استخراج نانوكريستال‌‌‌ كيتين از قارچ و استفاده از آن براي بهبود ويژگي‌هاي فيلم خوراكي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

چكيده در سال هاي اخير به دليل مشكلات زيست محيطي و تجديدناپذيري منابع نفتي در بسياري از كاربرد‌ها، پليمرهاي طبيعي‌ جايگزين پليمرهاي مصنوعي شده‌اند.‌‌ از بين‌ خانواده عظيم پليمرهاي طبيعي، نشاسته‌‌ به‌دليل فراواني، زيست‌ تخريب‌پذيري و زيست‌سازگاري در زمينه‌هاي مختلف از جمله در صنايع بسته‌بندي مواد غذايي كاربرد دارد.كيتين يكي از متداول‌ترين پليمرهاي زيستي است كه در تهيه نانوكامپوزيت‌ها به عنوان تقويت‌كننده و پركننده استفاده مي‌شود. در اين پژوهش هدف استخراج و مشخصه‌يابي نانوكريستال‌كيتين از قارچ خوراكي و بررسي اثر افزودن آن به فيلم نشاسته ذرت بود.‌ در ابتدا قارچ‌ها كاملاً شسته و در آون داراي جريان هوا در دماي 60 درجه سلسيوس به مدت 48 ساعت خشك شد. سپس كيتين توسط تيمارهاي اسيدي، قليايي و رنگبري از قارچ استخراج شد. راندمان استخراج كيتين 12% بود. براي توليد نانوكريستال‌كيتين،‌ تيمار هيدروليز اسيدي توسط هيدروكلريك ‌اسيد استفاده‌شد. به منظور توليد نانوكريستال كيتين با بالاترين درجه كريستالي، بيشترين راندمان و كمترين اندازه، نمونه‌‌ها در دماي 90 درجه سلسيوس و در زمان‌هاي مختلف (60، 120 و 180 دقيقه) و غلظت‌هاي مختلف اسيد (1، 2 و 3 مول بر ليتر) تحت هيدروليز اسيدي قرار گرفتند. با بررسي نتايج حاصل از آزمون‌هاي پراش اشعه ايكس، تفرق نور پويا و محاسبه راندمان توليد نانوكريستال‌هاي كيتين براي شرايط مختلف هيدروليز اسيدي، در نهايت HCL در غلظت 3 مولار و زمان 120 دقيقه به عنوان شرايط بهينه براي توليد نانوكريستال كيتين با درصد كريستالي 77%، راندمان 8/76 % و اندازه 6/157 نانومتر انتخاب شد. تصاوير حاصل از ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) نشان داد، نانوكريستال‌‌‌هاي بدست آمده در اين پژوهش داراي شكل كروي بودند. طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) مبين حذف پروتئين، مواد معدني و ساير ناخالصي‌هاي غير كيتيني بود و نتايج پراش اشعه ايكس افزايش درصد كريستالي را نشان داد. داده¬هاي كالريمتري روبشي افتراقي نيز كاهش مقاومت حرارتي نانوكريستا‌ل هاي كيتين نسبت به كيتين خالص را نشان داد. از نانوكريستال ‌‌‌هاي كيتين در غلظت‌هاي مختلف (1، 3، 5 و 7%) به منظور توليد فيلم نانوكامپوزيتي نشاسته ذرت با بالاترين استحكام كششي و كمترين ميزان نفوذپذيري به بخارآب، حلاليت در آب و كدورت استفاده شد. نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت نانوكريستال كيتين تا 7% استحكام كششي و كدورت افزايش مي¬يابد. همچنين ميزان نفوذپذيري به بخارآب، حلاليت در آب وجذب رطوبت فيلم‌ها با افزايش غلظت نانوكريستال كيتين، كاهش يافت. در نهايت با آناليز ساير ويژگي‌‌‌‌ها نانوكريستال كيتين در غلظت 7% به عنوان تيمار بهينه انتخاب شد. براي بررسي گروه هاي عاملي و مورفولوژي سطح فيلم بهينه و فيلم شاهداز آناليزهاي طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه و ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شد. تصاوير SEM گرفته شده از سطح فيلم‌ها نشان داد كه سطح فيلم شاهد كاملاً صاف و عاري از هر گونه ذره است. در حالي‌كه در سطح فيلم حاوي نانوذرات، نانوكريستال‌‌‌هاي كيتين به وضوح و بدون هيچ‌گونه تجمع و انباشتگي در سطح فيلم‌ مشاهده شد. طيف FTIR بدست آمده براي فيلم نشاسته ذرت حاوي 7 % نانوكريستال كيتين، پيوند‌‌‌هاي هيدروژني بين نانوذرات كيتين و نشاسته را نشان داد. نتايج اين تحقيق مبين امكان استفاده از نانوكريستال‌هاي كيتين براي بهبود ويژگي‌هاي فيزيكي شيميايي فيلم خوراكي بود.

214035

صنايع غذايي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمد ميره‌اي، هاجر شكرچي زاده

ميلاد فتحي