساگو حاوی درصدهای مختلف عصاره آبی زنیان بر باکتری اشرشیاکلی………………………………………………………………………………………………………………………………64-63
تصویر شماره4-2: اثر بازدارندگی فیلم نشاسته ساگو حاوی 16 گرم عصاره متانولی زنیان بر باکتری اشرشیاکلی……………………………………………………………………………………………………………………………………64
تصویر شماره 4-3:فیلم نشاسته ساگو………………………………………………………………………………………………66
چکیده
در این پژوهش،تاثیرافزودن عصاره زنیان بر خصوصیات ضدمیکروبی،فیزیکوشیمیایی و مکانیکی فیلم خوراکی نشاستهساگو بررسی شد. برای تهیه فیلم خوراکی نشاسته ساگو،45%پلاستیسایزر گلیسرول-سوربیتول با نسبت 1 به 3 استفاده شد و عصاره زنیان در غلظتهای 0%،10%،20% و 30% اضافه شد.خصوصیات میکروبی، مکانیکی و فیزیکوشیمیایی فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی درصدهای 0%،10%،20% و 30% عصاره زنیان مورد بررسی قرار گرفت.آزمایشها در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد و تجزیهوتحلیل نتایج به کمک نرم افزار گرافپد پریزم 5، انجام شد.بررسي اثر فيلمهای حاوي عصاره آبی زنیان،بر باکتری اشرشیاکلی،نشان داد كه هیچکدام از غلظتهای مورد بررسی،داراي اثر بازدارندگي قابل ملاحظه ای نبود و هالهای مشاهده نشد. (p<0.05)اما فيلمهای حاوي غلظتهاي 8 و 16 گرم عصاره متانولی زنیان،نشان داد كه هر دوغلظت مورد بررسي،داراي اثر بازدارندگي بوده و افزايش غلظت عصاره متانولی،افزايش اثر مهاركنندگي آن بر رشد باکتری اشرشیاکلی را بهطور معنيداري (p<0.05) به دنبال داشت.باافزایش غلظتهای عصاره آبی زنیان در فیلم نشاسته ساگو از 0 تا 30% ، مقاومت به کشش و مدول یانگ مربوط به این فیلمها،کاهش و ازدیاد طول تا نقطه شکست،نفوذپذیری به بخار آب،نفوذپذیری به اکسیژن افزایش یافت (p<0.05).اما قابلیت جذب آب فیلم،روند قابل ملاحظهای نشان نداد.انحلال پذیری در آب هم به جز در نمونه دارای 30% عصاره آبی زنیان،تغییر قابل ملاحظه ای نکردنتایج مربوط به رنگسنجی نشان داد که با افزایش درصد عصاره زنیان از 0% به 30% در فیلم خوراکی نشاسته ساگو،شاخص L* که نشاندهنده سفیدی و شاخص شفافیت نمونه است، شاخص b* که نشاندهنده رنگ زرد و شاخص c* که نشاندهنده خلوص است و همچنین شاخص h که نشاندهنده تهرنگ است؛روند قابل ملاحظه ای را نشان نداد اما شاخص a* که نشاندهنده رنگ قرمز است،به طور معنیداری کاهش پیدا کرد (p<0.05).با افزودن عصاره آبی زنیان به محلول تشکیل دهنده فیلم خوراکی نشاسته ساگو نسبت به فیلم کنترل،میزان جذب uv در بازه 350-200نانومتر(محدوده ماوراءبنفش)، افزایش یافت اما میزان عبور تغییر قابل ملاحظه ای نکرد .
کلمات کلیدی : فیلم خوراکی نشاسته ساگو، عصاره زنیان،خواص ضدمیکروبی،خواص فیزیکوشیمایی،خواص مکانیکی
فصل اول مقدمه
1-1کلیات
یکی از بزرگترین مشکلات قرن حاضر که بشر با آن روبروست،مشکل آلودگی محیط زیست است.یکی از بزرگترین منابع آلوده کننده ی محیط زیست،زباله های حاصل از بسته بندی مواد غذایی است.بخش اعظم این زباله ها از مواد سنتزی با منشا نفتی هستند که مدت زیادی طول می کشد که تجزیه شوند و در طبیعت باقی می مانند.(کارمن و همکاران،2011).
در حال حاضر سه روش اصلی برای از بین بردن زباله ها وجود دارد که شامل دفن زباله ها،سوزاندن زباله ها و بازیافت زباله هاست که هر کدام مشکلات خاص خود را داشتند.برای دفن زباله ها،زمین زیادی لازم است و به علاوه موجب آلودگی آب های زیرزمینی می شود.سوزاندن زباله ها نیز موجب افزایش آلودگی هوا و ایجاد باران اسیدی می شود و به علاوه شناسایی محل های مناسب سوزاندن زباله ها،کاری مشکل است.بازیافت زباله ها هم مشکلات خاص خود را دارد از جمله اینکه مواد حاصل از بازیافت را نمی توان برای مواد غذایی و مصارف پزشکی استفاده کرد.همچنین هزینه ی جمع آوری و حمل و نقل آنها بالاست و همچنین به علت چند لایه بودن مواد بسته بندی،بازیافت آنها مشکل است.(قنبرزاده و همکاران،1388)
این مساله بشر را به فکر انداخت که بسته بندی هایی تولید کند که قابلیت تجزیه در طبیعت را داشته باشد.بنابراین مساله ی بیوپلیمرهاcی زیست تخریب پذیر(بسته بندی های سبز) مطرح شد و تحقیقات زیادی روی آن انجام گرفت.
1-2-بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر
بیوپلیمر یک پلیمر طبیعی است و بیوپلیمر زیست تخریب پذیر یعنی یک پلیمر طبیعی که می تواند به کمک میکروارگانیسم ها تجزیه شده و به محصولات طبیعی مثل آب ،دی اکسید کربن و…تبدیل می شود.این ترکیبات در صورتی که در تهیه ی آنها فقط از ترکیبات مجاز خوراکی استفاده شود،می توانند خوراکی باشند و به همراه غذا مصرف شوند.استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیربرای بسته بندی مواد غذایی سالهاست که مورد توجه محققین و دانشمندان بوده است.(قنبرزاده و همکاران،1388؛کارمن و همکاران،2011)
1-2-1 مزایای استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر
تولید و کاربرد بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر در صنعت بسته بندی مزایای زیادی دارد که از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
باعث بالا رفتن ارزش افزوده ی محصولات کشاورزی می شود به دلیل اینکه این بیوپلیمرها منشا کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی و حیوانی به دست می آیند
برخلاف پلیمرهای سنتزی که منشا نفتی دارند،این بیوپلیمرها از منابع تجدید پذیر به دست می آیند و بنابراین می توانند مدام تولید شوند و از مصرف منابع تجدید ناپذیر جلوگیری می شود.
این بیوپلیمرها قابلیت برگشت به طبیعت را دارندو توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شده و به طبیعت باز می گردند و از آلودگی محیط زیست جلوگیری می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-3- پوشش های خوراکی
برای نگهداری محصولات غذایی و افزایش جذابیت ظاهری آنها،می توان از پوشش های خوراکی استفاده کرد.از دوران باستان،چینی ها پرتقال و لیموی تازه را با لایه نازکی از موم می پوشاندند تا خشک شدن آن به تعویق بیفتد.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-3-1:مزایای استفاده از پوشش های خوراکی
پوشش دادن مزایای بسیاری دارد از جمله:
جلوگیری از خشک شدن،ایجاد ظاهر جذاب،کاهش تبادل گازهای تنفسی(کاهش فعالیت های بیوشیمیایی) و عدم رشد کپک ها و حشرات بر روی میوه ها و سبزی ها.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-4- تفاوت فیلم خوراکی و پوشش خوراکی و ورقه های خوراکی
تفاوت فیلم و ورقه در ضخامت آنهاست.معمولا به ضخامت های بالاتر از 250 میکرومتر ورقه و به ضخامت های کمتر از 250میکرومتر فیلم می گویند.
فیلم ها و ورقه های خوراکی،بصورت لایه ای نازک تولید می شود و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی مواد غذایی به کار می رود. فیلم ها می توانند به شکل لفاف،کپسول،پاچ و کیسه تولید شوند .
برخلاف پوشش های خوراکی،فیلم ها و ورقه ها برروی ماده ی غذایی تشکیل می شود.بنابراین پوشش جزئی از محصول است و روی محصول باقی می ماند.پوشش دادن از طریق واکس زدن،اسپری کردن و غوطه ور کردن انجام می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-5- ایده اولیه پوشش های خوراکی
ایده اولیه استفاده از پوشش های خوراکی،پوشش طبیعی میوه ها و سبزیجات بود.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-6- تاریخچه استفاده از فیلم ها و پوشش های خوراکی
اولین بار ماریس و پارکر در سال 1895 از فیلم های ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند.از سال 1930 از موم های پارافینه ی مذاب برای پوشش دادن مرکبات در سطح تجاری استفاده شد..در سال 1950 از امولسیون های روغن در آب کارنوبا برای پوشش های میوه ها و سبزی ها استفاده شد.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-7- کاربرد فیلم های خوراکی و زیست تخریب پذیر
فیلم های خوراکی طول عمر مفید ماده ی غذایی را افزایش می دهند و به علاوه نیاز مصرف کننده برای مصرف غذاهای طبیعی تر را فراهم می کنند و به محیط زیست هم صدمه کمتری می زنند. فیلم های خوراکی قصد جایگزین شدن با فیلم های سنتزی موجود را ندارند اما می توانند به همراه بسته بندی های سنتزی با هدف کاهش زباله های سنتزی تولید شوند.این بسته بندی ها می توانند نفوذپذیری گازهایی مثل اکسیژن،دی اکسیدکربن و بخار آب و مهاجرت لیپیدها را کنترل کنند و همچنین می توانند از ترکیبات مغذی و مواد افزودنی موجود در ماده ی غذایی محافظت کنند.(کارمن و همکاران،2011)
برخلاف فیلم ها و پوشش های خوراکی،استفاده از فیلم ها و پوشش های زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت می گیرد .این فیلم ها نیز دارای قابلیت بازدارندگی در برابر رطوبت،اکسیژن،مواد طعمی،آروما و روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می کند .فقط به دلیل استفاده از ترکیبات غیرخواراکی،قابلیت مصرف خوراکی را ندارند.(قنبرزاده و همکاران،1388)
یکی از بزرگترین مشکلات استفاده از فیلم های خوراکی و زیست تخریب پذیر،قیمت تمام شده نسبتا بالای آنها می باشد.(حسینی،1385)
1-8- بیوپلیمرهای مورد استفاده در تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر و خوراکی
پروتئین ها:زئین ذرت،گلوتنین و گلیادین گندم،پروتئین های سویا،ژلاتین،کازئین شیر،…
کربوهیدراتها:سلولز و مشتقات سلولز،نشاسته و مشتقات آن،کیتین و کیتوزان،صمغ ها،…
لیپیدها:چربی ها و روغن های گیاهی و حیوانی،موم ها،…
پلی استرها:پلی هیدروکسی بوتیرات،پلی هیدروکسی والرات،پلی لاکتیک اسید،…این دسته بیشتر برای بسته بندی زیست تخریب پذیر غیر خوراکی به کار می رود.
از میان این چهار دسته از پروتئین ها و لیپید ها بیشتر استفاده می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-9- پلی ساکاریدها
پلی ساکارید ها کربوهیدراتهایی با وزن مولکولی بالا هستند.فراوان ترین ترکیبات آلی موجود در طبیعت کربوهیدراتها هستند.کربوهیدراتها به علت فراوانی و ارزانی،مهم ترین منبع تامین کننده ی انرژی اکثر ساکنان زمین است.کربوهیدراتها همچنین در تغذیه ی دام و طیور که آنها نیز به نوبه ی خود توسط انسان مصرف می شوند،نقش بسیار مهمی دارند.(فاطمی،1391) عناصر سازنده ی اکثر پلی ساکاریدها کربن،هیدروژن و اکسیژن است (فاطمی،1391؛قنبرزاده1387؛قنبرزاده و همکاران،1388)
کربوهیدراتها در بافت های گیاهی و حیوانی و میکروارگانیسم ها در شکل ها و مقادیر مختلفی وجود دارند.
صمغ ها گروهی از پلی ساکاریدها هستند که از منابع مختلف گیاهی،جلبک های دریایی و میکروارگانیسم ها به دست می آیند.و به خاطر خواص فیزیکیشان در صنایع غذایی کاربردهای فراوانی دارند.(قنبرزاده، 1387)
مونوساکاریدها بر اساس تعداد به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
مونوساکاریدها(تک قندیها):گلوکز مهم ترین مونوساکارید شناخته شده در طبیعت است.
الیگوساکاریدها:دارای 2-10 مونوساکارید در ساختمان خود هستند.مهم ترین الیگوساکاریدهای موجود در طبیعت،ساکارز،لاکتوز و مالتوز هستند.
پلی ساکاریدها:دارای بیشتر از 10 واحد مونوساکارید در ساختار خود می باشد.مثل نشاسته.(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده،1387؛قنبرزاده و همکاران،1388)
1-10- نشاسته
بعد از سلولز،نشاسته فراوان ترین کربوهیدرات در دسترس به عنوان ماده خام گیاهی است.براورد تولید جهانی مقدار نشاسته،58 میلیون تن است.استخراج نشاسته از ذرت 46 میلیون،گندم 6/4 میلیون،سیب زمینی 5/3 میلیون،و باقی مانده هم از برنج و ریشه تاپیوکا به دست می آید.نشاسته،کربوهیدرات اصلی در گیاهان است و به عنوان یک منبع ذخیره برای تامین انرژی دوره های رشد،خواب و جوانه زنی است.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)
نشاسته به عنوان یک پلیمر زیست تخریب پذیر با خواص شیمیایی خوب،به یک پتانسیل بزرگ چند منظوره به عنوان یک منبع تجدیدپذیر برای برنامه های مختلف در زمینه مواد خوارکی و غیر خوراکی به شمار می آید.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)
نشاسته یک پلیمر است که از مونومرهای گلوکز تشکیل شده است.نشاسته به صورت دانه های جدا از هم یا گرانول ها وجود دارد که قطر آنها از 2-100 میکرون متغییر می باشد که در نشاسته های مختلف در زیر میکروسکوپ به اشکال مختلف کروی،بیضی و یا چند وجهی دیده می شود.این گرانول ها اکثرا دارای یک مبدا مرکزی به نام هیلام است که توسط حلقه های متحدالمرکز احاطه شده است.
مهم ترین منبع نشاسته ذرت است اما نشاسته گندم،برنج،تاپیوکا ،سیب زمینی،کاساوا و … نیز وجود دارد.بزرگترین گرانولها مربوط به سیب زمینی و کوچکترین آنها برنج است.(فاطمی،1385)
1-10-1- ساختار نشاسته
نشاسته از دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده است:آمیلوز و آمیلوپکتین
قسمت خطی و فاقد انشعاب آن آمیلوز است و قسمت منشعب آن آمیلوپکتین نامیده می شود.که معمولا 75-80% نشاسته آمیلوپکتین و بقیه آن آمیلوز است.اما در انواعی از نشاسته ممکن است نسبتهای کاملا متفاوتی از آمیلوز و آمیلوپکتین داشته باشیم.
نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین بستگی به مقدار دو آنزیم که سازنده ی اتصال های 4→1α و 6→1α دارد.دررشته ی اصلی، اتصال واحدهای گلوکز به صورت 4→1α و در انشعابات، به صورت 6→1α است.( فاطمی و همکاران،1385)
وزن مولکولی آمیلوپکتین 100-200 هزار است و وزن مولکولی آمیلوز در حدود 1 میلیون است.زنجیره مولکولی آمیلوز به حالت مارپیچ است که هر دور مارپیچ،6 مولکول گلوکز دارد که می تواند مواد مختلفی مانند اسیدهای چرب یا برخی مواد طعم زا را درون ساختمان خود نگه دارد.و به خاطر همین خاصیت است که می توان آن را به طور کامل از یک خمیر جدا کرد به کمک موادی مثل بوتانول،اسیدهای چرب و فنولهای مختلف و اعمال حرارت،خمیراز حرارت نزدیک به نقطه ی جوش تا حرارت اتاق به آرامی سرد می شود و آمیلوز همراه با مواد ذکر شده به صورت کریستال درآمده و با سانتریفوژ کردن،می توان آن را جدا کرد.از آمیلوز ورقه های شفافی تهیه می شود که برای بسته بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.که چون ماده ای خوراکی است می تواند همراه غذا مصرف شود.( فاطمی و همکاران،1385)
1-10-2- ژلاتینه شدن نشاسته
هنگامی که دانه ها یا گرانول های نشاسته خام و صدمه ندیده،در آب سرد قرار داده شود،مقدار کمی آب جذب می کند و تا حرارت° c 65،گرانول ها افزایش حجم کمی دارند.که این تورم قابل برگشت است و گرانول ها می توانند به حجم اولیه برگردند.اما چنانچه تورم زیاد و برگشت ناپذیر باشد،این فرایند را ژلاتینی شدن می گویند.(فاطمی و همکاران،1385)
1-11- خصوصیات نشاسته ساگو
نخل ساگو متعلق به جنس متروکسیلون،متعلق به خانواده پالمائه است.نشاسته ساگو از نخل ساگو به دست می آید و یک محصول گرمسیری است و به خوبی در کشورهای جنوب شرق آسیا رشد می کند.نشاسته ساگو یک ماده نسبتا ارزان است که در جنوب شرق آسیا به فراوانی وجود دارد.درخت نخل ساگوی بالغ،سالانه حدود 550-100 کیلوگرم آرد ساگو تولید می کند.تخمین زده می شود که سالانه حدود 60میلیون نشاسته ساگو در جنوب شرق آسیا تولید می شود.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)
نخل ساگو یک منبع مهم برای مردم در مناطق روستایی است زیرا استفادههای فراوانی خصوصا در تولید نشاسته یا آرد ساگو دارد.اگرچه نشاسته ی ساگو مدت زمان طولانی است که خصوصا د رجنوب شرق آسیا استفاد ه می شود(برای تولید ورمیشل،نان،کراکر،بیسکوئیتو غذاهای سنتی زیادی) اما مطالعات محدودی در مورد خواص فیزیکو شیمیایی و مشخصات آن گزارش شده است.
نشاسته ساگو با وجود ارزان بودن،خصوصیات مهمی از جمله سهولت ژلاتینه شدن،ویسکوزیته بالا دارد.
اسکن میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که ساگو از گرانو لهای بیضوی به قطر متوسط 30 میکرومتر تشکیل شده است.ترکیبات ساگو به طور تقریبی شامل بین 20-10.6% رطوبت،0.43-0.06%خاکستر،0.13-0.10% چربی جامد،0.32-0.26%فیبر،0.25-0.19%پروتئین خام و 31-24% محتوای آمیلوز است.
دمای ژلاتینه شدن برای نشاسته ی ساگو بین 1/70-4/69 درجه سانتی گراد است.(فسیهودین و همکاران،1999؛آخیلش وی سینق و همکاران،2012)
1-12- روش های تولید بسته بندی های زیستی
1-12-1- روش خشک(ترموپلاست)
در این روش از حرارت دهی،قالب گیری و یا اکستروژن برای تولید مواد بسته بندی استفاده می شود.
روش خشک بیشتر برای تولید بسته بندی های نیمه سخت مانند سینی،فنجان و … استفاده می شود.ولی گاهی برای تولید بعضی از فیلم ها مانند فیلم های زئینی هم استفاده می شود. (قنبرزاده و همکاران،1388)
1-12-2- روش مرطوب(کاستینگ)
در این روش بیوپلیمر در حلال مناسبی پخش شده و آن را به صورت محلول در می آورند و بعد حلال را از آن جدا می کنند که برای جداسازی حلال از روش هایی مانند تبخیر حلال،رسوب دادن فاز جامد توسط تغییر PH،تغییر قطبیت حلال یا افزودن الکترولیت استفاده می شود.
روش مرطوب بیشتر برای تولید فیلم ها و پوشش ها و ورقه های خوراکی استفاده می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-13- مواد تشکیل دهنده فیلم های نشاستهای
برای تشکیل فیلم نشاسته ای،نشاسته،پلاستی سایزر و ماده حلال مورد نیاز است. (قنبرزاده و همکاران،1388)
1-14-تشکیل فیلم نشاستهای
برای تشکیل فیلم،ساختار و ماهیت شیمیایی بیوپلیمر،نقش اساسی در انتخاب نوع حلال و شرایط تهیه فیلم دارد.
نشاسته به صورت گرانول است و برای تشکیل فیلم،نشاسته باید تا بالای دمای ژلاتینه شدن حرارت ببیند.پلی ساکاریدها نسبت به پروتئین ها،واحدهای تشکیل دهنده یکنواخت تری دارند.به دلیل برهمکنش های بیشتر بین زنجیرههای پلیمر،معمولا فیلم های پلیساکاریدی،استحکام مکانیکی بهتری نسبت به فیلمهای پروتئینی دارند و فیلم های حاصل از آنها قوی تراست.فیلم های پلی ساکاریدی به علت ماهیت قطبی اکثر پلی ساکاریدها،نسبت به گازها بازداندگی خوبی دارند اما به دلیل آبدوست بودن ممانعت به بخار در آنها ضعیف است.
نشاسته به صورت گرانول های جدا از هم است بنابراین برای تشکیل فیلم باید ماکرومولکول ها از داخل گرانول ها آزاد شوند و نشاسته ژلاتینه شود.ژلاتینه شدن شامل متلاشی شدن گرانولهای نشاسته در حضور آب و آزاد شدن زنجیره های آمیلوز و آمیلوپکتین است. (قنبرزاده و همکاران،1388)
1-15- فرایند ژلاتینه شدن نشاسته
در اثر حرارت دادن نشاسته در حضور آب،نشاسته ژلاتینه شده،به صورت خمیر در می آید،گرانولها ترکیده و در نهایت رتروگریداسیون اتفاق می افتد.گرانول های نشاسته در آب سرد،آب کمی جذب می کنند.در اثر حرارت دادن،پیوندهای هیدروژنی شکسته و در دمای ژلاتینیزاسیون،با آب پیوند داده و آب جذب می کنند و گرانول ها متورم می شوند.(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده ،1387؛قنبرزاده و همکاران،1388)
1-15-1- خمیری شدن نشاسته
با گذشت زمان و افزایش دمای سوسپاسنیون،آبگیری بیشتر شده و گرانول ها متورم می شوند و ویسکوزیته محلول افزایش می یابد.هر چه اندازه گرانول ها بزرگتر باشد،زمان و دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن محلول کمتر می شود.همچنین هرچه نسبت آمیلوز کمتر باشد؛دمای ژلاتینه شدن و خمیری شدن کمتر می شود.دمای خمیری شدن ذرت مومی (ذرت بدون آمیلوز°c65و برای ذرت نشاسته ای(ذرت با آمیلوز بالا)، °c86 است.(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده،1387)
1-15-2- ترکیدن گرانول ها
با ادامه ی حرارت دهی و آبگیری،گرانولها ترکیده و ویسکوزیته کاهش می یابد.(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده، 1387)
1-15-3- رتروگرادسیون نشاسته
با سرد کردن محلول نشاسته،پیوندهای هیدروژنی نشاسته-آب کاهش و پیوند های هیدروژنی نشاسته-نشاسته تشکیل می شود.زنجیره های آمیلوز به دلیل خطی بودن،نسبت به آمیلوپکتین،سریعتر پیوندهای هیدروژنی تشکیل می دهند.بنابراین هرچه نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین بیشتر باشد،رتروگرداسیون سریعتر اتفاق می افتد.برای رتروگرداسیون،باید محلول رقیق باشد و در صورت غلیظ بودن محلول نشاسته،باید سرد کردن به صورت آرام و تدریجی باشد تا پیوندهای هیدروژنی بتواند تشکیل شود و محلول از حالت آمورف به حالت کریستالی درآید(پدیده رتروگرداسیون) .(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده ،1387)
1-16-پلاستی سایزر یا ماده نرم کننده
پلاستی سایزر ماده ای است که باعث کاهش مقاومت مکانیکی و افزایش انعطاف پذیری فیلم می شود. در صورت عدم استفاده از پلاستی سایزر،فیلمی سخت و شکننده تولید می شود.بنابراین از پلاستی سایزر برای نرم کرد ن فیلم و بهبود خواص مکانیکی فیلم استفاده می شود.مشکل استفاده از پلاستی سایزر این است که خواص بازدارندگی و مکانیکی فیلم را تضعیف می کند.
از جمله موادی که به عنوان پلاستی سایزر کاربرد دارند،گلیسرول،سوربیتول،پلی اتیلن گلیکول،پلی پروپیلن گلیکول و …است.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-17- ماده حلال
رایج ترین حلال ها برای تولیدفیلم های خوراکی آب،اتانول،استون و ایزوپروپیل الکل است.نوع حلال مورداستفاده در ویژگی های مکانیکی فیلم های خوراکی موثر است.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-18- حرارت دهی
حرارت دادن مرحله اساسی در تشکیل فیلم است ومحلول باید تا بالای دمای ژلاتینه شدن حرارت ببیند. (معمولا 90 درجه به مدت 30 دقیقه)(قنبرزاده ،1387)
1-19- خشک کردن
برای خشک کردن فیلم،نخست آن را خنک کرده و بر روی سطح نچسب تفلون پخش می کنند.و پس از خشک شدن آن را از سطح تفلون جدا می کنند.(قنبرزاده ،1387)
1-20- فیلم های ضدمیکروبی
از آنجایی که آلودگی میکروبی می تواند عمر مفید ماده غذایی را کاهش دهد و احتمال رشد برخی میکروارگانیسم های پاتوژن نیز وجود دارد،تحقیقاتی که در طول دهه گذشته انجام شده بیشتر از تولید فیلم های حاوی مواد ضدمیکروبی حمایت می کند.(قنبرزاده و همکاران،1388؛قنبرزاده و همکاران،1390؛سیبل اوزکاکمک و ارگین ازتور،2012)
بسته بندی فعال شامل برهمکنش هایی بین غذا،ماده بسته بندی و اتمسفر گازی داخل بسته است که بسته بندی فعال نوعی بسته بندی است که علاوه بر داشتن خواص بازدارندگی،با تغییر شرایط بسته بندی،ایمنی و ماندگاری مواد غذایی را بدون تغییر کیفیت ماده غذایی افزایش می دهد. استفاده از بسته بندی فعال،یک روش نوین برای نگهداری مواد غذایی است و در سالهای اخیر پژوهش های زیادی بر روی آن انجام شده است.تکنولوژی باید با حفظ کیفیت و امنیت محصول،ماندگاری را افزایش دهد.
فیلم ها و پوشش های خوراکی ضدمیکروبی در مقایسه با بسته بندی های مرسوم،دارای سه مشخصه منحصر به فرد فعالیت ضدمیکروبی و خوراکی بودن و زیست تخریب پذیری است.
این بسته بندی ها قادرند از راه ها ی مختلفی از رشد میکروارگانیسم های مولد فساد و پاتوژن ها جلوگیری کنند.آنها می توانندسرعت رشد میکروارگانیسم ها را کاهش دهند،رشد آنها را به تاخیر بیندازند یا از رشد آنها جلوگیری کنند و یا میکروارگانیسم را غیرفعال و نابود کنند.(مایزورا و همکاران،2008)
غوطه ور کردن فراورده در محلول ضدمیکروبی و یا اسپری کردن محلول ضدمیکروبی بر روی فراورده،معایبی دارد از جمله:مواد ضد میکروبی باقی مانده در تماس با مواد فعال موجود در سطح خنثی می شوند و میکروب های آسیب دیده ممکن است دوباره فعال شوند.
در بسته بندی های ضدمیکروبی،انتشار مواد ضدمیکروبی از ماتریکس پلیمری به سطح ماده ی غذایی به صورت آهسته و در طول زمان انجام می شود و در نتیجه مدت زمان طولانی،غلظت بالایی از ماده ی ضدمیکروبی در سطح فراورده وجود خواهد داشت.مواد ضدمیکروبی از طریق کاهش سرعت رشد و طولانی کردن فاز تاخیری میکروارگانیسم ها و یا غیر فعال کردن و نابودی میکروب ها باعث افزایش ماندگاری فراورده های غذایی می شوند.(قنبرزاده و همکاران،1388(
1-21- تاریخچه فیلم های ضدمیکروبی
استفاده از فیلم ها و پوشش های خوراکی ضدمیکروبی و فیلم های سنتزی حاوی ترکیبات ضدمیکروبی،به زمان های خیلی دور برمی گردد.زمانی که از مواد حاوی نگه دارنده های شیمیایی و اسیدهای آلی به عنوان پوشش سوسیس استفاده می شد.این لفاف های طبیعی عمدتا لوله هایی از جنس پروتئین خوراکی بودند که خمیر سوسیس در دادخل آنها پر می شد.
علاوه بر پوشش دادن سوسیس ها،قطعات و لاشه های گوشت نیز با ژل های حامل ترکیبات ضدمیکروبی پوشش داده می شدند تا از فساد آنها جلوگیری شود.
بدون درنظر گرفتن لفاف سوسیس ها،تحقیقات بر روی فیلم ها و پوشش های حامل ترکیبات ضدمیکروبی،از سال 1980 آغاز شد که آن هم بیشتر بر روی استفاده از اسیدسوربیک و سوربات پتاسیم متمرکز بود و بیشتر فیلم ها و پوشش هایی از جنس کربوهیدراتها و چربی ها مورد مطالعه قرار گرفت.از سال 1990،فیلم های ضدمیکروبی مختلفی از ترکیب کیتوزان و اسیدهای آلی نیز تولید شد.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-22- مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکروبی
موادی که می توانند به عنوان ترکیبات ضدمیکروبی به فیلم خوراکی اضافه شوند باید خوراکی باشد؛چون این فیلم ها به همراه غذا مصرف می شوند بنابراین تمام ترکیبات آن باید خوراکی باشد.(کارمن و همکاران،2011) ترکیبات فعال مختلفی را می توان به فیلم ها و پوشش های خوراکی اضافه کرد از جمله:آنتی اکسیدان ها،افزودنی های ضدمیکروبی،ترکیبات ایجاد کننده ی رنگ،طعم دهنده ها،مکمل های غذایی یا ادویه ها باشد.(قنبرزاده و همکاران،1388؛قنبرزاده و همکاران،1390)
1-22-1- ویژگی های مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکروبی
ویژگی هایی که یک ترکیب ضدمیکروبی مورد استفاده در بسته بندی های فعال باید داشته باشد:
مورد تایید سازمان های نظارت کننده بوده و برای تماس با ماده غذایی مجاز باشد.
قیمت پایینی داشته باشد تا مقرون به صرفه باشد.
بر طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها موثر باشد.
بر خواص حسی مواد غذایی تاثیر منفی نداشته باشد.(قنبرزاده و همکاران،1388)
1-22-2- مواد مورد استفاده در فیلم های ضدمیکروبی(بسته بندی های فعال)
جدول 1-1،مواد ضدمیکروبی مورد استفاده در بسته بندی های فعال را نشان می دهد.(قنبرزاده و همکاران،1388،ص 499)
جدول1-1: دسته بندی مواد ضدمیکروبی مورد استفاده در بسته بندی های فعال(فیلم های خوراکی فعال)
مثال دسته
سوربیک،پروپیونیک،بنزوئیک اسیدهای آلی
نایسین باکتریوسین ها
ایمازالیل آنتی بیوتیک ها
تیمول عصاره های گیاهی
لیزوزیم،پراکسیداز آنزیم ها
کنالبومین پروتئین ها
بنومیل قارچ کش ها
نقره فلزات
هپتیل پارابن پارابن ها
آلیسین تیوسولفانات ها
آلیل ایزوتیوسیانات،دی اکسید گوگرد گازها
EDTA شلات کننده ها
1-23-عصاره ها و اسانس های گیاهی
از جمله موادی که می توان به عنوان ترکیب ضدمیکروبی استفاده کرد،اسانس و عصاره های گیاهی است.
1-23-1- مکانیسم عمل اسانس ها و عصاره ها در جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها
علی رغم مطالعات زیادی که بر روی خصوصیات ضدمیکروبی اسانس ها و ترکیبات موجود در آنها انجام شده است،ولی مکانیسم عمل آنها هنوز کاملا مشخص نشده است.ترکیبات شیمیایی موجود در اسانس ها،بر روی نحوه عمل و فعالیت ضدمیکروبی آنها تاثیر می گذارد.ترپن های موجود در اسانس ها به عنوان به عنوان ترکیبات ضدمیکروبی عمل می کنند.بسیاری از ترپن ها مانند تیمول و کارواکرول،ساختمان فنولی دارند؛بنابراین نحوه فعالیت اسانس ها،به ساختمان فنولی آنها مربوط می شود.به طور کلی میزان بازدارندگی اسانس ها را می توان به حضور یک حلقه آروماتیک متصل به یک گروه قطبی نسبت داد.اهمیت حضور گروه های هیدروکسیل در ترکیبات فنولی به اثبات رسیده است.
وجود گروه هيدروكسي فعال باعث شده است كه اين ماده بتواند به آساني با جايگاههاي فعال آنزيم ها، باندهاي هيدروژنی تشكيل دهد.(بوچت،2001؛کارمن و همکاران،2002؛کونل و همکاران،2003؛بارت،2004)
معمولاً اسانس هايي كه قوي ترين خاصيت ضد باكتريايي را در برابر ميكروارگانيسم هاي عامل مسموميت غذايي دارند،شامل درصد زيادي از تركيبات فنلي هستند. لذا به نظر مي رسد كه مكانيسم عمل آنها مشابه ديگر تركيبات فنلي باشد. اين تركيبات معمولاً موجب اختلال در غشاء سيتوپلاسمي، شكستن و از هم گسيختن نيروي حركتي پروتون، جريان الكتروني و انتقال فعال و منعقد شدن محتويات سلول مي شود.(بارت،2001،بوچات،2001) اجزاء اسانس ها همچنين روي پروتئين هاي موجود در غشاء سيتوپلاسمي اثر مي گذارند. آنزيم ها از قبيل ATPase در غشاي سيتوپلاسمي جاي گرفته اند و به وسيله مولكول هاي چربي در مرز غشاء وارد شده اند. دو طريق پيشنهاد شده است كه به وسيله آن هيدرو كربن هاي حلقوي مي توانند عمل كنند. در ابتدا مولكولهاي هيدروكربن چربي دوست مي توانند در يك لايه درون چربي تجمع پيدا كنند و واكنش چربي – پروتئين را از شكل طبيعي خارج كنند پس واكنش مستقيم تركيبات چربي دوست با قسمت هاي آب گريز پروتئين ها ممكن مي گردد(بارت،2004).
به طور كلي مکانیسم عمل اسانس ها، به غلظت آنها وابسته است. غلظت هاي پايين،از فعاليت آنزيم هاي مربوط به توليد انرژي ممانعت مي كند؛در حالي كه مقادير بالاي اسانس موجب رسوب پروتئين ها مي گردد. با اين وجود هنوز مشخص نشده كه آيا تخريب ديواره سلولي،مربوط به مقدار تركيبات ضد ميكروبي است كه سلول در معرض آنها قرار مي گيرد و يا تاثير اسانس ها در ابتدا موجب يك تخريب كوچك مي شود و سپس تخريب ديواره سلولي ايجادمي شود.(کونل و همکاران،2003)
يكي از خواص مهم اسانس ها و تركيبات آنها،خاصيت آبگريزي مي باشد كه آنها را قادر مي کند که ديواره سلولي باكتري ها يا ديواره ميتوكندري ها را تجزيه كنند و باعث تخريب سلولي و نفوذ پذيري بيشتر سلول ها شود. مهاجرت يونها و ديگر محتويات سلولي نيز مي تواند اتفاق بيفتد و كم شدن زياد محتويات سلول باكتري و يا خروج مواد حساس و يون ها منجر به مرگ باكتري خواهد شد.(بارت،2004)
1-24- میکروارگانیسم مورد بررسی
1-24-1- باکتری اشرشیاکلی
باکتری اشرشيا كلي یک باکتری ميله اي شكل به طول 3 – 1 ميكرون و عرض 6/0 – 5/0 ميكرون كه البته اندازه آن در شرايط مختلف تغيير مي كند. این باکتری متحرك،فاقد هاگ،معمولاً بدون كپسول و به راحتي با رنگ هاي عادی،رنگ می شود. این باکتری گرم منفی، هوازی اختیاری بوده و در محیط های معمولي آزمايشگاهي بخوبي رشد مي كند. حرارت اپتيمم كشت اين ميكروب 37 درجه سانتي گراد مي‌باشد. در محيط آبگوشت در مدت 12 تا18 ساعت كدورت يكنواختي ايجاد مي نمايد و پس از مدتي پرده شكننده‌اي بر سطح محيط توليد مي شود كه تدريجاً در ته لوله كشت رسوب مي كند به طوري كه در كشت هاي كهنه همواره رسوب نسبتاً زيادي در ته لوله ديده مي شود. پرگنه هاي ميكروب در سطح محيط كشت جامد كمي برجسته، نرم، براق شيري رنگ و داراي لبه مدور و پرگنه هاي عمقي عدسي شكل و متمايل به قهوه اي است.
انواع بيماري زاي این باکتری،داراي پيلي و كپسول هستند. از اين جهت براي تعيين كيفيت بهداشتي مواد غذايي، به خصوص آب و شير، اشرشيا كلي به عنوان شاخص بهداشتي پيشنهاد شده است و تقريباً مورد قبول همگان نيز قرار گرفته است.
براي جداسازي اشرشيا كلي از مواد غذايي آلوده و مشكوك از محيط هاي انتخابي كه حاوي مواد رنگي و باكتريواستاتيك است استفاده مي‌كنند، اين محيط ها مانع رشد برخي از ميكروب ها مي شوند و به علاوه پرگنه هاي اشرشيا كلي در روي آنها منظره مشخصي دارد مثلاً پرگنه اين ميكروب در محيط EMB داراي رنگ سبز متاليك و در محيط كشت مك کانكي قرمز رنگ مي باشد(مرتضوي و همكاران، 1379؛ ملك زاده و شهامت، 1371).
باکتری اشرشیاکلی مهمترين عضو گروه كلي فرم ها مي باشد. این باکتری در قسمت انتهايي روده تمام حيوانات خونگرم وجود دارد ولي در روده حيوانات خونسرد معمولاً يافت نمي شود. تعداد اين ارگانيسم ها در معده و قسمت ابتدايي روده ها كم است و يا اصولاً وجود ندارد. اشرشيا كلي درروده حيوانات گوشتخوار و همچنين انسان و ميمون،بيش از روده علف خواران وجود دارد و مدفوع گاو و اسب خيلي كمتر از مدفوع انسان حاوي اين ميكروب مي باشد.
برخي از سوش هاي اشرشيا كلي بي ضرر هستند و برخي ديگر به دليل خصوصيات آنتي ژني كه دارا هستند براي انسان و حيوانات بيماري زا ميباشند. آن گروه از اشرشيا كه ظاهراً بي آزار هستند خارج از محيط طبيعي خود مي توانند ايجاد اختلالاتي نمايند. از اين رو به آنها فرصت طلب مي گويند.(مرتضوی و همکاران،1379)
1-24-1-1-آنتی ژن های اشرشیاکلی
در اين باكتري سه گروه آنتي ژن وجود دارد :
آنتي ژن: H آنتي ژن تاژك است كه در باكتري هاي متحرك وجود دارد.
آنتي ژن: K اسم ديگر آن آنتي ژن B است كه آنتي ژن كپسول بوده و به حرارت حساس است .
1-24-1-2- سوش های مسمومیت زای اشرشیاکلی
باكتريهاي اشرشيا كلي يكي از مهمترين باكتريهاي عفونت زا و مسموميت زا مي باشد. به طور كلي، آن دسته از سوش هاي اشرشیاکلی را كه مسموميت غذايي ايجاد مي نمايند به گروههاي زير تقسيم مي كنند:
اشرشیاکلی انتروپاتوژن :این نوع اشرشیا،ايجاد انتروتوكسين نمي كند، ولي برخي از سوش هاي آن ايجاد سيتوتوكسين مي كنند نظير توكسين CLDT اين تيپ عامل اسهال اطفال بوده و افراد بالغ نسبت به آن كاملاً مقاومند.
اشرشیاکلی انتروتوکسی ژنیک:این نوع از اشرشیا ايجاد دو نوع انتروتوكسين حساس به حرارتو مقاوم به حرارت مي كند. سم حساس به حرارت،دردماي 60 درجه سانتي گراد پس از نيم ساعت از بين مي رود. سم مقاوم به حرارت،در دماي 100درجه سانتي گراد تا 15 دقيقه فعال مي ماند. وزن مولكولي سم مقاوم به حرارت از سم حساس به حرارت كمتر است. اين تيپ شايع ترين عامل اسهال مسافتي در جهان است كه ايجاد بيماري شبيه به وبا مي كند، اما در بعضي ازافرادي كه اسهال مسافرتي دارند ،اشرشیاکلی انتروپاتوژنیک را نيز جدا كرده اند.
اشرشیاکلی انترواینویسیو: اين باكتري ايجاد انتروتوكسين نمي كند. اين باكتري شبيه به شيگلا ديسانتري عمل مي كند و ايجاد اسهال خوني مي كند.
اشرشیاکلی انتروهموراژیک:اين باكتري ايجاد يك سيتوتوكسين به نام وروتوكسين در روده مي كند كه ايجاد اسهال خوني مي نمايد و ژن مولد آنها توسط باكتريوفاژ كنترل مي شود. (مرتضوي و همكاران، 1379؛ ملك زاده و شهامت، 1371).
1-25- زنیان
Corum copticom در زبان فارسی به نام زنیان مشهور است. زنیان یک ترکیب آروماتیک و گیاهی یک ساله است که در ایران،هند ،پاکستان و مصر رشد می کند.این گیاه دارای گل های سفید و میوه های کوچک قهوه ای رنگ می باشد.(کاظمی اسکویی و همکاران،2011)
زنیان یک ادویه ی محبوب و طعم دهنده ی سنتی است که د رایران استفاده می شود.که در طب سنتی ایران به منظور اثرات درمانی از آن استفاده می شود.میوه های زنیان چندین اثر درمانی دارند که شامل ضد نفخ،ضدتهوع،شد نفخ،ادرار آور،تمیز کننده ی رحم و … است.(محققزاده و همکاران،2007) عصاره آبی زنیان به طور گسترده برای از بین بردن علائم آنفلوانزای کودکان در طب سنتی استفاده می شود.دانه های رسیده ی این گیاه،محتوی 2-4% اسانس است که سرشار از مونوترپن هایی مانند تیمول است.(گودرزی و همکاران،2011).
اسانس های معطر اثرات ضدمیکروبی،ضدقارچی و ضدویروسی دارند و سمیت کمتری از داروهای شیمیایی دارند.
چندین مکانیسم در پیدایش اثر ضدویروسی شامل جلوگیری از شکل گیری DNA و RNAویروسی و یا جلوگیری از فعالیت تکثیر ویروسی است.(کاظمی اسکویی و همکاران،2011)
1-25-1- ترکیبات اصلی زنیان
از ده ترکیب اصلی شناسایی شده در زنیان،تیمول،ترپینولین وپارا سیمین به ترتیب اولین،دومین و سومین
عنصر هستند.تیمول که اصلی ترین ترکیب در زنیان است و در گروه مونوترپن ها قرار دارد،یک ضدمیکروب شناخته شده بزرگ است. اسانس زنیان، اثرات ضدمیکروبی قوی علیه باکتریهای گرم مثبت و اثرات ضدویروسی خیلی مهمتری دارد. اثز ضد میکروبی این اسانس علیه استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سوبتیلیس قوی است.(کاظمی اسکویی و همکاران،2011)
ترکیبات اسانس زنیان در پژوهش های مختلف بسیار متفاوت گزارش شده است که در این پژوهش ترکیبات مهم اسانس زنیان شامل تیمول(54.50%)، -ترپینن(26.10%) و پارا-سیمن(22.10%) گزارش شده است.(گودرزی و همکاران،2011)
با توجه به اینکه تیمول دارای فعالیت ضدمیکروبی است،احتمالا تاثیرات ضدمیکروبی مربوطه،بیشتر به آن مربوط میشود.(کاظمی اسکویی و همکاران،2011)
1-26- اهداف تحقیق
استخراج عصاره گیاه زنیان
تولید فیلم خوراکی با پایه ی نشاسته ی ساگو
استفاده از عصاره ی آبی گیاه زنیان در فیلم خوراکی به منظور بهبود خصیوصیات ضدمیکروبی
افزایش تقاضا برای مصرف فیلم های خوراکی و ضدمیکروبی
کاهش مصرف بسته بندی های سنتزی
1-26-1- اهداف اصلی
هدف اصلی از انجام این تحقیق، امکان تولید فیلم ضد میکروبی با پایه نشاسته ساگو محتوی عصاره آبی و الکلی زنیان، به منظور بازدارندگی از رشد باکتری بیماریزای اشرشیاکلی می باشد.
1-26-2- اهداف اختصاصی
هدف از انجام این تحقیق تولید فیلم خوراکی بر پایه نشاسته ساگو محتوی عصاره زنیان بوده و خواص مکانیکی (مقاومت کششی، ازدیاد طول تا نقطه پاره شدن) و فیزیکوشیمیایی (نفوذ پذیری نسبت به بخار آب، شفافیت، حلالیت و رنگ) و ضد میکروبی فیلم های تولید شده مورد ارزیابی قرارگرفت.
1-27- پرسش اصلی تحقیق
آیا افزودن عصاره زنیان بر خواص ضد میکروبی،فیزیکی،مکانیکی،فیزیکوشیمایی و عبوردهی فیلم خوراکی نشاسته ساگو تاثیر دارد؟
28-1- نمودار تحقیق
نمودار 28-1 ،نمودار تحقیق را نشان می دهد.
اکلای به روش
انتشار در آگار
رنگ سنجی
حلالیت درآب
نفوذپذیری نسبت به بخارآب و اکسیژن
UV Visible
اسپکتروفوتومتری
بررسی خواص فیلم خوراکی
نشاسته ساگو
تهیه فیلم خوراکی به روش کستینگ
گلیسرول /سوربیتول
عصاره آبی زنیان
0%
10%
20%
30%
فیزیکوشیمیایی
مکانیکی
ضد میکروبی
مدول یانگ
ازدیاد طول تا نقطه شکست
مقاومت به کشش
نمودار شماره 1-1 :نمودار تحقیق
فصل 2
مروری بر منابع گذشته
1-2:مروری بر تحقیقات پیشین
پژوهش های زیادی برای بهبود خواص مکانیکی و ویِژگی های ممانعتی فیلم های خوراکی با پایه ی نشاسته و توسعه ی آنها انجام گرفته است که به صورت ترکیب کردن آنها با بیوپلیمرهای دیگر مانند آلژینات،نشاسته ی سیب زمینی با آگار،نشاسته ی کاساوا با آرابینوزیلان،نشاسته ی تاپیوکا با صمغ یک نوع برگ و … می باشد.(فزیله و همکاران،2011)
در پژوهشی هدایتی راد و همکارانش خاصیت ضدمیکروبی فیلم تهیه شده از پولولان حاوی اسانس درمنه را مورد بررسی قرار دادند.آنها اسانس درمنه را در 7 غلظت به محلول تشکیل دهنده فیلم پولولان اضافه کردند.و خاصیت ضدمیکروبی از طریق روش انتشار در دیسک مورد بررسی قرار گرفت.وحداقل غلظت بازدارندگی برای هر یک از میکروبها معلوم شد.اشرشیاکلی بیشترین و استافیلوکوکوس اورئوس،کمترین مقاومت را در برابر خواص ضدمیکروبی اسانس درمنه از خود نشان دادند.(هدایتی راد و همکاران،1392)
در پژوهش دیگری که توسط تورج مهدی زاده و همکارانش در سال 2012 انجام شد،خواص ضدباکتریایی،آنتی اکسیدانی و خصوصیات نوری فیلم خوراکی کامپوزیتی نشاسته- کیتوزان،حاوی اسانس روغنی کاکوتی مورد بررسی قرار گرفت.در این مطالعه از غلظت 2-0% اسانس روغنی کاکوتی در فیلم کامپوزیتی نشاتسه-کیتوزان استفاده شد.اثرات ضدمیکروبی و آنتی اکسیدانی،با افزودن غلظت روغن کاکوتی به طور معنی داری افزایش پیدا کرد.به طوری که بیشترین اثر ضدمیکروبی بر روی باکتری لیستریامونوسیتوژنز و کمترین اثر مربوط به باکتری سالمونلا انتریتیدیس بود.همچنین با افزودن اسانس کاکوتی،اختلاف رنگ کل و شاخص زردی افزایش یافت.همچنین شاخص سفیدی در مقایسه با نمونه کنترل،به طور معنی داری بالاتر بود و شفافیت نیز کاهش پیدا کرد.نتایج این مطالعه نشان داد که افزودن اسانس روغن کاکوتی به عنوان یک ضدمیکروب طبیعی در قالب فیلم کامپوزیتی نشاسته-کیتوزان،می تواند پتانسیل بالایی را در قالب فیلم کامپوزیتی نشاسته-کیتوزان به منظور استفاده در فیلم های خوراکی فعال داشته باشد.(مهدی زاده و همکاران،2012)
در یک پژوهش که توسط سیبل ازکاک مک و همکارانش در سال 2012 انجام شد؛فیلم های خوراکی حاوی اسانسهای گیاهی و ادویهجات و تاثیر آنها بر روی خواص ضدقارچی در مواد غذایی بررسی شد.اسانس های گیاهی و ادویه جات فعالیت ضدمیکروبی زیادی دارند.برخی از عصاره های گیاهی فعالیت ضدقاچی قویی در برابر قارچ های نامطلوب در مواد غذایی در طول مدت نگهداری از خود نشان می دهند.به طور کلی ترکیبات فنولی و ترپن ها،اصلی ترین ترکیبات در این زمینه هستند.عصاره های گیاهی مانند آویشن،سیر،میخک و دارچین می توانند رشد گونه های قارچی پاتوژن و عامل فساد را مهار کنند.به عبارت دیگر دارا بودن خواص ممانعتی در برابر اکسیژن،دی اکسیدکربن،لیپید،رطوبت و طعم،فیلم های خوراکی یا پوشش هایی که حاوی اسانس ها هستند،می توانند برای محافظت از محصولات غذایی حتی پس از باز شدن بسته بندی استفاده شوند.کاسوربات،نایسین،ناتامایسین،به طور معمول به عنوان یک ماده ضدقارچی در تولید محصولات لبنی و گوشتی استفاده می شوند.رشد گونه های عامل فساد و پاتوژن ها در مواد غذایی را می توان با استفاده از فیلم های خوراکی محتوی اسانس ها،کاهش داد.اطلاعات محدودی در رابطه با اثرات ضدقارچی در فیلم های خوراکی محتوی اسانس ها در مواد غذایی وجود دارد.مطابق گزارشات فیلم های خوراکی پروتئین آب پنیر که حاوی اسانس آویشن و سیر هستند،اثرات ضدقارچی بهتری در برابر پنی سیلیوم دارند.از ناتا مایسین در پنیر هفت روزه مشهور در کشور بمبئی.اثرات ضدقارچی طبیعی در فیلم ها به زیاد شدن طول عمر نگهداری مواد غذایی بسته بندی کمک می کند.افزایش ایمنی و کیفیت مواد غذایی،کاهش ضایعات بسته بندی و جلوگیری از آلودگی محیط زیست،از جمله مزایای استفاده از فیلم های خوراکی حاوی عصاره های گیاهی است(سیبل ازکاک مک وارگین ازتور،2012)
در پژوهش دیگری که توسط فزیله و همکارانش در سال 2011 انجام شد؛ تاثیر غوطه ور کردن فیلم نشاسته ی ساگو-آلژینات با درصدهای مختلف در محلول کلسیم کلراید بررسی شد. محتوای کلسیم در فیلمی که فقط از آلژینات تهیه شده بود،به طور معنی داری بیشتر بود از بعد از غوطه ور کردن آنها در محلول کلسیم کلراید برای مدت یک دقیقه. غوطه ور کردن فیلم در یک محلول کلسیم کلراید برای یک دقیقه مقاومت به کشش را افزایش می دهد به جز برای حالتی که از نشاسته ی ساگو به میزان 100% استفاده شده باشد.افزایش زمان غوطه وری برای ده دقیقه،اثر قابل توجهی بر روی مقاومت به کشش ندارد.به علاوه،افزایش زمان غوطه وری،حلالیت فیلم در آب را کاهش نمی دهد.افزودن کلسیم کلراید به محلول فیلم با نسبت بیشتر آلژینات به طور قابل توجهی قابلیت کشش و درصد افزایش طول تا نقطه ی شکست را افزایش می دهد.(فزیله و همکاران،2011)
