بخشی از مقاله
چکیده
کیک به عنوان یک ماده غذایی مغذی پس از یک مدت زمان کوتاه دچار تغییرات قابل توجهی در خصوصیات فیزیکوشیمیایی از جمله اکسیداسیون چربیها و افت رطوبت میشود، لذا هدف ازاین پروژه استفاده از فیلمهای نانوکامپوزیتی بر پایه نشاسته سیبزمینی به عنوان یک عامل افزایش دهندهی مدت زمان نگهداری بود. در این تحقیق، دو نوع بستهبندی نانوکامپوزیتی نشاسته-رس - حاوی 3 و6 درصد نانورس - و فیلم خوراکی برپایه نشاسته سیبزمینی به عنوان نمونه شاهد تهیه شد.
نمونه های کیک در بستهبندی های حاصل از این فیلم ها قرار داده شدند و به مدت 30 روز در دمای محیط نگهداری شدند، پس از این مدت، اندیس پراکسید، رطوبت و رنگ آنها هر10 روز یکبار اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که بستهبندیهای فیلمهای نانوکامپوزیتی سبب کاهش روند اکسیداسیون کیک شد و کیفیت کیک را از نظر ظاهر، رنگ و طعم حفظ کرد. همچنین فیلمهای نانوکامپوزیتی نسبت به فیلم شاهد، باعث حفظ رطوبت و تردی بیشتری در نمونههای کیک شدند.
مقدمه
امروزه آلودگیهای زیستمحیطی ناشی از پسماندهای مواد بستهبندی بهویژه بسپارهای سنتزی که دارای چرخه عمر طولانی در طبیعت میباشند، یکی از نگرانیهای مهم در سطح جهانی محسوب میگردد. در دهههای اخیر توجه ویژه به فیلمها و پوششهای زیست تخریب پذیر به عنوان جایگزینهای مناسب بسپارهای سنتزی گردیده است. البته باید اشاره نمود که فیلمهای زیستتخریب پذیر نمیتوانند جایگزین اصلی مواد بستهبندی معمول شوند، اما میتوانند به عنوان یک عامل برای نگهداری غذا در طی حمل ونقل و انبار مانی مفید واقع شوند - Arora and Padoa, 2010; Campos et al., 2011 -
طبقهبندی فیلمهای زیست تخریب پذیر بر اساس ماده ساختاری مورد استفاده در تهیه آنها انجام میگیرد. بر این اساس، فیلمهای زیست بسپاری به چهار گروه پلیساکاریدی، پروتئینی، لیپیدی و ترکیبی تقسیم میشوند. فیلمهای ترکیبی میتوانند از ترکیب هر یک از این سه گروه باشند. برای مثال ترکیب لیپید- پلیساکارید و یا لیپید-پروتئین - Falguera et al., 2011; . - Bourtoom, 2008 پلیساکاریدهایی که معمولاً در تهیه فیلمهای خوراکی بکار میروند شامل نشاسته، سلولز و مشتقات آن ، مشتقات پکتین، صمغهای دریایی - آلژینات، کاراگینان، آگار و کیتوزان - و پلیساکاریدهای میکروبی میباشند - - Baldwin and Hagenmaier, 2009
فیلمهای پلیساکاریدی دارای ویژگیهای ساختاری، مکانیکی و مقاومت به اکسیژن خوبی میباشند، اما به علت ماهیت آب دوست خود مقاومت مناسبی در برابر نفوذ بخار آب ندارند . - Embuscado and Huber, 2009 - فیلمهای نشاستهای خصوصیاتی شبیه به فیلمهای پلاستیکی دارند. این فیلمها بیبو، بیرنگ، بیمزه، غیر سمی، دارای قابلیت جذب زیستی، نیمه تراوا به CO2 و مقاوم به اکسیژن هستند. فیلمهای حاصل از نشاسته با آمیلوز بالا، انعطافپذیرتر، مقاوم به روغن، نفوذ ناپذیرتر به رطوبت، دارای قابلیت دوخت حرارتی و محلول در آب هستند . - Cutter, 2006 -
نانوکامپوزیت، به دستهی خاصی از کامپوزیتها گفته میشود که حداقل یکی از اجزای آنها در مقیاس نانو است. نانوکامپوزیت یکی دیگر از موارد کاربرد نانو در ممانعت کنندگی، استفاده از پوششهای اکسید آلومینیوم در مقیاسهای نانو است که بسیار شبیه به اکسید سیلیس بوده اما از ممانعت کنندگی بهتری برخوردار است. - - Timothy V. Duncan 2011
ریوروز وهمکاران درسال 2012، بادام زمینی را با پوشش های مختلفی ازجمله کربوکسی متیل سلولز و پروتئین آب پنیر پوشش دادند و مشخص گردید که پوشش دادن بادام زمینی باعث حفظ خواص حسی آن میشود - Riveros et al., 2012 - کانگ وهمکاران در سال 2013 نیز اثرپوشش ایزوله سویا حاوی کاتچین را برگردو بررسی کردند ومشاهده شد که این پوشش باعث کاهش اکسیداسیون و افزایش ماندگاری گردو پوشش داده شده نسبت به نمونههای بدون پوشش شد.
نتایج حاصل ازاین مطالعه نشان داد که پوشش ایزوله پروتئین سویا حامل خوبی برای مولکولهای آنتیاکسیدان بوده و باعث بهبود کیفیت وکاهش اکسیداسیون دانههای حساس میشود - . - Kang et al ., 2013 در تحقیق دیگری، وامبارا و همکاران درسال 2011، اثر پوشش خوراکی کربوکسی متیل سلولز حاوی عصاره رزماری وچای سبز را بر اکسیداسیون لیپیدها در بادام زمینی مورد بررسی قرار دادند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که استفاده از این پوشش باعث کاهش اکسیداسیون نمونههای پوششی وحاوی عصاره نسبت به نمونههای شاهد شد . - Wambura et al., 2011 -
مواد و روشها روش تولید نمونههای فیلم
جهت تولید فیلمها ابتدا 4 گرم نشاسته به 100 میلی لیتر آب مقطر حاوی 4 میلیلیتر گلیسرول، اضافه و در دمای 90 درجه به مدت 10 دقیقه ژلاتینه شد. مقادیر 3 و 6 درصد نانورس در 50 میلیلیتر آب مقطر پخش شده و به مدت 30 دقیقه تحت تیمار مکانیکی با سرعت 1200 دور در دقیقه قرارگرفت. سپس این مخلوط به مدت 30 دقیقه تحت تیمار با امواج فراصوت قرار گرفت.
محلول نشاسته ژلاتینه شده و دیسپرسیون مونت موریلونیت با همدیگر مخلوط شده و طی زمانهای مختلف تحت تیمار فراصوت قرار گرفت. در نهایت، محلول تشکیل دهنده فیلم بر روی ظروف پلگسی گلاس لبه دار در دمای50 C بمدت 20 ساعت خشک شد. پس از پخش شدن و خشک شدن، فیلم پیوسته و شفاف نشاسته- نانورس، از سطح ظروف جدا شد. لازم به ذکر است که تمامی درصدها به صورت وزنی/وزنی بوده و نسبت به وزن خشک نشاسته در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث -1 تغییرات اندیس پراکسید
نتایج اثر بستهبندی نمونههای کیک در بسته بندیهای مختلف در شکل شماره 1 آورده شده است، نتایج نشان داد که روند تغییرات عدد پراکسید در سه نمونه بستهبندی شده به صورت افزایشی بوده است اما این روند افزایش در نمونههای بستهبندی شده در فیلمهای نانوکامپوزیتی با سرعت کمتری طی شده است. درتمامی مراحل نگهداری، همواره بیشترین عدد پراکسید مربوط به نمونه بسته بندی شده در فیلم بدون نانو رس بوده که به عنوان فیلم شاهد از آن استفاده شده است. افزایش آهسته عددپراکسید نمونه های بسته بندی شده با فیلم های نانوکامپوزیتی را میتوان به نفوذپذیری پایین این فیلمها نسبت به اکسیژن و رطوبت نسبت داد.
هنگامی که نانورس در بستر بسپار پراکنده میشود، از دو طریق میتواند نفوذپذیری آن را نسبت به اکسیژن کاهش دهد. اول، پراکنده شدن رس در بستر بسپار با ایجاد یک مسیر پر پیچ وخم نفوذپذیری آن را نسبت به گاز و بخار کاهش میدهد . دوم، برهمکنش بین مولکولهای بسپار و نانورس و ایجاد پیوند بین این دو باعث کاهش تحرک زنجیرههای بسپار و ایجاد حالت فشردهتر در ساختار بسپار میشود.
بنابراین دلایل، مولکولهای گاز در لابلای صفحات به دام میافتند و فاصلهای را که باید طی کنند تا به بسته وارد یا از آن خارج شوند بسیار بیشتر از ضخامت بسته است . - Embuscado et al., 2009 - باتوجه به نتایج بدست آمده میتوان گفت که فیلمهای نانوکامپوزیتی پوششهای مناسبی برای کیک بحساب میآیند که باعث افزایش مدت ماندگاری کیک بستهبندی شده به علت داشتن خاصیت آنتیاکسیدانی میشوند. استفاده از این پوششها برای حفظ سلامتی انسان تاثیرگذار است ورنسیدیتی موادغذایی را به تعویق میاندازد.
