بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روش های تولید نانوذرات نشاسته، رسوبدهی میباشد. در این روش به دو مایع امتزاج پذیر نیاز است که×یکی ×حلال و دیگری نقش رسوب×دهنده را × بر عهده دارد. در این تحقیق از دو محلول آبی سدیم هیدروکسید و اوره به عنوان حلال و از اتانول به عنوان رسوب دهنده استفاده شده و از نشاسته گندم در دمای °Cًِ نانوذرات نشاسته تولید شده است. محدوده اندازهی نانوذرات نشاسته توسط دستگاه زتاسایزر تعیین شده است که در این شرایط برابر 68-105 نانومتر بود و بازده تولید نانوذرات 62/53 درصد تعیین گردید .
واژگان کلیدی: نشاسته، نانوذرات، رسوبدهی.
-1 مقدمه
به دلیل نگرانی هایی که از نظر زیست محیطی و بهداشتی در مورد نانوذرات تولید شده از پلیمرهای مصنوعی وجود دارد نظر محققین به تولید نانوذرات از پلیمرهای طبیعی نظیر×سلولز و نشاسته معطوف شده استبٌب. به دلیل تشابهات میان سلولز×و نشاسته و کاربرد آنها در تقویت کامپوزیتها، تحقیقات اولیه بر روی تولید این دو نوع نانو ذره رو به افزایش می باشد. ارجحیّت استفاده از نشاسته به عنوان ماده ی اولیه در مقایسه با سلولز، علاوه بر کم هزینه بودن، خالص بودن آن و در نتیجه عدم نیاز به فرآیندهای خالص سازی می باشد. نشاسته دومین پلیمر طبیعی، تجدیدپذیر و تجزیه پذیر است که توسط بسیاری از گیاهان به عنوان منبع ذخیره انرژی تولید شده و در ریشه، ساقه و دانه های گیاهانی نظیر برنج، ذرّت، گندم، نخود، تاپیوکا1 و سیب زمینی یافت می شودبَ،ٍب.
واحد سازنده نشاسته آمیلوز و آمیلوپکتین میباشد. آمیلوز پلیمری خطی از تکرار گروه های قندی گلوکز پیوند یافته با پیوند- - 1-4 - گلیکوزیدی است بٍب ، در حالیکه آمیلوپکتین پلیمری شاخه ای با نقاط انشعاب - -6ٌ - - می باشدبُب.برخی از روش های تولید نانو نشاسته عبارتند از: هیدرولیز اسیدی بِب ، اکستروژن بّب، هیدرولیز آنزیمی بْب ، بستر سیالی بَب، رسوبدهی بُب و ترکیب هیدرولیز اسیدی و امواج فراصوت بًٌب. رسوبدهی یک روش ساده، جذاب و سریع برای تولید نانوذرات از پلیمرهای طبیعی می باشد چرا که علاوه بر سادگی روش ، از مواد شیمیایی سمی و خطرناک و یا حلال فرار استفاده نمی شود بٌٌب. نانو نشاسته کاربردهای زیادی درزمینه های مختلف مانند پرکننده ی پلاستیکبٌٍب ، افزودنی های موادغذاییبٌَب ، مواد ایمپلنت بٌُب، مواد مرکب زیست تخریب پذیر بٌِب و ... دارد.
به کمک نانو نشاسته، پوششی مناسب برای حفظ اثرات ترکیبات غذایی تهیه شده است بٌّب. این پوشش نه تنها اثرات جانبی نامطلوبی بر محیط زیست یا مصرف کننده ندارد ، بلکه با استفاده از آن در ساخت داروهایی با رهاسازی هدفمند می توان از اثرات سلامت بخشی آن نیز بهره جست. این پوشش برای غنی سازی نوشیدنی های غذایی و دارویی شفاف که دارای شرایط اسیدی هستند مورد استفاده قرار می گیرد بٌّب. همچنین نانوذرات نشاسته آنتالپی ژلاتینه شدن پایینی دارند که می توان از آن ها به عنوان نانو حامل در محافظت کننده ها، پوشش ها و آزاد کردن ترکیبات فعال زیستی در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده کرد بٌْب. استفاده از نانو نشاسته در مقایسه با نشاسته موجب بهبود چسبندگی بین نانوذرات و پلیمر و همچنین به عنوان پرکننده باعث بهبود خواص مکانیکی، واکنش پذیری شیمیایی و اثر تقویت کنندگی درکامپوزیت ها می شود.
در سال 2011، چین و همکاران]ُ[، با استفاده از دو حلال سدیم هیدروکسید و اوره در حضور اتانول ذرات نشاسته ساگو2 با اندازهی بین 300-400 نانومتر تولید کردند. شایان ذکر است گرچه نویسندگان عنوان نانوذرات نشاسته را برای محصول خود بکاربرده اند، ابعاد ذکرشده در محدوده تعریف نانومتر - کمتر از 100 نانومتر - قرار نمی گیرد. در سال 2016، کویین و همکاران]ٌْ[ ، تأثیر نوع و محتوای آمیلوز نشاسته را روی نانوذرات نشاسته تولید شده توسط رسوبدهی بررسی کردند . آن ها از سدیم هیدروکسید به عنوان حلال و از اتانول به عنوان رسوب دهنده و از هفت نشاسته نخود، سیب زمینی، ذرت، ذرت با محتوای آمیلوز بالا، ذرت مومی، تاپیوکا و سیب زمینی شیرین استفاده کردند. محدوده ی اندازه ی نانوذرات تولید شده به ترتیب 30- 150، 50- 225، 15-80، 20- 80، 20-200، 30-110، 40-100 نانومتر بود.
آن ها مشاهده کردندکه نانوذرات تولید شده از نشاسته ذرت، سیب زمینی شیرین و تاپیوکا از نظر اندازه یکنواخت تر می باشند . نویسندگان ازاین مشاهده نتیجه گرفتندکه برای تولید نانوذرات نشاسته به روش رسوبدهی، نشاسته با محتوای آمیلوز متوسط لازم است. در سال 2016، وئو و همکارانبٌَب ، با استفاده از دی متیل سولفوکساید به عنوان حلال، تأثیر نوع الکل و غلظت نشاسته در محلول را روی شکل گیری نانوذرات تولید شده توسط رسوبدهی بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که با افزایش غلظت نشاسته در محلول، اندازه ی نانوذرات افزایش می یابد. با افزایش شش برابری نسبت محلول نشاسته به رسوبدهنده، اندازهی ذرات تغییر بسیار چشمگیری نشان نداده است. با مقایسهی انواع الکلها - اتانول، متانول، ان پروپانول، ایزو پروپانول، ان بوتانول و ان پنتانول - ، اتانول موجب تشکیل ذرات کوچکتر شده است.
در این تحقیق سعی شده است با استفاده از روش رسوبدهی، نانوذرات از نشاسته گندم تولید شود. با توجه به یافته های کویین و همکاران - - 2016 که محتوای آمیلوز منبع مورداستفاده بر بازده تولید نانوذرات نشاسته تاثیر می گذارد، نشاسته گندم که سطح آمیلوز متوسطی داردبٌُب انتخاب شده است. لازم به ذکر است تاکنون تحقیقی در مورد استفاده از نشاسته گندم برای تولید نانوذرات نشاسته منتشر نشده است. هدف از انجام این تحقیق، صرفاٌ معرفی شرایطی برای تولید نانوذرات نشاسته به روش رسوبدهی بوده است. بررسی شرایط مختلف و مشخص کردن شرایط بهینه در تحقیقات آینده انجام میشود.
-2 بخش تجربی
-1 -2 مواد شیمیایی
نشاسته گندم کرمان، سدیم هیدروکسید از شرکت مرک آلمان، اوره از شرکت قطران شیمی، اتانول از شرکت صنایع شیمیایی و دارویی هامون طب مرکزی و آب مقطر از شرکت آب بان خریداری شدند.
-2-2 دستگاهها
از ترازو SATORIUS ساخت کشور آلمان با دقت اندازه گیری 0/0001گرم برای وزن کردن مواد، همزن مکانیکی3 مدل FineTech برای همگن سازی محلول قلیایی نشاسته، همزن مغناطیسی4 مدل SCI FINETECH برای رسوبدهی نشاسته، دستگاه سانتریفیوژ مدل EBA 20 برای جداسازی نشاسته رسوب کرده از حلالها، زتاسایزر مدل Nano ZEN3600 برای تعیین محدوده ی اندازهی ذرات و میکروسکوپ الکترونی SEM مدل EM3200، برای تعیین شکل و اندازهی نانوذرات نشاسته استفاده شد.
-3-2 روش
دراین تحقیق با استفاده از سدیم هیدروکسید و اوره به عنوان حلال و اتانول به عنوان رسوب دهنده، از نشاسته گندم به روش رسوبدهی نانوذرات نشاسته تولید شده است.×بدین منظور ابتدا سوسپانسیون نشاسته در آب با غلظت ××20mg/ml× تهیه و سپس مقدار 100 میلی لیتر حلال به آن اضافه شد.×محلول حاصل در دمای °Cًِ با همزن مکانیکی همزده شد تا محلول شفاف و همگنی به دست آید. حلال مورد استفاده سدیم هیدرو کسید - 1مولار - و اوره 0/6 - مولار - می باشد. 4 میلی لیتر از محلول نشاسته در دمای محیط به 40 میلی لیتر اتانول که توسط همزن مغناطیسی بهم میخورد اضافه گردید تا نشاسته رسوب کند. سپس سوسپانسیون حاصل در 5000rpm× به مدت 30 دقیقه سانتریفیوژ شد. رسوب حاصل 2 مرتبه با اتانول شست و شو داده شد تا حلال اضافی از رسوب حذف شود. در پایان رسوب بدست آمده در دمای محیط خشک شد. محدودهی
