Skip to main content
SUPERVISOR
TAYEBEH BEHZAD
طیبه بهزاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fateme Gorooii amaljat
فاطمه صالحی نیک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
In the recent years, due to environmental challenges and non-renewability of fossil sources, synthetic polymers in many applications have been replaced by biopolymers. Whitin the wide family of biopolymers , the starch has the high usage in various domains such as food packaging industry applications, because of its availability, biodegradability, and biocompatibility. Chitin is one of the most common biopolymers used as filler and reinforcement agentes in the preparation of nanocomposites. The aim of this study is extraction and characterization of chitin nanofibers from Mucor indicus and investigation of their effect on starch based biocomposites . First M.indicus was grown in a liquid medium. The purpose of this part of the study was to evaluate the effect of liquid medium composition and to produce maximum chitin content. The results of tests showed that the maximum chitin was obtained in the presence of 2.5 g/l phosphoric acid as phosphate source, 2.5 g/l of potassium hydroxide as potassium source, and 1 g/l of yeast extract. After separation of chitin fibers, a mechanical proce were used for producing chitin nanofibers. During the chemical extraction process , in the first step lipids, proteins, and carbohydrates soluble in alkali solution were removed with alkali washing of the biomass and the alkali insoluble materials was produced. In the next step, removal of phosphate was carried out. After sulfuric acid hydrolysis, cell wall analysis showed that phosphate was less than 1% i the cell wall . Finally chitosan was eliminated by lactic acid and then decolorization was done. At the end of this two-step, cell wall analysis showed that the extracted material contained 85% chitin, small amounts of chitosan, and is free of phosphate. The FT-IR results showed that different materials in various stages of extraction were removed successfully. The average width of 28 nm was obtained for nanofibers from SEM images. X-ray diffraction results showed that crystallinity index of nanofibers was 82%. In order to produce nanocomposites, starch (5 g) dissolved in water (100 ml) and then the solution was well mixed with of 5, 7, 10% of chitin nanofibers, and then nanocomposites were prepared. The results obtained from the mechanical tests demonstrated that a significant increase in tensile strength and modulus of the nanocomposite films were found in 5% chitin nanofibers. When chitin nanofibers were changed from 0 to 10% , elongation at break was decreased from 107% to 48% . Moisture absorption test revealed that the final moisture absorption of nanocomposite was reduced from 51% to 38% when chitin nanofibers were increased from 0 to 5%. The results of traarency test showed that the addition of nanofibers reduces the traarency of nanocomposite films .The traarency index for nanocomposite films with 3, 5, 7, and 10% of nanofiber was 2.15, 3.14, 3.5, and 3.82, respectively. Keywords : Mucor indicus , Optimization, Chitin nanofiber, Starch, Bionanocomposites
در سال های اخیر به دلیل مشکلات زیست محیطی و تجدیدناپذیری منابع نفتی، در بسیاری از کاربردها پلیمرهای طبیعی جایگزین پلیمرهای مصنوعی شده اند. از بین خانواده عظیم پلیمرهای طبیعی نشاسته به دلیل فراوانی، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری در زمینه های مختلف ازجمله در صنایع بسته بندی مواد غذایی کاربرد دارد.کیتین یکی از متداول ترین پلیمرهای زیستی است که در تهیه نانوکامپوزیت ها به عنوان عامل تقویت کننده و پرکننده استفاده می شود. در این پژوهش هدف استخراج و مشخصه یابی نانوالیاف کیتین از قارچ موکور ایندیکوس و بررسی اثر افزودن آن در بیوکامپوزیت های بر پایه نشاسته می باشد. در ابتدا قارچ موکور ایندیکوس در محیط کشت مایع رشد داده شد. هدف در این قسمت از این پژوهش، بررسی تأثیر ترکیبات محیط کشت بر میزان کیتین موجود در دیواره سلولی، آنالیز دیواره سلولی قارچ و یافتن محیط کشتی با بیشترین میزان کیتین بود. با بررسی های به‌عمل‌آمده مشخص شد که میزان کیتین دیواره سلولی قارچ در حضور 5/2 گرم بر لیتر اسیدفسفریک به عنوان منبع فسفات، 5/2 گرم بر لیتر هیدروکسید پتاسیم به عنوان منبع پتاسیم و 1 گرم بر لیتر عصاره مخمر؛ بیشتربن مقدار بود. پس از جداسازی الیاف کیتین یک مرحله مکانیکی برای تولید نانو الیاف کیتین به کار گرفته شد. در طول فرآیند استخراج، ابتدا لیپیدها، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌های محلول در باز ، با شستشوی قلیایی از زیست توده حذف شدند و دیواره سلولی حاصل شد. در مرحله ی بعد، پیش فرآوری دیواره سلولی و حذف فسفات با اسیدسولفوریک انجام شد. نتایج آنالیز دیواره سلولی بعد ازاین مرحله نشان داد فسفات به کمتر از 1 درصد دیواره سلولی رسید. در نهایت نیز حذف کیتوزان با اسیدلاکتیک و سپس رنگ‌زدایی صورت گرفت. نتایج آنالیز دیواره سلولی در انتهای این دو مرحله نشان داد که ماده حاصل حاوی 85% کیتین، مقدار جزئی کیتوزان و عاری از فسفات می‌باشد. از نتایج طیف‌سنجی الیاف در مراحل مختلف استخراج مشخص گردید که حذف مواد ماتریسی با موفقیت صورت گرفته و طیف FT-IR به‌دست‌آمده برای کیتین نیز این مورد را تایید نمود. میانگین قطر نانوالیاف با بررسی تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی 28 نانومتر محاسبه شد. از نتایج پراش اشعه ایکس میزان بلورینگی نانوالیاف 82% به دست آمد. به‌منظور تهیه نانوکامپوزیت ، 5 گرم نشاسته در 100 میلی لیتر آب حل شد و این محلول به‌خوبی با درصدهای 5، 7، 10% نانوالیاف کیتین مخلوط شد وسپس نانوکامپوزیت ها تهیه شدند. نتایج به‌دست‌آمده از آزمون های مکانیکی اثبات کردند که استحکام کششی و مدول فیلم های نانوکامپوزیت با افزایش نانوالیاف کیتین تا 5% نانوالیاف افزایش چشم‌گیری یافت. میزان تغییر طول تا حد پارگی برای فیلم ها از 0 تا 10% نانوالیاف، از مقدار 107% در فیلم خالص به میزان 48% در نانوکامپوزیت حاوی 10% نانوالیاف کیتین تنزل پیدا کرد. تست جذب رطوبت اثبات کرد جذب رطوبت نهایی نانوکامپوزیت ها همزمان با افزایش نانوالیاف تا 5%، از 51% به 38% کاهش می یابد. نتایج آزمون شفافیت نشان داد افزودن نانوالیاف سبب کاهش شفافیت فیلم های نانوکامپوزیت می شود شاخص عبوردهی نور برای فیلم های کامپوزیت با 3, 5, 7 و %10 نانوالیاف به ترتیب 15/2، 14/3، 5/3 و 82/3 بو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی