تولید و بهینه‌سازی ویژگی‌های نانوکامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر کیتوزان /نانوفیبرآلی حاوی اسانس‌های مرزنجوش بخارایی و زنیان و کاربرد آن بر پایداری اکسیداتیو روغن کلزا

Abstract

در پژوهش حاضر به طراحی و تولید یک بسته بندی فعال آنتی‌اکسیدانی/ ضدمیکروبی بر پایه بیوپلیمر کیتوزان پرداخته شد که در آن از نانوفیبرلیگنوسلولز (LCNF) و نانوفیبرسلولز (CNF) در غلظت 4% به‌عنوان تقویت‌کننده ویژگی‌های بیوپلیمر‌ و همچنین به‌منظور کنترل رهایش ترکیبات اسانس مرزنجوش و زنیان در غلظت 5% (به‌عنوان ماده آنتی‌اکسیدان/ ضدمیکروبی) از ماده بسته‌بندی به داخل ماده غذایی، استفاده شد. نتایج نشان داد افزودن اسانس‌ها به‌صورت ترکیبی تاثیر قابل توجهی بر تغییرات بلورینگی و خواص حرارتی فیلم‌ها نداشت، در حالیکه نانوتقویت‌کننده‌های آلی سبب افزایش خاصیت کریستالی و افزایش مقاومت حرارتی فیلم‌های نانوکامپوزیت گردید. با به‌کار بردن اسانس و نانوتقویت‌کننده‌های CNF و LCNF در ساختار فیلم‌ها، شفافیت و در نتیجه میزان عبور نور از فیلم‌های فعال نسبت به نمونه کنترل کاهش یافت. افزودن اسانس‌ها به‌طور جداگانه و ترکیبی و همچنین نانوتقویت‌کننده‌های آلی در ساختار فیلم‌ها، سبب کاهش معنی‌داری در میزان حلالیت و نفوذپذیری کامپوزیت‌ها نسبت به فیلم خالص کیتوزان گردید. با افزودن حالت ترکیبی دو اسانس با نسبت 50:50، استحکام کششی (UTS) و کرنش تا نقطه شکست (STB) افزایش یافت، در حالیکه نانوفیبرهای آلی منجر به افزایش UTS و کاهش قابل توجهی در مقدار STB نانوکامپوزیت‌ها گردید. همچنین مشخص شد که فیلم‌های فعال حاوی نسبت‌های مختلف اسانس دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی قابل توجهی بوده و خاصیت ضدمیکروبی بالایی علیه باکتری‌های اشریشیاکلی O157:H و باسیلوس سرئوس داشتند که با افزودن CNF و LCNF به‌دلیل نقش کنترل‌کنندگی توسط نانوفیبرها، از این ویژگی‌هاکاسته شد. با بهینه‌سازی عددی نرم افزار، مقدار بهینه برای اسانس های زنیان و مرزنجوش به‌ترتیب 29/2 و 71/2 درصد (مخلوط 5%) در ترکیب با نانوتقویت‌کننده LCNF به‌دست آمد. نتایج پایداری اکسایشی روغن کلزا نشان داد که نانوکامپوزیت بهینه و کامپوزیت فعال آن، به‌طور قابل توجهی قادر بودند تازگی روغن را در طول نگهداری در دمای محیط حفظ کنند و اکسیداسیواسیون روغن را به تاخیر اندازند.

Keywords

• نانوکامپوزیت
• زنیان
• مرزنجوش
• روغن کلزا
• نانوفیبرلیگنوسلولز