Skip to main content
SUPERVISOR
Milad Fathi,Mehdi Kadivar
میلاد فتحی (استاد راهنما) مهدی کدیور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shayan Ebrahimi ghahderijani
شایان ابراهیمی قهدریجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Chitosan Based Nanofibers Production with Nuzzle-less Electrospining Method and Use in the Preparation of Edible Film
Recently, the use of natural antimicrobial compounds has been considered rather than artificial ingredients. Chitosan is a non-toxic, natural, polysaccharide derived from chitin and has the potential to be used as an antimicrobial component. It has a strong antimicrobial effect against fungi, gram-positive and gram-negative bacteria, as well as the ability to absorb heavy metal ions. Chitosan is not only used for edible coating, but can also be combined with other packaging materials in order to increase the shelf-life of foods. Nano-fibers are defined as one-dimensional materials with a diameter of less than 1 micron. Electrospining is the simplest method for producing nanofibers in the industrial scale. Recently, nuzzle-less Electrospining device has been introduced as an Electrospining technology, with the goal of producing an industrial-scale nanofibre in compact space. Theoretical studies have shown that the production of nanofibers with a Nozzle-less electrospining device increases the speed of fiber production. Today one of the most important concerns in the world is the environmental damage caused by the accumulation of non-biodegradable plastics. A big amount of this waste is related to the polymers used in food packaging. In recent years, food industry experts have sought to find suitable biodegradable alternatives for synthetic polymers. Biodegradable edible films can replace modern synthesis packages. nozzle-less Electrospining device was set up with pure gelatin solutions, pure chitosan and various ratios of chitosan and gelatin. Nanofibres with chitosan/gelatin ratios of 1:6 and 1:4 were produced at voltage of 17, 19 and 21 kV. scanning electron microscopy showed, the best nanofibers had diameter of 96.26 ± 34.44. Gelatin DSC result indicated, two Endothermic peak for water loss and melting, and chitosan had an endothermic and exothermic peak for water evaporation and polymer decomposition was observed. The DSC analysis showed that the thermal resistance of the fiber was higher than ingredients. In the analysis of ATR-FTIR, the main peaks of ingredients was observed. In the ATR-FTIR analysis of chitosan tree peaks of Sugar structure in 1,000 nm were observed. peaks i 2870 and 3300 nm was Related to the C-H groups of alcan and alkin tensile strengths. In the ATR-FTIR analysis of gelatin at 1640 and 3280 mn two peaks were observed for amine type I and the C-H strechiy group alkin. The results showed the chemical reaction between ingredients have not been happened. The produced nanofiber was used to prepare the gluten edible film and analysis of moisture, thickness, solubility, traarency, color, water vapor permeability, and mechanical properties were performed and the results showed that addition of chitosan/gelatin nanofibers to the biodegradable gluten film enhances Solubility, mechanical properties and increase water vapor permeability of edible film. Keywords: Chitosan, Edible film, Electrospinning, Gluten, Nanofibers
اخیراً استفاده از مواد ضد میکروبی طبیعی به‌جای ترکیبات سنتزی مورد توجه قرارگرفته است. کیتوزان، بیو پلی ساکارید غیر سمی، طبیعی و قابل‌تجزیه بوده که از کیتین مشتق شده و پتانسیل لازم برای استفاده به‌ عنوان ترکیب ضد میکروبی را دارد. کیتوزان دارای خاصیت ضد میکروبی قوی در برابر قارچ‌ها، باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی و همچنین قابلیت جذب یون‌های فلزات سنگین می‌باشد. کیتوزان تنها به ‌منظور استفاده در فیلم‌های خوراکی کاربرد ندارد بلکه می‌تواند در ترکیب با دیگر مواد بسته‌بندی به‌منظور افزایش زمان ماندگاری غذاها استفاده گردد. نانوالیاف به‌عنوان مواد یک‌بعدی با قطر کمتر از ? میکرون تعریف می‌شوند. الکتروریسی ساده‌ترین روش برای تولید نانوالیاف در مقیاس صنعتی است. به‌تازگی، دستگاه الکتروریسی بدون نازل به‌عنوان فناوری الکتروریسی، با هدف تولید نانوالیاف در مقیاس صنعتی معرفی ‌شده است. مطالعات نظری نشان داده است، تولید نانوالیاف با دستگاه الکتروریسی بدون نازل سرعت تولید الیاف را افزایش می‌دهد. یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در جهان امروز تأثیرات مخرب محیطی ناشی از تجمع مواد پلاستیکی و غیرقابل تجزیه است. در سال‌های اخیر متخصصان صنعت غذا به دنبال یافتن جایگزین‌های زیست‌تخریب‌پذیر مناسب برای پلیمرهای سنتزی بوده‌اند. پوشش‌های خوراکی زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند جایگزین بسته‌بندی‌های سنتزی امروزی شوند. در این تحقیق دستگاه الکتروریسی بدون نازل راه‌اندازی شد و با محلول‌های ژلاتین خالص، کیتوزان خالص و نسبت‌های مختلف کیتوزان و ژلاتین تنظیم شد. سپس نانوالیاف با نسبت‌های کیتوزان/ژلاتین 6:1 و 4:1 در ولتاژهای 17، 19 و 21 کیلوولت تولید گردید. پس از عکس‌برداری از نانوالیاف با میکروسکوپ الکترونی روبشی بهترین آن‌ها با اندازه 47/34±16/96 نانومتر با نسبت 4:1 کیتوزان/ژلاتین و ولتاژ تولید 17 کیلوولت انتخاب شد و برای آنالیزهای DSC و ATR-FTIR استفاده گردید. در آنالیز DSC ژلاتین دو پیک گرماگیر مربوط به خروج آب و ذوب ژلاتین و در آنالیز DSC کیتوزان یک گرماگیر پیک و یک پیک گرماده مربوط به خروج آب و تجزیه پلیمر مشاهده شد. آنالیز DSC نشان داد که مقاومت حرارتی الیاف تولیدشده از مواد اولیه بیشتر است. در آنالیز ATR-FTIR پیک‌های شاخص مواد اولیه مشاهده شد. در آنالیز ATR-FTIR کیتوزان در محدوده طول‌موج 1000 نانومتر پیک‌های مربوط به ساختار قندی و در طول‌موج‌های 2870 و 3300 نانومتر گروه‌های C-H کششی آلکان و آلکین را نشان داد. در آنالیز ATR-FTIR ژلاتین در طول‌موج‌های 1640 و 3280 پیک مربوط به آمین نوع یک و گروه C-H کششی آلکین را نشان داد. آنالیز ATR-FTIR نشان داد واکنش شیمیایی بین مواد اولیه سازنده الیاف رخ نداده است. الیاف پس از تولید در تولید فیلم خوراکی زیست‌تخریب‌پذیر گلوتن مورد استفاده قرار گرفت و آنالیز رطوبت، ضخامت، حلالیت، شفافیت، رنگ، نفوذپذیری به بخارآب، و خصوصیات مکانیکی روی فیلم بدون الیاف و حاوی الیاف انجام گرفت. نتایج نشان داد که افزودن نانوالیاف کیتوزان/ژلاتین به فیلم خوراکی زیست‌تخریب‌پذیر گلوتن، تعدادی از خصوصیات مورد آزمون از جمله حلالیت، نفوذپذیری به بخارآب و خصوصیات مکانیکی فیلم خوراکی را تقویت می‌نماید. کلمات کلیدی: الکتروریسی، فیلم خوراکی، کیتوزان، گلوتن، نانوالیاف

ارتقاء امنیت وب با وف بومی