نوامبر 26, 2020

بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص فیزیکوشیمیایی، مکانیکی و عبوردهی فیلم نشاسته- …

1 min read

آیا افزودن اسانس مرزه خواص فیزیکوشیمیایی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
آیا افزودن اسانس مرزه خواص مکانیکی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
آیا افزودن اسانس مرزه خواص ممانعت کنندگی فیلم نشاسته سیب زمینی را تغییر می دهد؟
 
محدودیت های پژوهش
همان طور که اشاره شد در کنار خصوصیات مناسب فیلم های نشاسته سیب زمینی همچون زیست تخریب پذیر بودن آن ها و نیز به دست آمدن از منابع گیاهی، این فیلم ها دارای برخی محدودیت ها مانند محدود بودن گیاه آسیاب شده موقع استخراج است و همچنین امکان استفاده از غلظت ۱۰۰% از اسانس در فیلم وجود ندارد. یکی از راهکارهای مهم برای دست یابی به خصوصیات ضد میکروبی، شیمیایی، مکانیکی و زیستی بهتر این فیلمها، بکار بردن اسانس های گیاهی در ساختار آنها میباشدتا با ایجاد دستهای تغییرات شیمیایی و اصلاحات فیزیکی از جمله خاصیت ضد میکروبی بیشتر، ماندگاری بالاتر، نفوذ پذیری مناسبتر، افزایش شفافیت و بهبود میزان کشش، بتوان به خصوصیات مطلوبتری دست یافت. در این بین اسانس گیاه مرزه به دلیل دارا بودن ترکیبات فنولی[۱۲] خاص (تانن، رزین، موسیلاژ وغیره) از خود خاصیت آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی نشان میدهد که بسیار حائز اهمیت میباشد.
 
مراحل پژوهش
نمودار زیر (۱-۱) مراحل انجام پژوهش را نشان می دهد.
نمودار ۱-۱: مراحل پژوهش
فصل دوم
مروری بر پژوهش های پیشین
 
تاریخچه
فیلم ها و پوشش های خوراکی مثل واکس روی میوه های گوناگون برای از کاهش رطوبت و سطوح براق در میوه به منظور حفظ زیبایی تا قرن ها استفاده میشد. اصطلاح فیلم خوراکی در کاربرد غذایی به ۵۰ سال اخیر مربوط میشود. در بسیاری موارد اصطلاح فیلم و پوشش به عنوان جایگزین بسته های سنتزی به کار میرفت برای اینکه نشان دهد سطح ماده غذایی با لایه نازکی از برخی ترکیبات خاص پوشیده شده است. اگرچه مفهوم فیلم با پوشش متفاوت است که فیلم صرفاً یک بسته بندی غذایی، به صورت لایه ای نازک تولید میشوند و بعد همانند پلیمر های سنتزی برای بسته بندی به کار میروند در حالی که پوشش تشکیل و کاربرد آن به صورت همزمان صورت میگیرد. امروزه استفاده از فیلم های خوراکی برای حفظ کیفیت انواع غذاها، با درآمد سالیانه بیش از ۱۰۰ میلیون دلار بسیار گسترده شده است. در قرن پانزدهم یک فیلم خوراکی از لایه ای از شیر سویای جوشان در ژاپن برای حفظ کیفیت غذا و بهبود ویژگی ظاهری غذا ساخته شد. در قرن نوزدهم از پوشش های ژلاتینی برای نگه داری گوشت استفاده کردند. فیلم ها و پوشش های خوراکی یکی از راه های بسیار ارزشمند و مؤثر برای حفظ کیفیت و ایمنی غذاهای ،فرآیند نشده است (کایا و همکاران[۱۳]، ۱۹۹۹).
 
سوابق
طبق بررسی های صورت گرفته، در طبیعت ترکیبات زیستی فراوانی وجود دارند که پتانسیل بالایی به منظور تشکیل دادن فیلم دارند. اما گاهاً با وجود دارا بودن محاسن و ظرفیت بالا جهت تشکیل فیلم های خوراکی، معایب و نواقص ذاتی نیز دارند که میتوان با مطالعه و تحقیق در این زمینه حداکثر بهره مندی را از این ترکیبات به دست آورد. امروزه تحقیقات بسیار زیاد و متعددی در زمینه بهبود خواص این دسته از فیلم های خوراکی صورت گرفته است. به عنوان مثال کاپا-کاراگینان[۱۴]که به صورت طبیعی، هیدروکلوئیدهای محلول در آب متشکل از زنجیره های خطی گالاکتان سولفاته شده میباشد، از نوعی جلبک دریایی قرمز رنگ به دست میآید. این ماده قابلیت تولید فیلم شفاف با خصوصیات مکانیکی و ساختاری مناسبی را دارد اما مانند سایر فیلمهای پایه هیدروکلوئیدی ممانعت اندکی در برابر عبور بخار آب دارد. افزودن مقدار ناچیزی از برخی ترکیبات آبگریز نظیر چربیها و اسانسهای روغنی گیاهی همچون آویشن شیرازی[۱۵] و یا پونه[۱۶]موجب کاهش نفوذ پذیری فیلمهای پایه هیدروکلوئیدی نسبت به بخار آب میگردد. به علاوه استفاده از این اسانسهای روغنی موجب افزایش کشش پذیری و کاهش شفافیت، افزایش خاصیت آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی فیلم های هیدروکلوئیدی میشود که این مسئله به ساختار میکروسکوپی فیلم ها و نیروی بین اتمها مرتبط است. بنابر این می توان نتیجه گرفت که ترکیب فیلم های پایه هیدروکلوئیدی با اسانسهای روغنی علاوه بر دستیابی به خواص ظاهری و مکانیکی مطلوبتر، باعث دستیابی به کیفیت غذایی بالاتر و حفظ ایمنی بیشتر محصولات می گردد (شجاعی علی آبادی و همکاران[۱۷]، ۲۰۱۳).
در یک بررسی فعالیت ضد باکتریایی و خواص مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته ساگوی بخشی هیدرولیز شده-آلژینات حاوی روغن لمنگراس را مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق فیلم خوراکی نشاسته ساگو که قسمتی از آن هیدرولیز شده به همراه آلژینات تهیه شد. روغن لمنگراس و گلیسرول به درون فیلم گنجانده شد تا به عنوان عامل ضد میکروبی و پلاستیسایزر به ترتیب عمل کنند. منطقه بازدارندگی به طور قابل ملاحظه ای به وسیله اضافه کردن روغن لمنگراس به همه مراحل در حضور و عدم حضور گلیسرول افزایش پیدا کرد. این نشان میدهد که فیلم های شامل روغن لمنگراس در همه مراحل روی اشریشیاکلای اثر بازدارنده داشته است. در غیاب گلیسرول، استحکام کشش فیلمها با افزایش محتوای روغن کاهش پیدا کرد اما تغییر قابل ملاحظهای در درصد کشش پذیری[۱۸] مشاهده نشد. درصد کششپذیری طول و نفوذپذیری به بخار آب[۱۹] برای فیلم های با ۲۰% گلیسرول به طور قابل ملاحظهای با افزایش محتوای روغن لمنگراس افزایش پیدا کرد. همانطور که با طیف سنجی مادون قرمز[۲۰](FTIR) اندازهگیری شد، اضافه کردن روغن هیچ واکنشی با گروه های عملگرای فیلم نداشت (مایزورا و همکاران[۲۱]، ۲۰۰۸).
در بررسی دیگری ویژگیهای فیزیکی و آنتی اکسیدانی فیلم فعال چیتوزان مخلوط شده با عصاره چای سبز ارزیابی شد. نتایج مطالعه آنها شامل موارد زیر بود: افزودن عصاره به فیلم چیتوزان ویژگی مکانیکی و نفوذپذیری به بخار آب و مقدار ترکیبات فنولیک و توانایی آنتی اکسیدانی فیلم را بهبود داد. این مطالعه نشان داد مخلوط چای سبز به فیلم چیتوزان برای بستهبندی فعال مفید بوده است (سریپاتراوان و همکاران[۲۲]، ۲۰۱۰).
در بررسی دیگری فیلمهایی از نشاسته ذرت با مقادیر متفاوت اسید سیتریک (۰%-۲۰% وزنی) و کربوکسی متیل سلولز به روش کاستینگ دردمای ۶۰ درجه تولید گردید. تأثیراسید سیتریک بر روی نفوذپذیری نسبت به بخارآب، میزان جذب رطوبت و ویژگی های مکانیکی، مورد بررسی قرار گرفت. باافزایش میزان اسید سیتریک از صفر به۱۰%، نفوذپذیری نسبت به بخار آب از ۶۳/۴ به ×۱۰۶۷/۲ g/m.h.Paکاهش یافت. زمانی که میزان اسیدسیتریک به۲۰% رسید، نفوذپذیری نسبت به بخار آب حدود ۱۵% افزایش یافت. میزان جذب رطوبت و ویژگی های مکانیکی نیز تغییرات مشابهی نشان دادند. درحضور۱۰% اسیدسیتریک، افزودن کربوکسی متیل سلولز(CMC) بازدارندگی فیلم در برابر رطوبت را افزایش داد. افزودن ۲۰% کربوکسی متیل سلولز (CMC) استحکام کششی نهایی را بیش از ۵۹% افزایش داد. درعین حال کاهش معنیداری در کرنش تا نقطه شکست مشاهده نگردید (قنبرزاده و همکاران، ۱۳۸۸).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی، فیزیکی، میکروبی و آنتی اکسیدانی فیلم چیتوزان و پلی وینیل الکل مخلوط شده با عصاره نعناع و پوست انار بررسی شد. افزایش محافظت در مقابل اشعه فرابنفش در فیلم حاوی عصاره دیده شد. فیلم مخلوط شده با عصاره پوست انار بالاترین مقاومت کششی[۲۳] راداشت. ویژگی نفوذپذیری در اثر افزودن عصاره تغییر نکرد. فیلم حاوی پوست انار در مقابل باسیلوس سرئوس بازدارنده و باعث کاهش تعداد استافیلوکوکوس اورئوس در دو سیکل گزارش شد (سوئیتی و همکاران[۲۴]، ۲۰۱۲).
در تحقیقی دیگر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فیلم ژلاتین پوست ماهی و ژلاتین گاوی آمیخته با عصاره آبی پونه کوهی و رزماری را بررسی گردید. افزودن این دو عصاره به فیلم به واسطه برخی واکنش های ژلاتین و پلی فنل عصاره باعث افزایش مقاومت به کشش و افزایش حلالیت در آب[۲۵] و افزایش کدورت شد (گمز و همکاران[۲۶]، ۲۰۰۸).
در یک پژوهش ممانعت کنندگی و ویژگی مکانیکی و ضد میکروبی فیلم نشاسته کاساوا-چیتوزان مخلوط با اسانس پونه کوهی را ارزیابی گردید. اثر ضد میکروبی روی باسیلوس سرئوس[۲۷]، سالمونلا آنتریتیدیس[۲۸]، استافیلوکوکوس اورئوس[۲۹]، اشریشیاکلای[۳۰]، نفوذپذیری به بخار آب و طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز ترموگرام[۳۱] اندازه گیری شد. بیشترین بازدارندگی روی باسیلوس سرئوس و کمترین روی سالمونلا آنتریدیس دیده شد. حضور اسانس پونه کوهی در فیلم باعث تشکیل فیلم انعطافپذیر شد. چیتوزان در مقابل میکروارگانیسمها مؤثر نبود اما سختی[۳۲] و نفوذپذیری به بخار آب را کاهش میدهد. آنالیز ترموگرام، ثابت میکند که افزودن چیتوزان و اسانس پونه کوهی در پایداری حرارتی فیلم مؤثر نبود. افزودن اسانس پونه کوهی باعث کاهش مقاومت به کشش و کشش پذیری میشود. فیلم های تشکیل شده با نشاسته و گلیسرول سختی بالایی دارند که تحت شرایط اکستروژن (فشار، دما و استرس بالا) در نشاسته به دلیل نزدیکی و واکنش شاخهها ماتریکس سختی ایجاد می شود که افزودن اسانس پونه کوهی و چیتوزان باعث کاهش آن میشود (پلیساری و همکاران[۳۳]، ۲۰۰۹).
در پژوهش دیگری ویژگی فیزیکی آلژینات ترکیب شده با اسانس روغنی پونه کوهی برسی شده است. ترکیب اسانس پونه کوهی با فیلمهای آلژینات به طور معناداری بر روی ویژگی های فیزیکی اثر گذاشت. ضخامت و نفوذپذیری به بخار آب در فیلم به وسیله اسانس پونه کوهی افزایش پیدا کرد (بناویدسا و همکاران[۳۴]، ۲۰۱۲).
در بررسی دیگر اثر اسانس سیر و پونه کوهی بر خواص فیزیکی فیلم خوراکی تهیه شده از پروتئین سویا ارزیابی شده است. در این بررسی اثر افزودن اسانس روغن سیر و پونه کوهی در غلظت های ۵/۰، ۵/۱و ۵/۲% به فیلم خوراکی تهیه شده از ایزوله پروتئین سویا بررسی شده است. اسانس سیر درصد شفافیت نمونههای فیلم را بیشتر از اسانس پونه کوهی کاهش میدهد اما اثر غلظت هر دو اسانس بر شدت شفافیت و نفوذپذیری به بخار آب معنادار نبوده است. اسانس سیر، شدت نفوذپذیری به بخار آب را کاهش و اسانس پونه کوهی این پارامتر را افزایش میدهد. افزودن اسانس پونه کوهی بر میزان رطوبت فیلم خوراکی تأتیر معناداری نداشته است اما اسانس سیر، میزان رطوبت را به طور معناداری کاهش می دهد (بقائی و همکاران، ۱۳۸۹).
محققین دیگری به بررسی امکان تولید فیلم چیتوزان حاوی اسانس آویشن و میخک پرداخته است. آن ها متوجه شدند که با افزایش میزان درصد ترکیبات ضد میکروبی (اسانس ها) رطوبت موجود در آن ها به طور معنیداری کاهش پیدا کرد و علت این پدیده هم اثر دفع کننده ترکیبات غیر قطبی موجود در اسانس ها بر روی آب بود. در این تحقیق نشان داده شد که وجود اسانس به طور کلی باعث ایجاد تغییراتی در سطح ساختار ملکولی شده و لذا فشردگی ساختار سطحی کاهش یافته که سبب افزایش میزان عبور بخار آب گردید. همچنین مشاهده شد که وجود اسانس باعث کاهش فشردگی سطحی شده و منجر به ایجاد منافذ و حفراتی در فیلم می شود (حسینی و همکاران، ۲۰۰۹).
در پژوهشی دیگر خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیلم های خوراکی بر پایه پروتئین آب پنیر محتوی اسانس پونه کوهی بررسی گردید. نتایج نشان داد که میزان جذب رطوبت و قابلیت نفوذپذیری به بخار آب از تغییر غلظت اسانس تأثیر پذیرفته و تغییر معنیداری به ویژه در میزان نفوذپذیری به بخار آب در هیچ یک از سه غلظت به کار رفته مشاهده نشد (زینوویادوا و همکاران، ۲۰۰۹)[۳۵].
در بررسی دیگری فیلم های تهیه شده از پوره سیب و آلژینات حاوی اسانس گیاهان پونه کوهی، دارچین و علف لیمو مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد افزودن این ترکیبات گیاهی کاهش معنیداری بر مقاومت کششی فیلم های تهیه شده داشته که این تأثیر در فیلم های حاوی اسانس پونه کوهی بیشتر بوده است. درصد کشش پذیری نیز با افزودن این ترکیبات افزایش پیدا کرده است (روجاس گرو و همکاران[۳۶]، ۲۰۰۷).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی و فرآیند بخار آب در مقداری از مخلوط های فیلم خوراکی نشاسته کاساوا بررسی شد و از مخلوط های گلیسرول و پلی اتیلن گلایکول به عنوان پلاستی سایزر و گلوتارآلدهید به عنوان عامل اتصال دهنده استفاده شد تا خواص مکانیکی و انتقال بخار آب را در فیلم ها تعیین کند. عمل پلاستیسایزی، پلی اتیلن گلایکول از طریق چندی بیش از ۵/۰ گرم گلوتارآلدهید متوقف و محدود شد. مدل پیش بینی نشان میدهد که مخلوط فرمولبندی شده با پلی اتیلن گلایکول تا ۳/۰ گرم بیشتر کشیده میشود. فیلم های ساخته شده با سطوح بالاتر از ۵/۰ گرم گلوتارآلدهید باعث نفوذپذیری کمتر آب می شود که ناشی از اثرات اتصال دهنده است. فیلمهای به دست آمده از نشاسته کاساوا که توسط مخلوط مورد نظر ساخته شد، از نظر انعطاف پذیری و نفوذپذیری کمتر در مقابل آب عملکرد بهتری دارد و قابلیت استفاده به عنوان فیلم خوراکی رادارد (پارا و همکاران، ۲۰۰۴)[۳۷].
در پژوهش دیگری اثرات ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز بر نفوذپذیری بخار آب و خط همدایی جذب سطحی در فیلم های نشاسته کاساوا را مورد بررسی قرار گرفت. اضافه کردن ژلاتین یا کربوکسی متیل سلولز به فیلم های نشاسته کاساوا هیچ اثری بر روی نفوذپذیری بخار آب تمام فیلمها ندارد. مقدار نفوذپذیری بخار آب فیلم های نشاسته کاساوا حاوی ژلاتین بیشتر از فیلمهای مخلوط نشاسته کاساوا و کربوکسی متیل سلولز بود. نفوذپذیری بخار آب فیلمهای کاساوا با افزایش مقدار ژلاتین به مقدار بیش از ۳۰% افزایش یافت. مخلوط های فیلم کاساوا و کربوکسی متیل سلولز نسبت به فیلم های ژلاتینی نشاستهای دارای جذب سطحی بالاتری بودند. افزایش ژلاتین و مقدار کربوکسی متیل سلولز باعث افزایش مقدار آب در فیلمهای تک لایه شد. نفوذپذیری آب تمام فیلمهای کاساوا وقتی میزان رطوبت از ۳۳ به ۵۴ افزایش مییابد، زیادتر می شود. فیلم های کاساوا دارای ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز توانایی جذب سطحی بالاتری را برای آب به نسبت فیلمهای شاهد دارند. علاوه بر این فیلمهای کاساوا دارای ژلاتین یا فاقد ژلاتین از پتانسیل بالاتری برای استفاده شدن به عنوان بستههای خوراکی و زیستی با نفوذپذیری بخار آب متوسط برخوردارند. ممکن است خواص ممانعتی آب این فیلمها با پوشاندن آنها یا مخلوط کردن آنها با پلیمرهای زسیتی آبگریز بهبود یابد (ویرونگرونگ و همکاران، ۲۰۰۹)[۳۸].
در بررسی دیگر اثر فیلم سازها و سوربات پتاسیم بر ویژگی های فیزیکی فیلم های خوراکی نشاسته کاساوا ارزیابی شد. وجود سوربات پتاسیم در فیلم ها، میزان حل شدن آنها، رنگ و کاهش درجه کریستالی شدن خواص مکانیکی آنها را تحت تأثیر قرار میدهد. میتوان دید که ژلاتینی کردن به مدت طولانی و نرخ خشک کردن کند منجر به ایجاد یک شبکه میشود که بلوری شدن آن بیشتر و نفوذپذیری بخار آب کمتری دارد. وقتی سیستم نشاسته با استفاده از حرارت دهی سریع و خشک کردن کند ژلاتینی میگردد بخار شدن سریع آب، باعث ایجاد ماتریکس های بسیار بی نظم میگردد که مقدار رطوبت بالاتری داشته و بازدارندگی آن در مقابل آب کم است. این روش به صورت بسیار مؤثری از تجزیه سوربات پتاسیم و قهوهای شدن جلوگیری مینماید. بنابراین استفاده از این روش، برای تولید فیلمهایی با پایداری ضد میکروبی مناسب و مشتری پسند بسیار مناسب است (سیلویا فلورس و همکاران، ۲۰۰۶)[۳۹].
 
فیلم ها
از دهه ۸۰ میلادی به فیلم های خوراکی توجه بیشتری شده است زیرا زیست تخریب پذیری و ویژگی ممانعت کنندگی بالای آنها در برابر گازها، مواد معطر، میکروارگانیسمها و چربیها به ویژه در رطوبت های نسبی پایین به حفظ کیفیت و افزایش زمان ماندگاری محصول منجر می شود (پیترسون و همکاران، ۱۹۹۹)[۴۰].
۲-۳-۱- تعریف فیلم و پوشش خوراکی
در واقع فیلم های خوراکی یک لایه نازکی از مواد خوراکی هستند که روی سطح مواد غذایی قرار گرفته و به عنوان محافظ آن عمل میکنند و یا این که در بین اجزای غذایی قرار گرفته تا آنها جدای از همدیگر نگه دارد. همچنین این فیلمها به صورت لفاف در آمده و می توانند اجزاء حساس نظیر ویتامینها، آنتی اکسیدانها، رنگها و اسانسها را در خود جای داده و به مخلوط ماده غذایی اضافه کنند (پین[۴۱]، ۲۰۰۱). فیلم خوراکی به عنوان یک جایگزین ولایههای طبیعی مستحکم به منظور جلوگیری از دست دادن رطوبت است و اجازه عبور انتخابی را برای کنترل تغییرات گازهایی مهم مثل اکسیژن و دی اکسید کربن و اتیلن که در فرآیند تنفس نقش دارند را میدهد. فیلم یا پوشش میتواند سطح سترون را فراهم کند و از دست رفتن ترکیبات مهم جلوگیری میکند و ضخامت آن کمتر از ۳/۰ میلی متر یا ۰۱/۰ اینچ است. فیلمها و ورقههای خوراکی قبل از کاربرد در بستهبندی ماده غذایی به صورت لایهای نازک تولید میشوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی به کار می روند (لابوزا وهمکاران[۴۲]، ۱۹۸۸).
فیلم خوراکی در اثر گستردن محلول فیلم ساز روی یک سطح و خشک کردن آن پدید میآیند. پوشش خوراکی در اثر غوطه ور کردن مواد غذایی در محلول فیلم ساز یا پاشیدن (اسپری کردن) محلول سازنده بر سطح آن ایجاد میشود. استفاده از شیوه غوطهوری بهتر از افشانی است زیرا به ایجاد پوشش یکنواخت میانجامد. در مورد فیلمهای خوراکی دو اصل وجود دارد، اول این که بایستی از نظر FDA به صورت GRAS شناخته شود و از نظر خوراکی ایمن و مطمئن باشد و دوم اینکه بایستی از یک پلیمر تشکیل شده باشد (کلاهورست[۴۳]، ۱۹۹۹).
 

نوشته ای دیگر :   فایل دانشگاهی - بررسی ارتباط چندشکلی های ژنتیکی ژن های GSTM1 ، GSTT1 و CAT با ...

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.
Copyright © All rights reserved. | Newsphere by AF themes.