عنوان

تولید نانوکامپوزیت های فعال آنتی اکسیدانی بر پایه بیوپلیمر پلی لاکتیک اسید / نانوفیبر سلولز اصلاح شده، برای افزایش ماندگاری روغن مایع خوراکی

Number

‭۱۱۳۸۵پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تولید نانوکامپوزیت های فعال آنتی اکسیدانی بر پایه بیوپلیمر پلی لاکتیک اسید / نانوفیبر سلولز اصلاح شده، برای افزایش ماندگاری روغن مایع خوراکی

First Statement of Responsibility

/هادی الماسی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشکده کشاورزی

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۶۲‬ص‬

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

در رشته علوم و صنایع غذایی

Date of degree

‮‭۱۳۹۲/۰۶/۳۱‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

طراحی بسته بندی‌های فعال، تولید بسته بندی‌های نانوکامپوزیت و استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر، سه رویکرد جدید در صنعت بسته بندی مواد غذایی است که در طی سالهای اخیر مطالعات زیادی بر روی آنها انجام گرفته است .در این پژوهش، به هر سه این بحث‌ها بصورت توأم پرداخته شده است .یکی از پرکاربردترین مواد افزودنی، آنتی اکسیدان‌های سنتزی مورد استفاده در روغن‌های خوراکی است که با وجود اثبات اثرات نامطلوب آنها بر سلامتی مصرف کننده، استفاده از آنها در روغن‌های مایع خوراکی همچنان ادامه داشته و باعث افزایش نگرانی‌ها در این زمینه شده است .استفاده از بسته‌بندی‌های فعال آنتی اکسیدانی یکی از جدیدترین تکنیک‌ها برای جلوگیری از اکسیداسیون روغن‌ها و چربی‌ها در مواد غذایی و یا روغن‌های مایع خوراکی محسوب می‌شود .هدف از این تحقیق، طراحی و تولید یک بسته بندی فعال آنتی اکسیدانی بر پایه بیوپلیمر پلی لاکتیک اسید ‮‭(PLA)‬ به منظور نگهداری و افزایش ماندگاری روغن مایع خوراکی می‌باشد که در آن از نانوفیبر سلولز ‮‭(CNF)‬ اصلاح شده، بعنوان تقویت کننده خواص بیوپلیمر و همچنین به منظور کمک به کنترل رهایش آنتی اکسیدان از ماده بسته بندی به داخل روغن، استفاده شده است .پس از تهیه‮‭CNF‬ ، به منظور اصلاح و کاهش ویژگی آبدوستی و افزایش قابلیت اختلاط آن با‮‭PLA‬ ، از اسید اولئیک استفاده گردید و تأثیر زمان واکنش و غلظت اسید چرب بر روی خواص آبدوستی ‮‭CNF‬ مورد مطالعه قرار گرفت .نتایج آزمون ‮‭FTIR‬ موفقیت واکنش استریفیکاسیون را تأیید کرد .افزایش زاویه تماس سطح نمونه‌ها با آب نیز نشان دهنده‌ی افزایش آبگریزی ‮‭CNF‬ اصلاح شده بود .با این وجود، کاهش پایداری حرارتی و کاهش میزان بلورینگی و اندازه‌کریستال‌ها از جمله اثرات منفی اصلاح سطحی ‮‭CNF‬ بود .در مرحله‌ی بعدی نانوفیبر سلولز اصلاح شده ‮‭(MCNF)‬ در سه غلظت‮‭۴‬ ، ‮‭۸‬ و ‮‭۱۲‬ و آنتی اکسیدان سنتزی ‮‭TBHQ‬ در سه سطح‮‭۱‬ ، ‮‭۲‬ و ‮‭۳‬ به ترکیب فیلم ‮‭PLA‬ افزوده شده و تأثیر آنها بر روی خواص ریخت شناسی، ساختاری، حرارتی، مکانیکی، بازدارندگی و ظاهری فیلم ‮‭PLA‬ مورد بررسی قرار گرفت .ریخت شناسی سطح شکست فیلم‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی‮‭SEM) - (FE‬مورد مطالعه قرار گرفت .طبق نتایج آزمون ‮‭AFM‬ با افزودن هردو ترکیب، زبری سطحی فیلم‌ها افزایش می‌یابد .نتایج آزمون ‮‭XRD‬ نشان داد که بلورینگی فیلم‌های نانوکامپوزیت حاوی ‮‭MCNF‬ بیشتر از فیلم خالص ‮‭PLA‬ و فیلم‌های فعال حاوی ‮‭TBHQ‬ بود .دمای انتقال شیشه‌ای و دمای ذوب با افزودن هر دو ترکیب تغییر کرد .افزودن ‮‭TBHQ‬ ‮‭۳‬ باعث کاهش معنادار ‮‭(۰۵/۰p)‬ در استحکام کششی فیلم از ‮‭۵۲/۱۰‬ به ‮‭MPa ۰۳/۶‬ شد .با این وجود، استحکام مکانیکی فیلم ‮‭PLA‬ با افزودن ‮‭MCNF‬ بهبود یافت .نفوذپذیری نسبت به بخار آب و اکسیژن نیز با افزودن ‮‭TBHQ‬ و ‮‭MCNF‬ بترتیب افزایش و کاهش یافت .افزودن ‮‭MCNF‬ باعث افزایش معنادار ‮‭(۰۵/۰p)‬ در اندیس زردی فیلم ‮‭PLA‬ شد و شفافیت را کاهش داد درحالیکه ‮‭TBHQ‬ تأثیر چندانی روی خواص رنگی فیلم نداشت .در مرحله‌ی سوم مهاجرت ‮‭TBHQ‬ از فیلم فعال‮‭TBHQ۳ - PLA‬و فیلم نانوکامپوزیت فعال‮‭TBHQ۳ -MCNF۸- PLA‬به سیمولانت اتانول ‮‭۹۵‬ در سه دمای‮‭۴‬ ، ‮‭۲۵‬ و‮‭۴۰ C‬مورد بررسی قرار گرفت .مشاهده شد که با افزایش دما، آهنگ مهاجرت ‮‭TBHQ‬ از هردو فیلم افزایش می‌یابد .محاسبه‌ی ضریب انتشار ‮‭(D)‬ با استفاده از نرم افزار ‮‭MATLAB‬ نشان دهنده‌ی کاهش این ضریب در فیلم نانوکامپوزیت فعال نسبت به فیلم فعال در هرسه دما بود که دلیل آن به حضور ذرات آبگریز ‮‭MCNF‬ و نقش آنها در کاهش تحرک مولکول‌های ‮‭TBHQ‬ و افزایش سازگاری آنتی اکسیدان با ماتریکس فیلم ‮‭PLA‬ نسبت داده شد .در مرحله‌ی نهایی، این دو نوع فیلم در داخل روغن سویای بدون آنتی اکسیدان غوطه‌ور شده و نقش آنتی اکسیدان مهاجرت کرده، بر روی افزایش پایداری اکسیداتیو روغن سویا در طول شش ماه مورد مطالعه قرار گرفت .آزمون قدرت مهارکنندگی رادیکال آزاد ‮‭DPPH‬ نشان داد که با افزایش میزان آنتی اکسیدان مهاجرت کرده، فعالیت آنتی اکسیدانی روغن در طول چهار ماه افزایش یافته و پس از آن تقریبا ثابت باقی می‌ماند .همچنین اندازه‌گیری عدد پروکسید و شاخص پایداری اکسیداتیو روغن سویا توسط آزمون ‮‭Rancimat‬ تأیید نمود که آنتی اکسیدان مهاجرت کرده از فیلم‌های فعال، در کل طول مدت زمان نگهداری محصول قادر است پایداری اکسیداتیو روغن را در حد قابل قبولی حفظ کند و از نظر حفظ تازگی روغن، تفاوت معناداری بین روغن نگهداری شده در تماس با فیلم‌های فعال و روغن تولید شده به روش مرسوم) حاوی ‮‭۰۱/۰ TBHQ)‬ مشاهده نگردید .بطور کلی بسته بندی فعال حاوی ‮‭TBHQ‬ توانست ماندگاری روغن سویا را افزایش دهد و حضور ‮‭MCNF‬ علاوه بر بهبود خواص کاربردی فیلم‮‭PLA‬ ، قادر بود رهایش آنتی اکسیدان را بصورت کنترل شده درآورد و در حضور آن، فیلم فعال برای مدت زمان طولانی‌تری خاصیت آنتی اکسیدانی از خود نشان داد

Text of Note

TBHQ3 at all the temperatures. This phenomenon could be attributed to the presence of MCNF and its effect on decreasing the mobility of TBHQ molecules and increasing their compatibility with PLA film matrix. At the final step, these two types of active films immersed in the antioxidant free soybean oil and studied the effect of migrated TBHQ on the oxidative stability of soybean oil during six months storage. DPPH free radical scavenging activity tests showed that the antioxidant activity of oil increases by increasing the TBHQ migration up to four months and remains constant after that time. Also, measuring of peroxide value and oxidative stability index by Rancimat tests approved that the migrated antioxidant from active films could be able to preserve the oxidative stability of soybean oil at the acceptable levels and there were no significant differences between the freshness of active films contacted oil and commercial produces oil (containing 0.01 TBHQ). Generally, TBHQ contained active packaging was able to increase the shelf life of soybean oil and the presence of MCNF not only improved the functional properties of PLA films, but also could be able to control the antioxidant release and therefore the active film showed the antioxidant activity for longer times in the presence of MCNF-TBHQ3 film is lower than those of PLA-MCNF8-C. It was shown that the migration rate increases in the both films by increasing temperature. Diffusion coefficient (D) calculated by MATLAB software showed that this parameter for PLATBHQ3 films to simulant ethanol 95 was examined at 4, 25 and 40-MCNF8-TbHQ3 and nanocomposite active PLA-SEM). According to AFM results, surface roughness increased by adding both of additives. XRD results showed that the crystallinity of the PLA film with added MCNFs was substantially higher than that of pure PLA and antioxidant active PLA films. Glass transition and melting temperatures changed with the addition of these two components. The addition of 3wt of TBHQ to PLA films leads to a significant reduction (p<0.05) of tensile strength from 10.52 to 6.03 MPa. However, mechanical stiffness of PLA films improved significantly by addition of MCNFs. Water vapor permeability and oxygen permeability increased and decreased significantly (p<0.05) by addition of TBHQ and MCNFs respectively. MCNF addition caused to significant (p<0.05) increase of Yellowness index of PLA film and decrease of lightness. However, TBHQ had no significant effect on color properties of the film. At the third step, the migration of TBHQ from active PLA-Design of active packaging, preparation of nanocomposites and using of biodegradable biopolymers are three new approaches in food packaging technology that more interested in recent years. A combination of these features is the goal of the present research. One of the common additives in the food industry are synthetic antioxidants that in spite of approving their hazardous effect on the consumer health, their use in edible oils are continued. Antioxidant active packaging is the newest technic for increasing the shelf life of edible oils. The aim of current research is preparation of a new antioxidant active packaging based on Poly(lactic acid) (PLA) biopolymer that modified Cellulose nanofibre (CNF) has been used as reinforcing agent of biopolymer and also release retardation agent of antioxidant. In order to modification and decreasing the hydrophilic character of CNF and increasing its miscibility with PLA, Oleic acid, has been and the effects of reaction time and fatty acid content on the hydrophilic properties of obtained samples have been evaluated. The success of the esterification reaction was confirmed by FTIR spectroscopy. Also increasing of the contact angle of water with the CNF surfaces indicated the increased surface hydrophobicity of modified CNF. However, decreasing of thermal stability and decreasing of crystallinity index and crystallite size were the negative effect of the surface modification of CNF. In the next step, modified cellulose nanofiber (MCNF) at the levels of 4, 8 and 12 (w/w) and also TBHQ synthetic antioxidant (1, 2 and 3 (w/w)) were added to PLA film and their effect on the morphological, structural, thermal, mechanical, barrier and optical properties of PLA film was analyzed. The morphology of fracture surfaces evaluated by field emission scanning electron microscopy (FE

الماسی، هادی

قنبرزاده، بابک، استاد راهنما

دهقان نیا، جلال، استاد راهنما

انتظامی، علی اکبر، استاد مشاور

خسروشاهی اصل، اصغر، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی