Skip to main content
SUPERVISOR
Milad Fathi
میلاد فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Negar Kasiri
نگار کثیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
Nowdays, aboundant agricultural waste is produced in Iran. Pistachio is one of the most important crops in Iran which is about 52% of pistachio world production in 2013. Pistachio shell is an agro-waste with attractive source of cellulose that can be used to produce tiny and useful cellulose nanocrystals (CNC). Alkali and bleaching treatments were performed on these pistachio shells to remove hemicellulose, lignin and non-cellulose components to purify cellulose. The yield of cellulose extraction was 44%. In order to obtain cellulose nanocrystals, acid hydrolysis with H 2 SO 4 and HCl were performed. Acid hydrolysis with H 2 SO 4 damaged the crystalline regions and created amorphous structure from the beginning of the hydrolysis time. Whiel, HCl was a milder acid, removed amorphous structures and produced CNCs. Hydrolysis was performed under different times (120, 180 and 240 min) and HCl concentrations (2 and 3 M) at 100 with acid to cellulose ratio of 40 ml/g under hydrothermal conditions to create cellulose nanocrystals with higher yield and lower size. HCl with 3M concentration and hydrolysis reaction time of 180 min were recognized as the optimum conditions to extract CNCs by the yield of 77.1% and crystallinity 79.4%. Spherical nanoparticles with mean diameter of 69.8 ( 20.7) nm were observed by TEM analysis. Chemical structure and thermal properties of CNC were characterized by FTIR and TGA analysis. According to FTIR analysis, hemicellulose and lignin were removed while the crystallinity index of CNCs were enhanced. Also TGA analysis represented the decreases in thermal stability of CNCs. Also the CNCs were used to stabilize 10% oil in water emulsion. By increasing the CNC concentration, the stability of emulsions to heating, stresses and long storage enhanced while the mean diameter of oil droplets decreased. On the other hand, the CNCs were used as a carrier to encapsulate peppermint oil. By increasing the peppermint oil concentration (10 to 50%), encapsulation efficiency increased from 18 to 44%. The controlled release of CNC-PO in simulated saliva was evaluated. Chemical structure and crystallinity degree of CNCs after encapsulation were characterized. The FTIR analysis showed the main peaks of peppermint oil in CNC-PO spectra while the crystallinity index were decreased slightly after encapsulation. The results of this study indicated that because of low environmental impact of cellulose, using these CNCs for emulsion preparation and bioactive encapsulation is preferable. Keywords: Cellulose nanocrystal, Emulsion, Encapsulation, Peppermint oil.
امروزه حجم ضایعات کشاورزی در ایران بسیار بالا می‌باشد. پسته از مهم‌ترین محصول باغات کشاورزی ایران است و در سال 2013، حدود 52% از تولیدات جهانی پسته به ایران اختصاص داده شد. بااین‌حال حجم زیادی از ضایعات کشاورزی، طی کشت پسته تولید می شود. پوست سخت پسته به عنوان منبع غنی از سلولز از ضایعات پسته می‌باشد که می‌توان از آن برای تولید ماده ارزشمند نانوکریستال‌های سلولزی (CNC) استفاده نمود. در این پژوهش برای تولید نانوکریستال‌های سلولزی، تیمارهای قلیایی و سفید کردن بر روی پوست سخت پسته انجام گرفت تا همی سلولز، لیگنین و ترکیبات غیر سلولزی دیگر حذف گردند و سلولز خالص ایجاد شود. بازده تولید سلولز از پوست پسته 44% بود. به‌منظور حذف مناطق آمورفی سلولز و تولید نانوکریستال‌های سلولزی، تیمارهای اسیدی توسط اسیدسولفوریک و هیدروکلریک اسید انجام گرفت. به علت قدرت بالای اسیدسولفوریک از دقایق آغازین هیدرولیز به بخش‌های کریستالی سلولز آسیب وارد گشت و ساختارهای آمورفی به وجود آمد؛ در حالی که هیدروکلریک اسید با حذف مناطق آمورفی، نانوکریستال‌های سلولزی را تولید نمود. HCl در زمان‌های مختلف (120، 180 و 240 دقیقه) و غلظت‌های متفاوت (2 و 3 مول بر لیتر) در C 100 تحت شرایط هیدروترمال به کار برده شد تا نانوکریستال‌هایی با بیشترین بازده و کمترین اندازه تولید گردد. هیدروکلریک اسید در غلظت 3 مولار و به مدت 180 دقیقه، به‌عنوان شرایط بهینه برای تولید CNC باراندمان 1/77، درجه کریستالی 4/79% انتخاب شد. نانو ذرات کروی با ابعاد (7/20 ) 8/68 نانومتر توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری مشاهده گردید. نتایج طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه، حذف همی سلولز و لیگنین و افزایش درجه کریستالی و نتایج وزن سنج حرارتی، کاهش مقاوت حرارتی نانوکریستال های سلولزی بهینه را پس از تیمارهای قلیایی و اسیدی نشان داد. از CNC های تولید شده برای پایدار نمودن امولسیون 10% درصد روغن در آب استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت CNC (از 1/0 تا 5/1 %) پایداری امولسیون‌ها به حرارت، تنش و حین نگهداری افزایش و اندازه گویچه‌ها کاهش یافت. همچنین از CNC های تولید شده به‌منظور ریز پوشینه کردن ترکیب اسانس نعناع فلفلی استفاده شد. با افزایش درصد اسانس اضافه‌شده (10 تا 50%)، کارایی ریز پوشینه کردن از 18 تا 44 افزایش یافت. میزان رهایش نمونه‌ها در شرایط بزاق نیز بررسی گردید. ساختارهای شیمیایی و درجه کریستالی نانوکریستال‌ها نیز پس از ریز پوشینه کردن، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج FTIR نشان داد پس از ریزپوشینه کردن، نوارهای شاخص اسانس نعناع به نوارهای CNC اضافه گردید ، با این حال درجه کریستالی نانوکریستا ل ها پس از ریزپوشینه شدن کاهش جزئی پیدا کرد. بنابراین با توجه به زیست سازگاری و زیست دسترسی سلولز، استفاده از نانوکریستال‌های سلولز در صنعت غذایی ارزشمند و قابل‌توجه می‌باشد. کلمات کلیدی: نانوکریستال سلولز، امولسیون، ریز پوشینه کردن، اسانس نعناع

ارتقاء امنیت وب با وف بومی