میکروبی، افزایش، غذایی، مکانیکی

پاره نشود)
مدول یانگ (Young’s moduls) نسبت stress به strain در ناحیه خطی است که میزان سختی جسم را بررسی می کند و نشان می دهد که هرچه سختی جسم بیشتر باشد سختی جسم بیشتر است.
ویلهلم106 و همکاران در سال 2003، نشان دادند که افزودن پر کننده غیر آلی به ماتریکسPS-PVOH سفتی فیلم را افزایش میدهد.
لین107 و همکاران در سال 2009، نانو ذرات اکسید روی را در سه شکل(P-N-W) به پلیمر پلی پروپیلن(PP) اضافه کردند. که نتایج نشان داد ساختار شش ضلعی یا چند وجهیrod اجازه میدهد، استرس به طور موثرتری نسبت به دیگر نانو ذرات ZnO به ماتریکس پلیمری منتقل شود که سبب افزایش قدرت و سفتی کامپوزیت میشود. پر کننده ZnO _ N کمترین میزان کشیدگی(E%)را دارد که بدین علت است که بطور متوسط سایز کریستال کوچکتر است و تمایل دارد به آگلومیریزه شدن (بهم پیوستن) در هنگام مخلوط شدن با پلی پروپیلن دارد، در نتیجه ماتریکس حاصل خواص کششی پایین تری دارد.
لی108 و همکارانش (2009) اثرات نانو ذرات ZnO بر خواص مکانیکی پوشش های پلی اورتان را بررسی کرده اند. پوشش های پلی اورتان غنی شده با نانو ذرات ZnOتا 2 درصد وزنی بهبود قابل توجهی در Young’s moduls و استحکام کششی (TS) نشان داده اند. پلی اورتان به دلیل خواص فیزیکی خوب مانند انعطاف پذیری در دمای پایین، استحکام کششی، قابلیت کنترل سختی و شفافیت به طور گسترده ای استفاده می شود اما از معایب آن مقاومت دمایی پایین و دوام مکانیکی پایین آن می باشد. اندازه نانومتر و بویژه سطح تماس زیاد نانو فیلرها واکنش سطح داخلی فیلر و پلیمر را افزایش داده و در نتیجه موجب بهبود خواص پلیمر می شود. آزمایش های متناوب نشان می دهد که نانوفیلر ذرات ZnO استحکام را افزایش می دهد اما تأثیری بر انعطاف پذیری فیلم های کامپوزیتی ندارد. بالا رفتنYoung’s moduls و استحکام کششی ممکن است به دلیل محدودیت نسبی حرکت اجزاء ساختاری زنجیرهPU با افزودن ZnO باشد. صاف کردن نیز می تواند سبب تراکم نانو ذرات ZnO در فیلم خشک شده و منجر به تنزل خاصیت مکانیکی فیلم شود.
ناکائو109 و همکارانش (2007)، تهیه فیلم های ترکیبی ژلاتین و پروتئین ایزوله سویا و خواص نوری، مکانیکی، تورم فیلم های کامپوزیتی تهیه شده از پروتئین ایزوله سویا (SPI) و ژلاتین را مطالعه کردهاند. SPI بوی لوبیایی کمی دارد و فیلم نسبتاً ترد و شکننده ای تشکیل میدهد و خواص مکانیکی نسبتاً ضعیفی دارد. خواص پروتئین سویا با ترکیب شدن با ژلاتین، نشاسته، آلژینات سدیم و وی پروتئین ایزوله می تواند بهبود یابد. نتایج آزمایشات نشان داد که افزایش میزان ژلاتین استحکام کششی، مقاومت به پارگیE، ضریب الاستیک را بطور چشمگیری بهبود داده است. وقتیکه مقدار ژلاتین در فیلم کامپوزیتی افزایش مییابد فیلم شفاف تر، یکنواخت تر، منعطف تر میشود. فیلم ژلاتین خواص مکانیکی بهتری نسبت به فیلمSPI دارد. که این حقیقت به واکنش پروتئین/ پروتئین که بوسیله پیوندهای هیدروژنی یا توسط واکنش الکترواستاتیک و یابا خاصیت هیدروفوبی ایجاد می شود بر می گردد. در کل افزایش نسبت ژلاتینTS مواد جامد کل، مقاومت به پارگیEB، ضریب الاستیکEM و قابلیت تورم فیلمهای کامپوزیتی را افزایش داده و فیلم خیلی بیشتر شفاف میشود.
جانگ110 و همکارانش(2008)، خواص مکانیکی فیلم های ژلاتینی تهیه شده به روش کاستینگ و اکسترود را مقایسه کردند. فیلم های اکسترود بالاترین مقادیرE و کمترین مقدار استحکام کششی را داشتند.
کارولینو111 همکارانش (2009)، اثر پلاستیک کننده های هیدروفوبیک روی خواص عملکردی فیلم های ژلاتینی را بررسی کردند. هدف این مطالعه تولید و بررسی خصوصیات فیلم های ژلاتینی با استفاده از پلاستیک کننده های هیدروفوبیک مشتق شده از اسید سیتریک و لستین سویا به عنوان امولسیفایر بود، مقادیر استحکام کششیTS از 36 به 103 MPa تغییر کرد. هر چند با افزایش غلظت پلاستیک کننده ها (استیل تری بوتیل سیترات و تری بوتیل سیترات)TS به 57% کاهش یافت ولی هیچ ارتباطی بین مقادیر پلاستیک کننده و کشیدگیE در مقدارهای آزمایش شده مشاهده نشد.
کونگ112 و همکارانش (2004)، خواص مکانیکی فیلم های ترکیبی ژلاتین را مطالعه کردند. مطالعات زیادی برای بهبود خواص مکانیکی فیلمهای پلی ساکاریدی با ترکیب شدن مواد هیدروفوب و پلاستیک کننده ها صورت گرفته است.محققان فوق گزارش کرده اند که ترکیب شدن ژلان در ژل های ژلاتینی منجر به افزایش سینرژیستی قدرت شبکه ژلی و بهبود ثبات و استحکام ژل شده است. اثر نسبت ژلان/ژلاتین و غلظت NaCl روی خواص مکانیکی این فیلم ها بررسی شده است. TS (ماده جامد کل ) تأثیر مهمی روی خاصیت مکانیکی فیلم دارد.استحکام به کشش فیلم های کامپوزیتی ژلان/ ژلاتین به نسبت افزایش ژلاتین به طور خطی کاهش مییابد در حالی که مقاومت کششیTE با افزایش ژلاتین افزایش مییابد. در واقع ژلاتین جهت ایفای نقش پلاستیک کننده مناسب می باشد که انعطاف پذیری فیلم را افزایش داده و شکنندگی فیلم را نیز کاهش می دهد. وزن مولکولی نسبتاً پایین ژلاتین می تواند اجازه دهد که براحتی در شبکه های ژلان جای گرفته و موجب انعطاف بیشتر و کاهش سختی فیلم های کامپوزیتی گردد.
هوانگ113 و همکاران در سال 2004، بیان کردند کامپوزیتها در اثر عملیات مکانیکی و حرارتی روی نشاسته، پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های نشاسته از بین رفته و پیوندهای جدید بین نشاسته و نانو ذرات تشکیل میشود که در نتیجه ویژگیهای مکانیکی بهبود مییابد. که با افزایش محتوای نانوذرات پیوندهای هیدروژنی بین نشاسته و نانوذرات قوی تر شده و این امر باعث افز
ایشTSکامپوزیت های حاصل می شود، هرچند به دلیل کاهش انعطاف پذیری زنجیره های نشاسته با افزایش محتوای نانو ذرات، مقدار SB کاهش مییابد.

2-12-3- خواص ضد میکروبی
بسته بندیهای فعال ضد میکروبی ساخته شده از نانوکامپوزیت های فلزی نسل جدیدی از بسته بندی با ساختار نانو هستند که از ترکیب مستقیم نانو ذرات فلزی با پلیمر پایه تولید میشوند. در بسته بندیهای فعال، انتشار مواد ضد میکروبی از ماتریکس پلیمری به سطح ماده غذایی به صورت آهسته و در زمان طولانی انجام میشود و در نتیجه برای مدت طولانی غلظت بالایی از ماده ضد میکروبی در سطح فرآورده وجود خواهد داشت. مواد ضد میکروبی از طریق کاهش سرعت رشد و طولانی کردن فاز تأخیری میکروارگانیسم ها و یا غیر فعال کردن و نابودی میکروب ها باعث افزایش ماندگاری فرآورده های غذایی میشوند. در مورد فیلمها و پوشش های خوراکی انتخاب نوع ماده ضد میکروبی تنها به ترکیبات خوراکی محدود میشود. زیرا از آن جا که این مواد همراه ماده بسته بندی و ماده غذایی مصرف می شوند، خوراکی بودن و ایمنی آنها امری ضروری است. ویژگی هایی که یک ترکیب ضد میکروبی مورد استفاده در بسته بندی های فعال باید داشته باشد عبارتند از:
– مورد تأیید سازمان های نظارت کننده بوده و برای تماس با ماده غذای مجاز باشد.
– قیمت پایینی داشته باشد تا مقرون به صرفه باشد.
– بر طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها مؤثر باشد.
– در غلظت های کم بر میکروارگانیسم ها مؤثر باشد.
– بر خواص حسی مواد غذایی تأثیر منفی نداشته باشد.
استفاده از فیلم ها و پوششهای خوراکی ضد میکروبی و فیلم های سنتزی حاوی ترکیبات ضد میکروبی به زمان های خیلی دور بر می گردد. زمانیکه از مواد حاوی نگهدارنده های شیمیایی و اسیدهای آلی به عنوان پوشش سوسیس استفاده می شد این لفاف های طبیعی عمدتاً لوله هایی از جنس پروتئین خوراکی بودند که خمیر سوسیس در داخل آنها پر می شد. علاوه بر پوشش دادن سوسیس ها، قطعات و لاشه های گوشت نیز با ژل های حامل ترکیبات ضد میکروبی پوشش داده می شدند تا از رشد باکتریهای فسادزا و پاتوژن در آنها جلوگیری شود. تحقیقات اندکی در رابطه با استفاده از پوشش های پروتئینی(از جمله ژلاتین) حامل ترکیبات ضد میکروبی در مورد محصولات گوشتی گزارش شده است.
مطالعات بر روی استفاده از فیلم ها و پوشش های پروتئینی به عنوان حامل ترکیبات ضد میکروبی از سال 1980 شروع شد. گیلبرت114 اثر اسیدسوربیک اضافه شده به فیلم های کازئینی یا ژلاتینی را مورد بررسی قرار داد و مشاهده کرد پایداری میکروبی بهبود مییابد. از اواخر دهه 1990استفاده از ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی نیز در فیلمهای خوراکی پروتئینی آغاز شد. فعالیت ضدمیکروبی فیلم های زئینی حاوی نایسین و فیلم زئینی یا پروتئین سویای حاوی لیزوزیمیا نایسین در مقابل لاکتوباسیلوس پلانتاروم کورد آزمایش قرار گرفت.
در مطالعات صورت گرفته نشان داده شده است که نانو ذراتی چون Zn,Ti,Ag,Cr و اکسید آن ها خاصیت باکتری کشی بالایی دارند ( لی115 و همکاران، 2005). باکتری استافیلوکوکوس اورئوس (S.aureus) یکی از باکتری های بیماری زای مهم است. که مقاومت آنتی بیوتیکی یکی از مشکلاتی است که برای از بین بردن این باکتری بسیار مطرح است. لذا نانو مواد به عنوان مواد مناسب برای مهار و ازبین بردن این باکتری میتوانند مورد استفاده قرار گیرند ( فورتنر116 و همکاران، 2005). خاصیت ضد میکروبی ترکیبات اکسید روی از گذشته بسیار دور شناخته شده و کاربردهای فراوانی در ضدعفونی کردن وسایل پزشکی، تصفیه آب ، لوسیون ها و پمادهای ضد میکروبی دارد. نانو ذرات اکسید فلزی، بر اساس نسبت سطح به حجم، خاصیت ضد باکتریایی متفاوتی از خود نشان می دهند. باکتری های گرم مثبت در مقایسه با باکتری های گرم منفی در مقابل نانو ذرات فلزی، مقاومت بیشتری از خود نشان می دهند که میتواند به ساختار دیواره سلولی ارتباط داشته باشد. مکانیسم ضد میکروبی نانوذرات فلزی حاصل از این فلز هنوز دقیقاً مشخص نیست. بر اساس مطالعات محققان این مکانیسم ممکن است به صورت القای تنش اکسیداتیو به غشای سلول میکروب به دلیل آزادسازی گونه های اکسیژن فعال (ROS) یا آزاد سازی یون از سطح ذره و اتصال به غشای سلول و انهدام آن باشد.احتمال داده میشود. یون های آزاد شده از نانو مواد با گروه های تیول (-SH) پروتئین های سطحی سلول های باکتریایی واکنش دهند. تعدادی از این پروتئینهای غشای سلول های باکتریایی عمل انتقال مواد معدنی از سطح دیواره را به عهده دارند، که نانو مواد با اثر بر روی این پروتئین ها باعث نفوذپذیری غشاء میشوند (لین117 و همکاران، 2005). غیر فعال شدن تراوایی غشا در نهایت باعث مرگ سلول میشود. همچنین نانو مواد چسبیدن سلول باکتری و تشکیل بیوفیل را به تأخیر میاندازد که این عمل باعث میشود گروهی از باکتری ها نتوانند تثبیت شوند و تکثیر یابند ( مارتل118 و همکاران، 2005).
صوبرامانی119 و همکارانش (2007) رفتار عملکردی نانو کامپوزیتپلی پروپیلن/ ZnO و نشاسته محلول را مطالعه کردند. نشاسته محلول به عنوان یک تثبیت کننده ZnO در پلی پروپیلن به کار رفته است. ZnO سفیدی فیلم را افزایش داده و همچنین اشعهUV را جذب می کنند. نانو ZnO در فیلم پلی پروپیلن بطور قابل توجهی فعالیت ضدباکتریایی بر علیه دو باکتری پاتوژن انسانی استافیلوکوکوس اورئوس و کلبسیلا پنومونیا نشان داد.
جین120 و همکارانش در سال 2009، اظهار نمودند که نانو اکسید روی اثرات ضد میکروبی را علیه L.monocytogenes و S.enteritidis در سفیده تخم مرغ نشان میدهد.

ساوی 121و همکارانش بر روی پودر های شامل اکسید روی و اکسید کلسیم و اکسید منیزم اثرات رضایت بخشی را در طیف گسترده ای از میکروارگانیسم ها دارد و اما اکسید روی اثرات آنتی میکروبیال ضعیفی رویSaccharomyces cerevisiae و دیگر مخمرها و کپکها درمقایسه با باکتریهادارد.
محققان دانشگاه لیدز انگلیس در حال توسعه مواد بسته بندی هستند که با استفاده از نانو ذرات روی و دی اکسید تیتانیوم و کلسیم و اکسید منیزیم ساخته شده اند. این مواد در مقایسه با نقره ارزان تر بوده و پیش بینی می شود در آینده نزدیک بتوان از آن به شکل گسترده در بسته بندی های آنتی باکتریال مواد غذایی استفاده کرد به نظر میرسد که تحقیق امکان پذیری تولید فیلم ضدمیکروبی بوسیله پوشش دهی با نانوذرات ZnO خصوصاً جهت بسته بندی مواد غذایی یا دارویی حساس و با ارزش خیلی مهم باشد.
راجبدرا122 و همکارانش(2010)، استفاده از نانوذرات اکسیدروی برای تولید پارچه های ضدمیکروبی را بررسی کردندو اظهار نمودند که پارچه های کتان پوشیده با نانوذرات ZnO اثر ضدباکتریایی بیشتری نسبت به پارچه های پوشیده با ZnO توده ای دارند و همچنین فعالیت ضدباکتریی در برابر S.aureus نسبت به E.coliدر هر آزمون های کیفی و کمی بیشتر بوده است.

2-13- نمودارهای جذب تعادلی
فعالیتهای آبی و ویژگی های جذب مواد غذایی به عنوان ویژکی های فیزیکی مهم در فرآیندها و فرمولاسیون مواد غذایی مورد توجه قرار میگیرند. اکثر واکنش های بیوشیمیایی و میکروبی توسط فعالیعت آبی کنترل می شوند و از اینرو پارامتر مهمی در پیشگویی زمان ماندگاری مواد غذایی است. با استفاده از فعالیعت آبی و خصوصیات جذب مواد غذایی شدت انتقال رطوبت در فرآیند خشک کردن و از میان فیلمهای بسته بندی یا پوششهای خوراکی مواد غذایی در مرحله انبارداری قابل تخمین است که در اثر آن شرایط بهینه خشک کردن و نوع ماده بسته بندی انتخاب میشود. فعالیعت آبی مواد غذایی با استفاده از روش های استوار بر خصوصیات جذبی، انتقال هم فشار و خاصیت هیگروسکوپی نمک ها و با استفاده از هیگرومترها تعیین می شود. همدمای جذب رطوبت ارتباط بین فعالیعت آبی و مقدار رطوبت تعادلی ماده غذایی را در یک دمای ثابت بیان می کند. ساده ترین روش برای بدست آوردن همدماهای جذب مواد غذایی، قرار دادن نمونه ها با وزن مشخص در یک ظرف در بسته در یک رطوبت نسبی مشخص و دمای ثابت میباشد و بعد از به تعادل رسیدن مجددا توزین می شود. رطوبت نسبی مورد نظر با استفاده از محلول اشباع نمک های مختلف، اسید سولفوریک و گلیسرول ایجاد میشود ( بلاهووک123، 2004).
بلاهووک در سال 2004، بررسی کرد منحنی ایزوترم جذب را از نقطه نظر ریاضی و فیزیک ایزوترم های موجود را به دو گروه جدا از هم تئوری و تجربی تقسیم کرد، ایزوترم های تئوری از طریق آزمایشات سخت و زمان بری بدست می آیند و ممکن است نتایج دقیق به ما ندهند به دو علت 1- نرسیدن به حالت تعادل واقعی 2- تغییر خواص محصول طی مدت طولانی آزمایش ولی ایزوترم های تئوری نتایج یکدستی به ما میدهند.در مواردی که براساس جذب یکدست آب است معادله BET نقش مهمی را دارد ولی فقط برای 4/0 aw ? ولی معادله GAB برای aw ? 9/0 کاربرد دارد.
معادله GAB به این صورت است:
W=WmCKaw/((1-Kaw)(1-Kaw+CKaw))
که در آن Wm,C,Kپامترهای مد

دیدگاهتان را بنویسید