بررسی خواص فیزیکی و آنتی اکسیدانی فیلم زیست تخریب پذیر سدیم کازئینات حاوی نانو اکسید تیتانیوم و اسانس هسته انگور

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی آموزشکده فنی دختران ارومیه، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، آذربایجان غربی.

2 گروه علوم و صنایع غذایی آموزشکده فنی دختران ارومیه، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، آذربایجان غربی

3 گروه علوم و صنایع غذایی، موسسه آموزش عالی صبا، آذربایجان غربی

چکیده

سابقه و هدف: امروزه آلودگی های ناشی از پلیمر های سنتزی توجه همگان را به استفاده از مواد زیست تخریب پذیر معطوف کرده است. در طی دو دهه اخیر مطالعه بر روی مواد زیست تخریب پذیر حاصل از پروتئین ها و کربوهیدرات ها گسترش وسیعی یافته است. این ماکرو مولکول ها می توانند جایگزین مناسبی برای پلیمرهای سنتزی حاصل از مشتقات نفتی به شمار روند. فیلم‏های‏ تولیدی بر پایه این مواد طبیعی به دلیل زیست تخریب‏‏پذیر بودن، می‏توانند راه حل امیدوار کننده‏ ای برای حل مشکلات محیطی ناشی از پلیمرهای سنتزی باشند. این فیلم ها علاوه بر زیست تخریب پذیری، از خواص مکانیکی خوب و نفوذپذیری ضعیفی نسبت به بخار آب برخوردار هستند و لازم است اقداماتی در جهت بهبود میزان نفوذ ناپذیری آنها انجام شود. لذا هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر افزودن نانو ذره اکسید تیتانیوم و اسانس روغنی هسته انگور به سدیم کازئینات به عنوان عامل تقویت کننده خواص آن است.
مواد و روش ها: فیلم های نانو کامپوزیتی بر پایه سدیم کازئینات در سطوح مختلف نانو ذرات اکسید تیتانیوم (صفر تا 5/1% ) و اسانس روغنی هسته انگور در سطوح مختلف (ppm 0 تا500) و براساس طرح آزمایشی مرکب مرکزی (CCD) تهیه شدند. اثرات این متغیرات بر روی خصوصیات فیزیکی، مکانیکی، نفوذپذیری به بخارآب، خواص آنتی اکسیدانی و ریزساختاری فیلم های تولید شده مورد بررسی قرارگرفت.
یافته ها: نتایج نشان داد افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیوم، سبب بهبود خواص مکانیکی فیلم های سدیم کازئینات شده است که در این رابطه، فیلم های سدیم کازئینات تهیه شده از 5/1 % نانواکسید تیتانیوم و ppm 500 اسانس روغنی هسته انگور، بیشترین استحکام کششی را دارا هستند.. نتایج آزمون میکروسکوپ الکترونی نشان داد که افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیوم و افزایش غلظت آن منجر به غیر مستقیم شدن مسیر نفوذ آب گردیده که این امرسبب کاهش تراوایی فیلم ها به بخارآب تا میزان kg/m 89/4 شد. افزودن اسانس روغنی هسته انگور نیز باعث ایجاد اثرات آنتی اکسیدانی در فیلم های تولیدی گردید. به طوری که فیلم های حاویppm 250 اسانس روغنی هسته انگور فعالیت آنتی اکسیدانی به میزان 86/74 % را از خود نشان دادند.
نتیجه گیری: در مجموع نتایج بدست آمده نشان داد که افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیوم و اسانس روغنی هسته انگور می تواند اثرات مثبتی بر خصوصیات فیزیکی و ساختاری سدیم کازئینات داشته باشد و به بهبود خواص آن کمک کند.
در مجموع نتایج بدست آمده نشان داد که افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیوم و اسانس روغنی هسته انگور می تواند اثرات مثبتی بر خصوصیات فیزیکی و ساختاری سدیم کازئینات داشته باشد و به بهبود خواص آن کمک کند

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of physical and antioxidant properties of biodegradable sodium caseinate film containing titanium nano oxide and grape seed essential oil

نویسندگان [English]

  • roghiyeh ashrafi 1
  • Haleh Hemmati 2
  • Arezu Makhani 3
  • Mahla Piruzifard 1
1 Department of Food Science and Technology, Urmia Girls' Technical School, West Azerbaijan University of Technology
2 Department of Food Science and Technology, Urmia Girls' Technical School, West Azerbaijan University of Technology,
3 Saba Institute of Higher Education, West Azerbaijan Province
چکیده [English]

Background and purpose: Today, contaminants from synthetic polymers have drawn attention to the use of biodegradable materials. Over the past two decades, the study of biodegradable materials derived from proteins and carbohydrates has expanded widely. These macromolecules can be a good alternative to synthetic polymers derived from petroleum derivatives. Films based on these natural materials, due to their biodegradability, can be a promising solution to the environmental problems caused by synthetic polymers. In addition to biodegradability, these films have good mechanical properties and poor permeability to water vapor, and it is necessary to take measures to improve their impermeability. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of adding titanium oxide nanoparticles and grape seed oil essential oil to sodium caseinate as a factor that enhances its properties.
Materials and Methods: Sodium caseinate-based nanocomposite films were prepared at different levels of titanium oxide nanoparticles (zero to 1.5%) and grape seed oil at different levels (0 to 500 ppm) based on the central composite experimental design (CCD). The effects of these variables on the physical and mechanical properties, water vapor permeability, antioxidant properties and microstructure of the produced films were investigated.
Results: The results showed that the addition of titanium oxide nanoparticles improved the mechanical properties of sodium caseinate films. In this regard, sodium caseinate films prepared from 1.5% titanium nanoxide and 500 ppm grape seed essential oil have the highest tensile strength. The results of electron microscopy test showed that the addition of titanium oxide nanoparticles and increasing its concentration led to the indirect penetration of water, which reduced the permeability of the films to water vapor to 4.89 kg / m. The addition of grape seed oil essential oil also caused antioxidant effects in the produced films. So that the films containing 250 ppm of grape seed oil essential oil showed 74.86% antioxidant activity.
Conclusion: Overall, the results showed that the addition of titanium oxide nanoparticles and grape seed oil essential oil can have positive effects on the physical and Structural properties of sodium caseinate and help improve its properties. Overall, the results showed that the addition of titanium oxide nanoparticles and grape seed oil essential oil can have positive effects on the physical and Structural properties of sodium caseinate and help improve its properties. Overall, the results showed that the addition of titanium oxide nanoparticles and grape seed oil essential oil can have positive effects on the physical and Structural properties of sodium caseinate and help improve its properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodegradable film
  • Sodium caseinate
  • Nanoparticles
  • Titanium oxide
  • Grape seed essential oil

مراجع

  1. Abdollahi, M., Alboofetileh, M., Behrooz, R., Rezaei, M., and Miraki, R. 2013. Plasticizers for zein: their effect on tensile properties and water absorption of zein films. Cereal Chemistry 81. 1-5.
  2. R. 2003.Active and intelligent packaging: an introduction. Novel food packaging Techniques J. 5-21.
  3. Almasi, H., Pourfathi, B., and Mokhtari zonouzi, R. 2021. Studying of the effect of low density poly ethylene (LDPE) based antimicrobial nanocomposite packaging containing TiO2 nanoparticles on the shelf-life extension of button mushroom (Agaricus bisporus). Geometric J. of Iranian Biosystem, 50:10. 196-209.
  4. Casariego, A., Souza, B., Cerqueira.m M., Texeira, J., Cruz, Diaz, R., and Vicente, A. 2009. Chitosan0clay films properties as affected by biopolymer and clay micro/nanoparticales concentration. Food Hydrocolloids. 23. 1895- 1902.
  5. Day, b, P. 2008. Active packaging of food. Smart Packaging Technologies for Fast Moving Consumer Goods. Wiley & Sons, Ltd. 1- 18.
  6. B, Almasi. H, Entezami. A. 2010. Physical properties of edible modified starch/carboxymethyl cellulose films. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 11. 697–702.
  7. Karami Moghaddam, A., Friday Imam, Z., and Yassini, S. 2014. Investigation of physical, mechanical, inhibitory, and antimicrobial properties of sodium caseinate film containing pomegranate peel extract. Iranian Biosystems Engineering J. 45: 2. 121-130.
  8. Kowalczyk, D., and Baranika, B. 2011. Effect of plasticizers, pH and heating of film- forming solution on the properties of pea protein isolates films. J. of Food Engineering. 105: 2. 295-305.
  9. Lim, G. 0., Jang, S., and Song. K. B. 2010. Physical and antimicrobial properties of elidium corneum/nano-clay composite film containing grapefruit seed extract or  Food Engineering J. 98. 415-420.
  10. Luque-Rodrígueza. J.M, Luque de Castroa. M.D, P.Pérez-Juanb. 2005. Extraction of fatty acids from grape seed by superheated hexane. Talanta. 68:1. 126-130.
  11. Moradi, M and Tajik, H, Razavi Rohani,  Oromiehie, A & Malekinejad, H, Aliakbarlu, Hadian. 2012. Characterization of antioxidant chitosan film incorporated with Zataria multiflora Boiss essential oil and grape seed extract. LWT - Food Science and Technology. 46. 477–484.
  12. Nasir Muslim, N., Ariayi, P., and Ahmadi, M. 2019. The combined effect of grape seed extract, nettle essential oil and lycopene on the quality of  Frankfurter sausage, J. of  Innovation in Food Science and Technology. 10: 4. 1-11.
  13. Oleyaei, S. A., Ghanbarzadeh, A. A., Moayedi, A. A., Mousavi Baygi, S. F., and Bakhshamin, M. R. 2017. Characterization of functional properties of starch based nanobiocomposite films containing montmorillonite and titanium dioxide. Iranian Food Science and technology Research J. 13: 4. 611-626.
  14. Peng, X., Jinyu, Ma., Cheng, Ka. W ., Jiang, Y., Chen, F., and Wang M. 2010. The effects of grape seed extract fortification on the antioxidant activity and quality attributes of bread. Food Chemistry. 49 -53.
  15. Perron, N. R., and Brumaghim, J. L. 2009. A review of the antioxidant mechanisms of polyphone compounds related to iron binding. Cell Biochem Biophys.   75-100.
  16. Pires, C., Ramos, C., Teixerira, B., and Batista, M. 2013. Hake protein edible films incorporated with essential oils: physical, mechanical, antioxidant and antimicrobial properties. Food Hydrocolloid. 224-231.
  17. Ruggerone, R., Plumr, C. J. G., Herrena, N. N., Bourgeat-Lami, E., and Manson, J-A. E. 2009. Highly filled polystyrene- Laponit nanocomposites prepared by emulsion polymerization. European polymer J. 45. 621-629.
  18. U., and Harte. B. R. 2010. Physical properties and antioxidant activity of an active film from chitosan incorporated with green tea extract. Food Hydrocolloids. 24. 770-775.
  19. Song, N.B., Jo, W.S., Song, H.Y., Chung, K.S., Won, M., Song, K.B. 2013. Effect of plasticizers and nano-clay content on physical properties of chicken feather protein composite films. Food Hydrocolloid. 31. 340-345.
  20. Sivarooban, N., Hettiarachchy, S., and Johnson, M. G. 2006. Physical and antimicrobial properties of grape Wang seed extract, nisin, and EDTA incorporated soy protein edible films. Food Research International. 41. 761-765.
  21. Zhou, A., and S.Y., and Gunasekaran, S. 2009. Preparation and characterization of whey protein film incorporated with TiO2 J of Nano scale Food Science, Engineering, and Technology. 74: 7. 50-56.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 13، شماره 3
مهر 1400
صفحه 1-15

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار