تولید و ارزیابی ویژگی های عملکردی و موثر بر نگهداری مواد غذایی فیلم تهیه شده از پروتئین گاودانه حاوی نانو ذرات نقره و اکسید روی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Healthy foods, and also changes of consumer's interest leads development of innovative new technologies for food packaging. The most synthetic packaging material problems are environmental pollution and their very long time degradation. The plastic packaging for food applications causes biological contamination and the migration of undesirable compounds such as monomers from the plastic polymers used for packaging into food, which is harmful for human health and causes development of undesirable flavour in the food. Edible films are substitutes with synthetic packages that could potentially increase the shelf-life of food products and improve the quality of foods with the control of mass and humidity transfer, oil and gases (e.g. oxygen, carbon dioxide and the loss of flavour and aroma). Some of these packages contain antimicrobial agents and thus increase the shelf life of food products. These packages upon contact with the surface of the food prevent growth of the bacteria. In recent years the uses of edible films with good sources of protein that blocks the penetration of gases and shows high nutritional quality have been widely used. Bitter vetch seed is a protein-rich grain with an average protein content of 25% which is about two times of protein level in the cereal grains. Bitter vetch plant is from Legume family and is not a good source of nutritional value food for human consumption, so it is mostly used for animal feed, or grown as cover crop. In this work, was attempting to use this resource more useful, in order to improve the quality of food products and consumer health. The main purpose of this study, was addition of three different levels (0.5, 1.5, 3%) of the silver nanoparticles and (0.25, 1, 2%) zinc oxide nanoparticles as an antimicrobial agents in the Bitter vetch protein film to improve its functional properties, therefor the optimize performance of the biodegradable film, was achieved. The effects of nanoparticles on the mechanical properties, water vapour and gases permeability, thickness, color and traarency, moisture content and solubility of the bionanocomposite films were studied. All prepared films were fairly uniform. The addition of nanoparticles improved the overall mechanical properties of the films and their tensile strength. Composite films were prepared from %0.5 of silver nanoparticles and %1.5 zinc oxide nanoparticles showed the highest tensile strength. These nanoparticles improved the mechanical properties of the films due to the increasing of density of them. Composite films prepared from both types of nanoparticle which were produced in the same condition, were darker than blank samples. Bionanocomposite films prepared from silver nanoparticles produced better color than zinc oxide nanoparticles. In general the positive effects of zinc oxide nanoparticles on the films properties are more than the silver nanoparticles and therefore could be suggested for food applications. Keywords Bionanocomposites, Functional properties, Mechanical properties, Nanosilver, Nanozinc oxide.

با جهانی شدن و پیشرفت های کنونی، تقاضا برای غذاهای سالم و با کیفیت بالا و از طرفی تغییرات در سلیقه مصرف کنندگان منجر به توسعه روش های ابتکاری و جدیدی در فناوری بسته بندی فرآورده های غذایی شده است. مهمترین مشکل مواد بسته بندی سنتزی زمان بر بودن فرآیند تجزیه آنها است که باعث آلودگی محیط زیست و ایجاد مشکلات زیست بومی می گردد. همچنین آلودگی مواد بسته بندی پلاستیکی به ماده غذایی یا مواد بیولوژیکی و مهاجرت ترکیبات نامطلوب از جمله مونومرها از بسته به غذا، از مشکلات دیگر این ترکیبات است که تهدید کننده سلامت انسان بوده و سبب کاهش ایمنی و ایجاد بد طعمی در مواد غذایی می گردد. فیلم ها و پوشش های خوراکی جایگزین های مناسبی برای بسته های سنتزی هستند که بصورت بالقوه می توانند عمر ماندگاری فرآورده های غذایی را افزایش دهند و باعث بهبود کیفیت سیستم های غذایی با کنترل انتقال رطوبت، نفوذ روغن، نفوذ گازهایی مانند اکسیژن، دی اکسید کربن و همچنین از دست رفتن طعم و رایحه شوند. گروهی از این بسته ها حاوی مواد ضد میکروبی بوده و بنابراین عمر نگهداری فرآورده های غذایی را افزایش می دهند. اینگونه بسته ها به محض تماس با سطح ماده غذایی از رشد میکروب ها جلوگیری می کنند. گاودانه یک دانه غنی از پروتئین (با میانگین پروتئین 25%) از خانواده بقولات است که فاقد ارزش تغذیه ای برای انسان است. بنابر این در این تحقیق سعی شد از این منبع غنی از پروتئین استفاده مفید تری در جهت ارتقاء کیفیت محصولات غذایی و سلامت مصرف کنندگان صورت گیرد. لذا هدف اصلی از این تحقیق افزودن سه سطح متفاوت نانوذرات نقره (5/0، 5/1 و 3 درصد) و نانو ذرات اکسید روی (25/0 ،1 و 2 درصد)که خواص ضد میکروبی آنها به اثبات رسیده است، به فیلم پروتئینی گاودانه، به منظور بهینه سازی عملکرد این فیلم زیست تخریب پذیر بود. اثرات نانوذرات بر خصوصیات مکانیکی، نفوذ پذیری نسبت به بخار آب و گازها، ضخامت، رنگ و شفافیت، محتوای رطوبت و انحلال پذیری فیلم های بیونانوکامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. همه فیلم های تهیه شده از یکنواختی نسبتا مناسبی برخوردار بودند. افزودن هر دو نوع نانو ذره سبب کاهش شدید تراوایی فیلم ها نسبت به عبور گاز در مقایسه با فیلم شاهد (فاقد هر دو نوع نانو ذره نقره و اکسید روی) شد، همچنین میزان نفوذ پذیری فیلم ها نسبت به بخار آب در سطوح پایین و میانی نانو ذرات بهبود یافت. افزودن نانو ذرات در مجموع سبب بهبود خواص مکانیکی فیلم ها و افزایش مقاومت کششی آنها شد. در بررسی این عامل تاثیر نانو ذرات اکسید روی بیشتر از نانو hy;ذرات نقره بود، اما نانو ذرات نقره کشش پذیری فیلم ها را نیز افزایش داد، در حالیکه نانو hy;ذرات اکسید روی اثر منفی بر کشش پذیری فیلم ها داشته و سبب کاهش این عامل در فیلم های تولیدی شد. فیلم های تهیه شده از کامپوزیت 5/0% نانو ذرات نقره و 5/1% نانو ذرات اکسید روی بالاترین مقاومت کششی را نشان دادند. بهبود خواص مکانیکی فیلم ها به دلیل افزایش تراکم فیلم به سبب جای گرفتن نانو ذرات درون شبکه فیلم ایجاد می شود. از نظر خصوصیات ظاهری، رنگ فیلم های تهیه شده از کامپوزیت هر دو نوع نانو ذره نسبت به فیلم شاهد، در شرایط یکسان تولید، تیره تر بود. فیلم های بیو نانو کامپوزیتی تهیه شده از نانو ذرات اکسید روی رنگ بهتری نسبت به نانو ذرات نقره ایجاد کرد؛ اما فیلم های حاوی نانو ذرات نقره شفاف تر بوده و ظاهر جذاب تری داشتند. در مجموع، نتایج بدست آمده نشان داد نانو ذرات نقره اثرات مثبت بیشتری نسبت به نانو ذرات اکسید روی بر خصوصیات فیلم ها دارند و استفاده از این فناوری به بهبود خواص فیلم ها کمک می کند. واژه های کلیدی: بیو نانوکامپوزیت، خصوصیات عملکردی، خصوصیات مکانیکی، نانو ذرات اکسید روی، نانو ذرات نقره.