SUPERVISOR
Hajar Shekarchi zadeh,Mehdi Kadivar
هاجر شکرچی زاده (استاد راهنما) مهدی کدیور (استاد مشاور)
STUDENT
ELNAZ RAJAEI
الناز رجائی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
TITLE
Use of Opopanax Gum (Commiphora guidottii) as a New Source of Edible Film Preparation and Investigation of Its Physical and Mechanical Properties
Packaging is an essential step for protection of organoleptic, nutritional, and sanitary properties of foodstuffs from production to consumption. Different kinds of packaging materials are used in three types of coatings, films, and containers and they can be divided into two types of synthetic and biodegradable. The accumulation of various non-degradable synthetic materials, especially the various types of packaging materials in nature, has led to the use of biodegradable polymers derived from various agricultural products in recent years. Accordingly, the purpose of this study was to investigate the possibility of producing a biodegradable film from a new source known as opopanax gum, obtaining the film formulation, and investigating its physical and mechanical properties. Opopanax gum was purified after two extraction steps and the film was prepared with 4% gum solution and 2.5% glycerol in deionized water. The apparent viscosity of the film solution was measured using a Brookfield viscometer in three shear forces. Increasing the viscosity by increasing shear rate shows the non-Newtonian shear thickening behavior of the solution. Thickness of the prepared film was 0.468 ± 0.044 mm. This represents the high thickness of this film compared to other edible films. The contraction ratio obtained from opopanax gum film was -0.267 ± 0.095. The minus indicates an increase in sample thickness after drying, which can be due to the production of water vapor pressure inside the film during drying. The average moisture content of film was 12.49 ± 1.366%. The film solubility test showed that this film dissolves completely in water after 4 minutes. Water vapor permeability (WVP) of opopanax film was 25.059 ± 0.623, which is relatively higher than other edible films due to the high percentage of gum and softener in the formulation of this film. The tensile strength and the elongation percentage at break point obtained for opopanax gum film were 0.376 ± 0.124 MPa and 350.625±108.599, respectively. The opacity percentage of the film was 15.633 ± 0.404, which indicates the desirable clarity of the film. The color parameters obtained for the film shows the fairly bright color and the red and yellow tint of this film. The average contact angle for the film was 34.618 ± 1.992, which can be said that the film is relatively sensitive to humidity. The X-ray diffraction spectrometer pattern showed the semi-crystalline structure of the film. Two endothermic peaks and two exothermic peaks were observed in the DSC thermograms. The thermal analysis of the film also showed 4 mass losses. The structure of the film was investigated using Atomic Force Microscopy. The FTIR test showed that the main part of the film is polysaccharide. The total results from different experiments showed that opopanax gum has the ability to form film. However, opopanax gum is not alone desirable to produce edible film due to its high thickness, high solubility in water, high permeability to water vapor and poor mechanical properties. Therefore, it could be an appropriate option for combining with other films to enhance biodegradability of the films. Keyword : edible film, gum, opopanax.
بسته بندی مرحله ای ضروری برای حفظ خصوصیات ارگانولپتیک، تغذیه ای و بهداشتی مواد غذایی از زمان تولید تا مصرف است. انواع مختلف مواد بسته بندی به سه صورت پوشش، فیلم و ظرف مورد استفاده قرار می گیرند و به دو دسته سنتزی و زیست تخریب پذیر قابل تقسیم اند. تجمع انواع مواد سنتزی غیر قابل تجزیه به خصوص انواع مختلف مواد بسته بندی در طبیعت سبب شده که در سال های اخیر استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر مشتق شده از محصولات کشاورزی به شدت مورد توجه قرار گیرد. بر این اساس، هدف این تحقیق ، بررسی امکان تهیه فیلم زیست تخریب پذیر از منبعی به نام صمغ جاوشیر، بدست آوردن فرمول تهیه فیلم و بررسی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن بود. به این منظور ابتدا صمغ جاوشیر بعد از دو مرحله استخراج، خالص سازی شد و سپس فیلم با تهیه محلول 4 درصد از صمغ استخراج شده و 5/2 درصد گلیسرول در آب دیونیزه تهیه شد. ویسکوزیته ظاهری محلول فیلم ساز با استفاده از ویسکومتر بروکفیلد در سه نیروی برشی اندازه گیری شد. افزایش ویسکوزیته با افزایش سرعت برشی، نشان دهنده رفتار غیرنیوتنی غلیظ شونده با برش محلول است. ضخامت فیلم تهیه شده 02/0 ± 47/0 میلی متر بدست آمد. این عدد نشان دهنده ضخامت بالای این فیلم نسبت به سایر فیلم های خوراکی است. نسبت انقباض بدست آمده از فیلم صمغ جاوشیر، 09/0 ± 27/0 – میلی متر بود. علامت منفی نشان دهنده افزایش ضخامت نمونه بعد از خشک شدن می باشد، که می تواند به دلیل فشار بخار آب تولید شده درون فیلم، به هنگام خشک شدن باشد. میانگین درصد رطوبت فیلم 04/1 ± 49/12 درصد بدست آمد. آزمایش مربوط به حلالیت فیلم نشان داد، این فیلم بعد از 4 دقیقه به طور کامل در آب حل می شود. قابلیت نفوذپذیری به بخار آب فیلم جاوشیر، 62/0 ± 06/25 درصد بود که این مقدار نسبت به سایر فیلم های خوراکی بالا بوده و می?تواند به دلیل درصد بالای صمغ و نرم کننده در فرمول این فیلم باشد. استحکام کششی بدست آمده برای فیلم صمغ جاوشیر، 12/0 ± 38/0 مگاپاسکال و درصد کشیدگی در نقطه شکست، 6/108 ± 62/350 درصد بود. کدورت فیلم، 404/0 ± 633/15 درصد بدست آمد که نشان دهنده شفافیت مطلوب این فیلم است. پارامتر های رنگی بدست آمده برای فیلم نشان دهده رنگ نسبتا روشن این فیلم و ته رنگ قرمزی و زردی می باشد. میانگین زاویه تماس برای فیلم، 99/1 ± 61/34 درجه بدست آمد که بر اساس آن می توان گفت این فیلم، به صورت نسبی نم پذیر است. طیف سنج پراش اشعه ایکس نشان داد، این فیلم دارای ساختار نیمه بلورین است.در نمودار حاصل از آزمون گرماسنج روبشی تفاضلی فیلم، دو پیک گرماگیر و دو پیک گرماده مشاهده شد. آنالیز حرارتی فیلم نیز 4 افت وزنی را نشان داد. ساختار فیلم با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. طیف FTIR نشان داد که جزء غالب فیلم تهیه شده پلی ساکارید می باشد. مجموع نتایج بدست آمده از آزمایش های مختلف نشان داد که صمغ جاوشیر قابلیت تشکیل فیلم را دارد. با این حال فیلم تهیه شده از صمغ جاوشیر، به دلیل ضخامت بالا، حلالیت بسیار زیاد در آب، نفوذپذیری بالا به بخار آب و خواص مکانیکی ضعیف، به تنهایی برای تولید فیلم خوراکی مطلوب نیست. لذا می تواند گزینه ای مناسب برای تلفیق با سایر ترکیبات فیلم ساز باشد تا سبب افزایش زیست تخریب پذیری فیلم حاصل شود. واژگان کلیدی : صمغ، جاوشیر، فیلم خوراکی