مواد استفاده شده برای بسته بندی که از سوخت های فسیلی تولید شده اند عملاً تجزیه ناپذیر می باشند. به همین دلیل مواد بسته بندی غذاها نیز مانند سایر مواد بسته بندی مشکلات جدی رااز لحاظ محیط زیست ایجاد می کنند. در نتیجه مطالعاتی جهت استفاده از بسته بندی های زیست پایه تخریب پذیر انجام گرفته است. حدود 125 میلیون تن سالانه در جهان پلاستیک تولید می شود که حدود 30 میلیون تن آن در بخش بسته بندی مصرف می شود ( مارینیلو[4] و همکاران، 2003؛ لین[5] و همکاران، 2005). به منظور کاهش ضایعات بسته بندی پلاستیکی زیست تخریب ناپذیر استفاده از پلاستیک های زیست پایه تخریب پذیر مانند نشاسته، سلولز، PLA، ژلاتین و… ضروری می­باشد  ( الماسی[6] و همکاران، 2009؛ ویلهلم[7] و همکاران، 2003).

بسته یا پوشش غذا نقش منحصر به فردی در سلامت غذا و در نتیجه مصرف کننده ایفا می کند. مسلم است که بیشتر فرآورده های غذایی با نوعی روش بسته بندی به مصرف کننده می رسد و در نتیجه بسته بندی بخش مهمی در زنجیره غذایی می باشد ( کیم[8] و همکاران، 2003). اما مواد بسته بندی قدیمی که از مواد نفتی مشتق شده بودند هیچ یک زیست تخریب پذیر نبوده و از لحاظ زیست محیطی قابل تحمل نیستند و خطرات سلامتی را تحمیل می کنند؛ برای مثال مهاجرت افزودنی های مضر به غذا. زیست تخریب پذیری مواد پلاستیکی سنتزی حاصل از مشتقات نفتی بسیار کند بوده و تجزیه کامل آن­ها چندین سال به طول می انجامد و این امر باعث افزایش آلودگی های زیست محیطی می­گردد. لذا طی سال های اخیر یافتن جایگزینی مناسب برای پلاستیک های سنتزی به طوریکه زیست تخریب پذیری بالایی داشته و آلودگی زیست محیطی کمتری بر جای بگذارد توجه محققین را به خود را جلب کرده است. بیوپلیمرهای خوراکی با زیست تخریب پذیری بالا که از منابع قابل تجدید کشاورزی حاصل می­شوند گزینه ای مناسب در این زمینه به شمار می روند. با وجود مزایای مسلم زیست محیطی و پایداری پلیمرهای زیستی این قیمت رو به رشد نفت خام و گاز طبیعی است که عامل محرکه برای سرمایه گذاری اقتصادی در این زمینه است. این موضوع و دو عامل محرکه تلاش برای بازیافت بیشتر ضایعات و همچنین ثبات محیط زیست و مدیریت کشاورزی این ضرورت را ایجاد می­کند که تغییری به سمت پلاستیک­های زیستی صورت گیرد.

1-2- پیش زمینه

بسته ­بندی پوششی است كه سلامت كالای محتوی خودرا­پس ازتولید تا مرحله­ی مصرف حفظ می­نماید وبا ایجاد یك مانع فیزیكی بین محصولات غذایی ومحیط خارج بهداشت محصول راتضمین می­كند و عمر كالای فاسد شونده را افزایش می­دهد. درسا­ل­های اخیربه علت افزایش مصرف پلاستیک­ها و با توجه به طول عمربالای آن­ها و تقریبا زیست تخریب­پذیر1 نبودن آن­ها، سنتز پلیمر­های زیست ­تخریب ­پذیرافزایش یافته است (قنبرزاده و همکاران، 1388).

در بسته ­بندی مواد غذایی از مواد مختلفی نظیر شیشه، پلاستیک­های سخت و نیمه سخت، فلزات سخت (قوطی­ها) استفاده می­شود این مواد در اکثر موارد توسط مصرف کننده دور ریخته می­شوند (بدیعی و همکاران، 1387). مواد بسته بندی پلیمری که کاربرد گسترده­ای در صنعت بسته­بندی دارند، غیر­قابل تجزیه و غیر قابل برگشت به محیط زیست هستند و به همین دلیل، از مهمترین آلاینده­های طبیعت محسوب می­شوند ( الماسی، 1388 و ایران منش، 1388). از ویژگی­های مطلوب برای هر بسته­بندی، بازیافت آسان آن و ایجاد كمترین خسارت به محیط زیست است. هرساله بالغ بر چند میلیون تن ضایعات پلاستیكی از جمله كیسه­ها، پاكت­های پلاستیكی و مواد بسته بندی وارد محیط زیست گردید و به علت عدم بازگشت به چرخه زیست محیطی باعث ایجاد مشكلات فراوان برای محیط زیست می­شوند. تولید فیلم­های تجزیه­پذیر طبیعی وجایگزین نمودن آن­ها به جای پلاستیك­های سنتزی راه حلی برای به حداقل رساندن آثار نامطلوب و زیان­آور زباله­های حاصل از مواد سنتزی است (دارائی وهمكاران، 1388).

تولید بیوپلیمر­هایی که از منابع تجدیدپذیر بدست می­آیند بر خلاف پلیمر­های سنتزی که بیشتر منشا نفتی دارند در محیط طبیعی تجزیه پذیر هستند و موجب حفظ منابع تجدید ناپذیر می­گردد. این بیوپلیمر­ها که قابلیت برگشت به طبیعت را دارند از محصولات کشاورزی بدست آمده و موجب آلودگی محیط زیست نمی­شوند و در فرآیند کمپوست توسط میکروارگانیسم ها به محصولات طبیعی مانند آب، متان، دی اکسید کربن، و توده زیستی تبدیل می­شوند. پلیمر­هایی که پس از فرایند تجزیه توسط میکروارگانیسم ها ­ کاملا به محصولات طبیعی تبدیل می­شوند زیست تخریب پذیر نامیده می­شوند (قنبرزاده و همکاران، 1388).

بسته بندی­های زیستی حاصل از بیوپلیمر­های خالص دارای سرعت زیست تخریب پذیری بالاتری نسبت به فیلم­های آلیاژ شده می­باشند ولی کیفیت مکانیکی و نفوذپذیری آن­ها به نسبت پایین تر است (قنبرزاده و همکاران، 1388).

دلایل استفاده از این نوع بسته بندی عبارتند از: جلوگیری از انتقال رطوبت، جلوگیری از خروج ترکیبات فرار موجود در ماده غذایی، کاهش دهنده سرعت تنفس، به تاخیر انداختن تغییرات در بافت ماده غذایی، مانعی بسیار عالی در برابر عبور چربیها  و روغن ها، عبوردهی بسیار انتخابی گازهایی نظیر اکسیژن و دی اکسیدکربن (ایران منش، 1388). 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

1-3- بیان مسئله

استفاده از نانو تکنولوژی در این پلیمرها ممکن است امکانات جدیدی را برای بهبود نه تنها ویژگی­ها بلکه به طور همزمان بهبود ارزش، قیمت و راندمان را سبب شود. اندازه نانو ذرات موجب پراکندگی و توزیع خوب آن­ها می­شود. این نانو کامپوزیت­ها می­توانند به طور قابل توجهی ویژگی­های مکانیکی، حرارتی، ممانعتی و فیزیکوشیمیایی بهبود یافته ای در مقایسه با پلیمرهای اولیه و کامپوزیت های میکرو سایز مرسوم نشان دهند ( آل حسن[10] و همکاران، 2012). رشد میکروب ها روی سطح مواد غذایی دلیل اصلی فساد مواد غذایی و بیماریزایی در مصرف کننده می باشد. به این دلیل تلاش های زیادی برای تیمار این سطوح به روش های گوناگون مانند اسپری یا غوطه ور کردن در مواد نگهدارنده مختلف صورت گرفته است. فیلم­های خوراکی به تنهایی و یا همراه با مواد ضد میکروبی، موجب مهار رشد باکتری­ها در سطح مواد غذایی و در نتیجه فساد آن­ها می­شوند. فناوری نانو می تواند در مواردی مانند افزایش مقاومت به نفوذ در پوشش ها، افز ایش ویژگی های ممانعتی، افزایش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد میکروب های فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد ( آل حسن و همکاران، 2012). گروه تحقیقاتی دانشگاه انگلیسی لیدز دریافتند که نانو ذرات اکسید روی و اکسید منیزیم باعث از بین بردن میکروارگانیسم ها می شوند که می توانند کاربرد زیادی در بسته بندی مواد غذایی داشته باشند. این شیوه می تواند افزودن مقدار زیاد ضد میکروب ها به درون توده غذا را کاهش دهد. آزاد شدن کنترل شده ضد میکروب ها به سطح غذا امتیازات زیادی نسبت به روش های دیگر مانند فروبری و اسپری کردن دارد (محمدی[11] و همکاران، 2012). در این دو فرآیند اخیر ماده ضد میکروبی به سرعت از سطح ماده غذایی به داخل آن نفوذ می کند (منتشر می شود) و در نتیجه خاصیت ضد میکروبی در سطح کاهش می­یابد. مواد ضد میکروبی باقی مانده، در تماس با مواد فعال موجود در سطح خنثی می شوند و میکروب های آسیب دیده ممکن است دوباره فعال گردند. برای مثال ثابت شده است که امولسیفایرها و اسیدهای چرب با نایسین واکنش داده و خواص آن را کاهش می­دهند.

بسته بندی فعال، یک روش بسته­بندی جدید غذا در پاسخ به تقاضای مصرف کننده برای سالم بودن است که فعالیت ترکیبات بیولوژیکی مانند عوامل آنتی میکروبی آنتی اکسیدانی، ویتامین­ها، عوامل طعم­دهنده در ترکیبات بسته­بندی زیست تخریب­پذیر ترکیب می­شود ( کارمن[12] و همکاران، 2010). در واقع استفاده از بسته­بندی فعال، روش نوینی برای نگهداری این نوع ماده غذایی می­باشند. بسته­بندی فعال به صورت زیر تعریف شده است:

نوعی بسته­بندی که علاوه برداشتن خواص بازدارندگی اصلی بسته­بندی­های معمولی (بازدارندگی در مقابل گازها و بخار آب و خواص مکانیکی) با تغییر شرایط بسته­بندی، ایمنی، ماندگاری و یا ویژگی­های حسی ماده غذایی را بهبود می­بخشد و در عین حال کیفیت ماده غذایی حفظ می­گردد. تکنولوژی بسته­بندی فعال شامل بر هم کنش­هایی بین غذا، ماده بسته­بندی و اتمسفر گازی داخل بسته می­باشد که بایستی در عین حال که کیفیت و امنیت محصول را حفظ می­کند، قادر به افزایش ماندگاری آن نیز باشد ( لابوزا و برن[13]، 1988)

1-4- اهمیت موضوع

بسته­بندی­های زیست سازگار بر پایه فیلم­های خوراكی، كه عمدتاً از پلی ساكاریدها، پروتئین­ها، چربی­ها و یا تركیبی از آن­ها ساخته می­شوند، به دلیل دارا بودن مواد طبیعی، قابلیت تجدیدپذیری و عدم ایجاد آلودگی­های زیست محیطی روز به روز از اهمیت خاصی برخوردار می­شوند (آهوناینن[18] و همکاران 2003). از دهه­های گذشته، علم نانو و دیگر تکنولوژی های مرتبط، تبدیل به تکنولوژی شده اند(نارایانامورتی[19]،٢۰۰٦). تکنولوژی- های کامپوزیت، با علم نانو ترکیب شدند و منجر به توسعه ی علم و تکنولوژی نانو گردیدند (هاسین و همکاران[20]، ٢۰۰٦). تلفیق نانو ذرات به داخل مواد کامپوزیت، توجهات زیادی را به سمت خود جلب نمود که به دلیل قابلیت آن، در بهبود خصوصیات پلیمر، مانند؛ خصوصیات حرارتی، مکانیکی و ممانعت کنندگی گازها می باشد (کوریان و همکاران[21]، ٢۰۰٦). اخیرا، مواد غیرآلی مانند فلز و اکسید فلزات، در پژوهش تکنولوژی نانو، مورد توجه قرار گرفته اند، که این به دلیل توانایی آن ها در مقاومت در شرایط ناملایم می باشد (فو و همکاران[22]، ٢۰۰٥). در بین اکسید فلزات ZnO، TiO2، MgO و CaO، بیشتر مورد توجه می باشد، زیرا برای انسان و حیوانات ایمن است (لین و همکاران[23]، b٢۰۰٩؛ استومیتاو و همکاران[24]، ٢۰۰٢).

بیونانوکامپوزیت ها، تولید جدید نانوکامپوزیت ها را به نمایش می گذارند و شامل ترکیب بیوپلیمرها و یک ماده ی غیرآلی می باشند که حداقل، یک بُعد نانو دارند. بیونانوکامپوزیت ها، یک گروه از مواد دو جزئی با ساختار نانو هستند که مابین تکنولوژی نانو، علم ماده و علم زندگی قرار دارند (اُزین و همکاران[25]، ٢۰۰٩؛ داردِر و همکاران[26]، ٢۰۰٧).

پُر کننده­های نانو، واکنش های داخلی عالی ای با انشعابات پلیمری برقرار می­کنند، که این به دلیل مساحت سطحی زیاد و سطح بالای انرژی آن­ها می­باشد. بنابراین، بطور معنا داری باعث بهبود خصوصیات پلیمری می­گردند (کوواسویک و همکاران، ٢۰۰٨).

اندازه، مورفولوژی، بلورینگی، ترکیب و شکل ذرات، پارامترهای بحرانی برای خصوصیات اصلی نانو ذرات می باشند (شهرام و عبداله، ٢۰۰٦؛ یاماموتو، ٢۰۰١). لین و همکارانش (a٢۰۰٩) گزارش کردند که نانومیله های اکسید روی، مانع فعالیت نوری جذب UV می شوند. با اینکه، گزارش شده است که تلفیق نانو ذرات به داخل فیلم نشاسته، باعث بهبود برخی خصوصیات می­گردد (ما و همکاران، ٢۰۰٩؛ یو و همکاران، ٢۰۰٩).

1-5- اهداف پژوهش

1-5-1- هدف اصلی

هدف اصلی از این پژوهش، تهیه و ارزیابی فیلم خوراکی بر پایه هیدروکلوئید استخراج شده از صمغ قدومه شیرازی و پیشنهاد یک منبع جدید برای تهیه فیلم های خوراکی و همچنین  تهیه و ارزیابی فیلم خوراکی ترکیبی از این صمغ و نانو ذرات اکسید روی می باشد.

1-5-2- اهداف اختصاصی

• بررسی اثر نانو اکسید روی بر خواص مکانیکی فیلم­های قدومه شیرازی

• بررسی اثر نانو اکسید روی بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلم­های قدومه شیرازی

• بررسی اثر نانو اکسید روی بر خواص ضد میکروبی فیلم­های قدومه شیرازی

• بررسی اثر نانو اکسید روی بر ایزوترم جذب تعادلی رطوبت فیلم­های قدومه شیرازی

1-6- پرسش­های تحقیق

• آیا نانو اکسید روی می­تواند بر خواص مکانیکی فیلم قدومه شیرازی تاثیر داشته باشد؟

• آیا نانو اکسید روی می­تواند بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلم قدومه شیرازی تاثیر داشته باشد؟

• آیا نانو اکسید روی می­تواند بر ایزوترم جذب تعادلی فیلم قدومه شیرازی تاثیر داشته باشد؟

• آیا نانو اکسید روی می­تواند بر خواص ضد میکروبی فیلم قدومه شیرازی تاثیر داشته باشد؟

1-7- محدودیت های تحقیق

1-8- نمودار تحقیق