SUPERVISOR
Sabihe Soleimanianzad,Mahmoud SheikhZeinodin
صبیحه سلیمانیان زاد (استاد راهنما) محمود شیخ زین الدین (استاد راهنما)
STUDENT
Mina Nikmanesh
مینا نیک منش
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Increasing the efficiency of poly lactic acid (PLA) films in milk storage with silver nanoparticle
Nowadays, plastics are extremely important in packaging industry and they are being used more than other products. However, these materials have many advantages,but one of their biggest disadvantage is their slow biodegradation characteristics and environmental pollution. Biodegradable polymer can be degradated in natural environments by enzymes and chemical changes in their structure. Poly Lactic Acid is the most commonly used biodegradable polymers and competes well with common plastics used in food packaging industry. oly-Lactic Acid can be used in various food packaging and with the addition of silver nano- particles within their structure can be converted to antimicrobial active packaging products. Nano-silver are particles with dimensions less than 100 nm. These particles develop the antimicrobial activity, antifungal and biochemical changes. The purposes of this research are to produce a Bio-nanocomposite containing silver nanoparticles and investigate the possibility of increasing the shelf-life of pasteurized milk by this composite and measurig the amount of silver ions migrate into milk.. In this study, Poly Lactic Acid and polyethylene pellets were mixed with a mixture containing 90% titanium dioxide plus 10% silver nano-particle by using extruder. Then, the films with 0.5,1 and 2 percent compound containing silver nanoparticle were produced with using the hot press machine. Then the antimicrobial activity of the films on both Gram positive bacteria ( Staphylococcus aureus ) and Gram negative bacteria ( Escherichia coli ) was tested. Next, the highest antimicrobial activity was used to reduce microbial load and increase the shelf-life of pasteurized milk and pasteurized milk contain E. coli bacteria. Also, the total number of microorganisms and coliforms were counted at 0, 3, 7 and 14 days of storage. According to the result, all three compound containing silver nanoparticles added to polymer could significantly reduce the number of both Gram positive and Gram negative bacteria. Also, the result showed nanoparticles had more antimicrobial effects on Gram negative compare to Gram positive bacteria. In the later part of this study, Poly Lactic Acid and polyethylene nanocomposites with 2% composition of silver nanoparticles which had the highest antimicrobial activity could significantly reduce pasteurized milk pathogens than the control sample pasteurized milk until fourteenth days of storage at refrigerator. Furthermore, the number of milk pathogen was less than the acceptable limit until seven days. The results of the antimicrobial effect of nanocomposites treatments on milk contained E. coli bacteria showed that they were able to significantly reduce the number of microorganisms compare to the control sample. Also, more antimicrobial effect of nanoparticles was seen on the reduction of E. coli bacteria than the other organisms in milk. The migration of silver ions into milk during storage was less than the allowable toxicity. Key words : Poly Lactic Acid, Silver nanoparticle, Pasteurized milk, Nanocomposite.
امروزه پلاستیکها در صنعت بستهبندی دارای اهمیت فوق العادهای هستند و از نظر میزان مصرف در درجه اول اهمیت قرار دارند. با وجود این که پلاستیکها دارای مزایای بسیاری هستند اما یکی از بزرگترین معایب آنها کندی ویژگی زیست تخریبپذیری و بحث آلودگی محیطزیست است. زیست تخریبپذیری به معنای تجزیه پلیمر در محیطهای طبیعی است که توسط آنزیمها و تغییر در ساختار شیمیایی آنها صورت میگیرد. اسید پلیلاکتیک یکی از رایجترین پلیمرهای زیست تخریبپذیر است که بهخوبی با دیگر پلاستیکهای پرمصرف که هماکنون برای بستهبندی استفاده میشوند، رقابت میکند.از اسیدپلیلاکتیک میتوان در بستهبندی مواد غذایی مختلف استفادهکرد و میتوان با اضافه کردن نانو ذرات نقره به ساختارش آنرا به یک بستهبندی فعال ضدمیکروبی تبدیل نمود. نانو نقره، ذراتی را با اندازهکمتر از 100 نانومتر شامل میشود. اینگونه ذرات فعالیت ضدمیکروبی، ضد قارچی داشته و مانع از توسعه تغییرات بیو شیمیایی در موادغذایی میشوند. هدف از این تحقیق تولید فیلمهای نانوکامپوزیتی اسیدپلیلاکتیک و پلیاتیلن حاوی نانو ذرات نقره و بررسی امکان افزایش مدت زمان ماندگاری شیر پاستوریزه، توسط بیونانوکامپوزیتهای تولیدی وهمچنین اندازهگیری میزان مهاجرت یونهای نقره به درون شیر توسط دستگاهICP میباشد.در این تحقیق گرانولهای پلیاتیلن و اسید پلیلاکتیک توسط دستگاه اکسترودر با ترکیب TiAg(حاوی 90 درصد دی اکسید تیتانیوم و 10 درصد نانو ذرات نقره) مخلوط شده و سپس توسط دستگاه پرس گرم، فیلم حاوی 0.5، 1 و2درصد ترکیب TiAg با ضخامت 100 میکرون تولید شد. در مرحله بعد فعالیت ضدمیکروبی این فیلمهای نانوکامپوزیتی بر روی دو باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس و باکتری گرم منفی اشریشیا کلی مورد آزمایش قرارگرفت. سپس نمونهی دارای بیشترین اثر ضدمیکروبی برای افزایش عمر ماندگاری شیر پاستوریزه و شیر پاستوریزه تلقیح شده با باکتری اشریشیا کلی استفاده شد. شمارش تعداد کلی میکروارگانیسم ها در شیر پاستوریزه و شمارش تعداد کلی میکروارگانیسمها و باکتری اشریشیا کلی در شیر پاستوریزه تلقیح شده با این باکتری در لحظه صفر، روز سوم، هفتم و چهاردهم انجام شد.با توجه به نتایج بدست آمده، هر سه مقدار استفاده شده از ترکیب TiAg اضافه شده به پلیمر ها، توانستند تعداد هر دو باکتری گرم مثبت و گرم منفی را بر روی محیط کشت و در شرایط آزمایشگاهی به صورت معناداری (0.01 p)کاهش دهند، هرچند این نانو ذرات، اثر ضد میکروبی بیشتری را بر روی باکتری گرم منفی در مقایسه با باکتری گرم مثبت نشان دادند. در قسمت بعد تحقیق، نانوکامپوزیتهای اسید پلیلاکتیک و پلیاتیلن دارای 2 درصد ترکیب TiAg توانستند تعداد میکروارگانیسمهای شیر پاستوریزه را تا روز هفتم نگهداری در یخچال به کمتر از تعداد مجاز قابل قبول برسانند و تا روز چهاردهم انبارداری شیر پاستوریزه در یخچال تعداد میکروارگانیسمها را نسبت به نمونه شاهد به میزان معناداری(0.01 p) کاهش دهند. نتایج حاصل از بررسی اثرضدمیکروبی تیمارها بر روی شیر پاستوریزه تلقیح شده با باکتری اشریشیا کلی نشان داد که نانوکامپوزیت ها توانستند تعداد کلی میکروارگانیسمها را نسبت به نمونه شاهد به صورت معناداری(0.01 p) کاهش دهند و همچنین بر اساس نتایج اثر نانو ذرات نقره بر روی کاهش تعداد باکتری اشریشیا کلی نسبت به شمارش کلی میکروارگانیسمهای موجود در شیر بیشتر بود.نتایج اندازهگیری مهاجرت یونهای نقره توسط دستگاه ICP نشان دادکه مقدار مهاجرت یونهای نقره به درون شیر در طی زمان انبارداری کمتر از مقدار مجاز مسمومیت زایی(ppm10) بود.