تهيه و بررسي خواص فيلم فعال زيست‌ تخريب‌پذير آميزه اتيل سلولز/پلي لاكتيك اسيد بهبود يافته با پپتيدهاي جوانه گندم و تيمار پلاسما

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

دكتري

در اين مطالعه از پلي‌لاكتيك اسيد (PLA) و اتيل سلولز (EC) براي تهيه فيلم‌هاي زيست‌تخريب‌پذير، با استفاده از اكسترودر تك ماردون آزمايشگاهي به همراه دستگاه مخلوط‌كن غلتكي استفاده شد. در ادامه خواص مورفولوژيكي، مكانيكي، فيزيكي و حرارتي فيلم‌هاي آميزه مورد بررسي قرار گرفت. طيف‌هاي FTIR و الگوهاي XRD به ترتيب برهمكنش جزئي بين PLA و EC و ساختارهاي آمورف در آميزه‌ها را نشان داد. افزودن EC به فيلم PLA خالص، شفافيت فيلم‌ها را كاهش داده و آن را براي بسته‌بندي مواد حساس به نور مناسب مي‌كند. اندازه‌گيري خواص مكانيكي نشان داد كه ازدياد طول در هنگام شكست (EAB) براي فيلم‌هاي مخلوط حدود 6/2 برابر افزايش يافت، اين امر نشان‌دهنده‌ي اثر فاصلهدهندگي EC بين زنجيره‌هاي PLA بوده كه موجب بهبود فرايندپذيري آميزه‌ها مي‌گردد. ازآنجايي‌كه انعطاف‌پذيري عامل مهمي در شكل‌دادن به مواد بدون ايجاد ترك و شكستگي است، فيلم‌هاي تركيبي PLA/EC مي‌تواند كانديد مناسبي براي كاربرد در بسته‌بندي و توليد ظرف باشد. باتوجه‌به نتايج DSC، دماي انتقال شيشه‌اي (Tg) در آميزه‌ها 2 الي 3 درجه‌ي سلسيوس كاهش يافت. به دليل وجود يك Tg منفرد در نمودار آميزه‌ها، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه EC امتزاج‌پذيري نسبي با PLA داشت. بهبود زيست‌تخريب‌پذيري پس از تيمار با آلكالاز و دفن در خاك و توانايي توليد فيلم‌هاي آميزه با ضخامت كمتر و سطح صاف‌تر نسبت به فيلم PLA خالص، از ديگر مزاياي اضافه‌كردن EC به ماتريس PLA بود. توليد فيلم با اكسترودر و مخلوط‌كن غلتكي منجر به اختلاط بهتر پليمرها، كاهش احتمال سوختگي و كنترل آسان‌تر ضخامت فيلم نسبت به ساير روش‌هاي اختلاط مذاب گرديد. همچنين عدم استفاده از حلال‌هاي سمي، زمان كوتاه آماده‌سازي فيلم و امكان توليد فيلم‌ با اندازه‌ي بزرگ از جمله برتري‌هاي آن نسبت به روش ريخته‌گري محلول بود. در ادامه بر‌اساس نتايج بدست آمده، از فيلم آميزه PLA/EC حاوي 50 درصد EC براي تهيه‌ي فيلم‌هاي فعال استفاده گرديد. براي اصلاح سطح، افزايش چسبندگي و ايجاد گروه‌هاي قطبي بر روي سطح فيلم‌، تيمار پلاسماي تخليه سد دي‌الكتريك (DBD) در 20 كيلوولت به مدت 5، 10 و 15 دقيقه انجام شد. باتوجه‌به نتايج ATR-FTIR، AFM، SEM، زاويه تماس و حلاليت آبي، تيمار 5 دقيقه‌اي پلاسما به‌عنوان تيمار بهينه انتخاب گرديد. افزايش زبري سطح و ايجاد گروه‌هاي عاملي حاوي اكسيژن (به‌عنوان مثال، C=O و OH-) سبب تسهيل پوشش‌دهي تركيبات زيست‌فعال بر روي فيلم شد. در مرحله‌ي بعد پپتيدهاي زيست‌فعال (PEP) بدست‌آمده از هيدروليز آنزيمي (آلكالاز) ايزوله‌ي پروتئين جوانه‌ي گندم با درجه هيدروليز 63/46% و كيتوزان (CH) براي پوشش‌دهي و توليد فيلم‌هاي فعال مورداستفاده قرار گرفت. بدين منظور از پوشش‌دهنده‌ي دوراني براي ايجاد يك‌لايه‌ي بسيار نازك و يكنواخت و تنها در يك طرف فيلم استفاده شد. فيلم‌هاي پوشش داده شده با PEP، فعاليت آنتي‌اكسيداني بهتري نسبت به نمونه‌هاي پوشش داده شده با CH-PEP و CH داشت. نتايج فعاليت ضدميكروبي نشان داد كه فيلم‌هاي فعال حاوي PEP قادر به كاهش رشد باكتري‌هاي گرم منفي اشريشيا كلي و گرم مثبت استافيلوكوكوس اورئوس مي‌باشد. از نظر خواص ضدباكتريايي، فيلم پوشش داده شده با PEP قابل‌رقابت با نمونه‌ي داراي CH بود. ازاين‌رو، فيلم فعال PLA/EC حاوي پپتيدهاي زيست‌فعال جوانة گندم مي‌تواند يك فيلم اميدواركننده براي توليد بسته‌هاي آنتي‌اكسيداني و ضدباكتريايي باشد.

218092

علوم و صنايع غذايي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان