طراحي شناساگر رنگ سنجي بر پايه چارچوب‌هاي فلز-آلي مس و مس-پروتئين براي تشخيص فساد ماهي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

علوم و مهندسي صنايع غذايي

دكتري

بسته‌بندي هوشمند، با فراهم‌سازي امكان پايش غيرمخرب كيفيت، نقش مهمي در تشخيص زودهنگام فساد به‌ويژه در فرآورده‌هاي دريايي ايفا مي‌كند. هدف اين پژوهش، ساخت شناساگرهاي رنگ‌سنجي مبتني بر چارچوب فلز–آلي مس (Cu-BTC) و مس-پروتئين (Cu-BTC@SPI) در دو بستر آگار و كاغذ سلولزي جهت شناسايي گازهاي هيدروژن سولفيد و آمونياك حاصل از فساد ماهي در دماي محيط و يخچال است. در مرحله سنتز، محلولCu-BTC و Cu-BTC@SPI به روش رفلاكس تهيه شد و خصوصيات مختلف آن‌ها بررسي شد. نتايج ساختاري نشان دادند كه Cu-BTC و Cu-BTC@SPI در برابر تركيبات گوگردي و نيتروژني حاصل از فساد ماهي دچار تغييرات ساختاري از هشت‌وجهي به ساختارهاي بزرگ‌تر شش‌وجهي و ارتورومبيك شدند. علاوه بر اين، Cu-BTC@SPI به‌دليل حضور ماتريس پروتئين سويا داراي اندازه ذرات بزرگ‌تر و سطح چين‌خورده‌تر بود. نتايج FTIR تشكيل ساختار و برهم‌كنش گازهاي فسادزا با مراكز فلزي مس از طريق تغيير نوارهاي O–H/N–H، كربوكسيلات و Cu–O تأييد كرد. نتايج جذب–واجذب نيتروژن نشان داد كه Cu-BTC داراي ساختار ميكروحفره‌اي (ايزوترم نوع I) و Cu-BTC@SPI داراي ساختار مزوحفره‌اي (ايزوترم نوع IV) است كه پس از مواجهه با گازهاي فسادزا، بهبود برازش لانگموير، كاهش سطح ويژه و حجم حفره در هر دو نمونه ناشي از انسداد نسبي منافذ و غالب شدن جذب در تعداد سايت‌هاي باقيمانده را تأييد كرد. نتايج طيف‌سنجي فلورسانس نشان داد كه محلول Cu‑BTC داراي بازده كوانتومي 50 درصد است كه در سامانه Cu‑BTC@SPI به 75 درصد افزايش يافت و هر دو سامانه در حضور گازهاي فسادزا دچار خاموشي فلورسانس از نوع ايستا شدند و ضرايب استرن–والمر بالايي نشان دادند. نتايج UV–Vis نيز كاهش شدت پيك‌هايπ→π* و n→π* در Cu-BTC و جابجايي جزئي اين پيك‌ها در Cu-BTC@SPIرا تأييد كرد. بررسي ساختار SPI نشان داد كه تشكيل Cu-BTC@SPI موجب كاهش گروه‌هاي سولفيدريل، كربونيل و آمين آزاد، افزايش پيوندهاي ‌سولفيدي و تغييرات ساختاري ناشي از كئورديناسيون با Cu²⁺ مي‌شود. در مرحله دوم چارچوب‌هاي فلز-آلي در بستر آگار و كاغذ سلولزي جهت ساخت شناساگر رنگ سنجي تثبيت شدند و خصوصيات مختلف شناساگرمورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد شناساگرهاي حاوي Cu‑BTC@SPI به دليل حضور SPI، پايداري بيشتري در برابر تغييرات pH و جذب رطوبت پايين‌تر داشته و در شرايط مختلف دمايي نيز عملكرد رنگ‌سنجي آن‌ها با طيف رنگي گسترده‌تر و حساسيت بالاتري همراه بود. تحليل سينتيكي نشان داد جذب گازها عمدتاً شيميايي بوده و حضور SPI موجب افزايش ثابت سرعت (k₁ و k₂)، ظرفيت تعادلي (qₑ) و نرخ اوليه جذب (α) شد. تغييرات رنگي شناساگرها در برابر غلظت‌هاي مختلف آمونياك و هيدروژن سولفيد معني‌دار بود و پاسخ اختصاصي به اين دو گاز نشان دادند. حضور SPI موجب كاهش زمان پاسخ شد، در حالي‌كه نوع بستر با تأثير بر نفوذ گاز و انتقال جرم، بر سرعت واكنش اثرگذار بود. پاسخ سريع‌تر هيدروژن سولفيد به دليل قطبيت و هسته‌دوستي بيشتر و برهم‌كنش قوي‌تر با مراكز Cu²⁺ مشاهده شد. در پايش تازگي ماهي، تغييرات رنگي شناساگرها از آبي به قهوه‌اي تيره در Cu-BTC و از آبي آسماني به زرد طلايي متمايل به نارنجي–قهوه‌اي در Cu-BTC@SPI همراه با افزايش ΔE و پيشرفت فساد بود؛ به‌طوري‌كه Cu-BTC@SPI به دليل دامنه رنگي گسترده‌تر، تفكيك مراحل فساد را با دقت بيشتري امكان‌پذير كرد.

238260

فناوري مواد غذايي

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان