چکیده………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

فصل اول: مقدمه

• پیش زمینه…………………………………………………………………………………………………………………………3
• اهمیت موضوع………………………………………………………………………………………………………………….5
• اهداف پژوهش………………………………………………………………………………………………………………….8

1-3-1-  اهداف اصلی…………………………………………………………………………………………………………………..8

1-3-2- اهداف اختصاصی…………………………………………………………………………………………………………….8

• پرسش های پژوهش…………………………………………………………………………………………………………..9
• محدودیت های پژوهش……………………………………………………………………………………………………..9
• مراحل پژوهش………………………………………………………………………………………………………………….9

فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشین

2-1- تاریخچه……………………………………………………………………………………………………………………………12

2-2-سوابق………………………………………………………………………………………………………………………………..12

2-3- فیلم­ها……………………………………………………………………………………………………………………………….17

2-3-1- تعریف فیلم و پوشش خوراکی…………………………………………………………………………………………18

2-4- کاربرد فیلم خوراکی……………………………………………………………………………………………………………19

2-5- تولید فیلم نشاسته……………………………………………………………………………………………………………….19

2-5-1- روش کاستینگ (روش حلال)………………………………………………………………………………………….19

2-5-1-1- ژلاتینه شدن……………………………………………………………………………………………………………….19

2-5-1-2- خمیری شدن……………………………………………………………………………………………………………..20

2-5-1-3- ترکیدن گرانول ها………………………………………………………………………………………………………20

2-5-1-4- رتروگراداسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………..20

2-5-2- روش ترموپلاستیک (اکستروژن دمشی یا غلتکی)……………………………………………………………….21

2-6- معرفی نشاسته و سیب زمینی……………………………………………………………………………………………….21

2-6-1- معرفی نشاسته………………………………………………………………………………………………………………..21

2-6-2- معرفی سیب زمینی…………………………………………………………………………………………………………22

2-6-3- طریقه استخراج نشاسته…………………………………………………………………………………………………..24

2-7- معرفی مرزه……………………………………………………………………………………………………………………….24

2-7-1- طریقه اسانس گیری……………………………………………………………………………………………………….27

2-8- خواص کاربردی فیلم­های نشاسته­ای……………………………………………………………………………………..28

2-8-1- بازدارندگی نسبت به بخار آب ………………………………………………………………………………………..28

2-8-2- بازدارندگی نسبت به گازها و ترکیبات فرار………………………………………………………………………..28

2-8-3- خواص مکانیکی…………………………………………………………………………………………………………….29

2-8-3-1- ارزیابی خواص مکانیکی فیلم های بیوپلیمری………………………………………………………………..29

2-8-4- رنگ……………………………………………………………………………………………………………………………..30

2-8-5- پلاستی­سایزرها………………………………………………………………………………………………………………31

2-8-5-1- مقایسه پلاستی­سایزرهای مورد استفاده…………………………………………………………………………31

فصل سوم: مواد و روش­ها

3-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………………….34

3-2- تهیه فیلم­ها………………………………………………………………………………………………………………………..34

3-3- ضخامت فیلم­ها………………………………………………………………………………………………………………….35

3-4- آنالیز فیلم­ها………………………………………………………………………………………………………………………35

3-4-1- ویژگی های مکانیکی……………………………………………………………………………………………………..35

3-4-2- رنگ سنجی…………………………………………………………………………………………………………………..37

3-4-3- نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………………………….37

3-4-4- حلالیت فیلم ها (Solubility) ……………………………………………………………………………………..38

3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) ………………………………………………………………………………………….39

3-4-6- خاصیت ضد میکروبی…………………………………………………………………………………………………….39

3-5- تجزیه و تحلیل آماری…………………………………………………………………………………………………………40

فصل چهارم: نتایج و بحت

4-1- ارزیابی کیفی فیلم های خوراکی…………………………………………………………………………………………..42

4-1-1- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ظاهری فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………42

4-2- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص مکانیکی فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………………42

4-3- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………..45

4-3-1- اندازه گیری حلالیت……………………………………………………………………………………………………….45

4-3-2- اندازه گیری میزان جذب آب (WAC)……………………………………………………………………………46

4-4- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ممانعتی فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………….47

4-4-1- تعیین میزان نفوذ پذیری نسبت به بخار آب (WVP) ………………………………………………………..47

4-4-2- نفوذ پذیری نسبت به بخار اکسیژن……………………………………………………………………………………48

4-5- مشخصه های رنگی……………………………………………………………………………………………………………49

4-6- بررسی اثر اسانس مرزه بر خواص ضد میکروبی فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………..50

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………….54

5-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………54

فهرست منابع

منابع فارسی………………………………………………………………………………………………………………………………..55

منابع انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………..57

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………….60

فهرست جدول ها

جدول 2-1 ترکیبات شیمیایی اسانس مرزه……………………………………………………………………………………..27

جدول 4-1 میانگین ضخامت فیلم های شاهد و نمونه های حاوی اسانس مرزه…………………………………..42

جدول 4-2 پارامترهای رنگ سنجی از فیلم نشاسته­ای با غلظت های مختلف اسانس مرزه……………………50

فهرست نمودارها

نمودار 1-1 مراحل پژوهش………………………………………………………………………………………………………….10

نمودار 4-1 اثر اسانس مرزه بر مقاومت به کشش فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………………….44

نمودار 4-2 اثر اسانس مرزه بر کش آمدگی تا نقطه شکست فیلم های نشاسته سیب زمینی……………………44

نمودار 4-3 اثر اسانس مرزه بر مدول یانگ فیلم های نشاسته سیب زمینی…………………………………………..45

نمودار 4-4 اثر غلظت اسانس مرزه بر میزان حلالیت فیلم های نشاسته سیب زمینی……………………………..46

نمودار 4-5 اثر غلظت اسانس مرزه بر محتوای رطوبت فیلم های نشاسته سیب زمینی………………………….46

نمودار 4-6 اثر غلظت اسانس مرزه بر قابلیت جذب آب فیلم­های نشاسته سیب زمینی…………………………47

نمودار 4-7 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذیری فیلم­های نشاسته سیب زمینی نسبت به بخار آب……….48

نمودار 4-8 اثر غلظت اسانس مرزه بر نفوذ پذیری فیلم­های نشاسته سیب زمینی نسبت به اکسیژن…………49

نمودار 4-9 سینتیک رشد میکروبی در فیلم نشاسته سیب زمینی با غلظت های مختلف اسانس مرزه………52

فهرست شکل ها

شکل 3-1 دیسپرسیون نشاسته………………………………………………………………………………………………………35

شکل 3-2 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WVP……………..38

شکل 3-3  نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری حلالیت……………38

شکل 3-4 نمونه فیلم های کنترل، 10، 20 و 30 درصد اسانس مرزه حین اندازه گیری WAC…………….39

شکل 3-5 کشت سوش میکروبی استافیلوکوکوس اورئوس پلیت مربوط به آن…………………………………….40

شکل 4-1 رنگ فیلم­های نشاسته سیب زمینی با غلظت های مختلف اسانس مرزه ………………………………42

شکل 4-2 اثر اسانس مرزه بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس) در فیلم­های نشاسته سیب زمینی…………………………………………………………………………………………………………………………………………52

شکل 4-3 دستگاه اسپکترفوتومتر جهت قرائت میزان جذب نمونه ها…………………………………………………52

چكیده

در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی های فیلم­های خوراکی بر پایه نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور­ اسانس مرزه در نسبت­های مختلف (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستی­سایزر40% به 3 گرم نشاسته سیب زمینی اضافه شده و فیلم­های نشاسته­ای به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، مکانیکی و ضد میکروبی فیلم­ها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلم­های نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلم­ها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، محتوی رطوبت، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلم­های نشاسته سیب زمینی حاوی اسانس مرزه، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت.  بررسی مشخصه­های رنگی نشان داد که با افزایش غلظت شفافیت فیلم­ها کاهش و رنگ فیلم­ها رو به قرمزی و زردی افزایش داشت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود فلاونوئیدها، و فنول دی ترپن­ها خاصیت ضد میکروبی خوبی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس از خود نشان داد. بنابر­این می­توان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوشش ­های خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.

مقدمه

از سال 1970 مصرف پلاستیک­ها هر 4 یا 5 سال 2 برابر می­ شود. حدود 30% پلاستیک­های تولیدی یک بار مصرف هستند. میزان پلاستیک­های یک بار مصرف در آمریکا سالانه 8 میلیون تن است. همچنین بسیاری از پلاستیک­های مورد استفاده در بسته­بندی بعد از استفاده، مورد استفاده مجدد قرار نمی گیرند. علت این امر آلودگی بالای این مواد و نیاز به تمیز کردن قبل از استفاده مجدد است که به دلیل هزینه ­بر بودن، غیر اقتصادی است. بر اساس یک بررسی 28- 14% حجم کل زباله­های جامد شهری و حدود 12- 9% حجم کل زباله­های جامد و فاضلاب شهری را پلاستیک­ها تشکیل می­دهند. از طرفی با توجه به طول عمر بالای پلاستیک­ها و تقریباً زیست تخریب پذیر نبودن این پلیمرها[1]، دچار یک بحران زیست محیطی شده­ایم و این مشکل باید به نحوی حل گردد. یکی از راه حل­های این مشکل، سنتز و طراحی پلیمرهای زیست تخریب پذیر[2] است (لیاقتی، 1391).

تولید بیوپلیمر­هایی[3] که از منابع تجدیدپذیر بدست می­آیند بر خلاف پلیمر­های سنتزی که بیشتر منشأ 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 فرایند 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 ­کاملاً 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).

فیلم­های خوراکی[4] لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگه داری بهتر مواد غذایی بر روی سطح ماده غذایی کشیده می­شوند و یا بین اجزای مواد غذایی قرار داده می­شوند. البته عمدتاٌ فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی برای حذف بسته بندی غیر خوراکی استفاده نمی­شوند بلکه به همراه بسته بندی­های مرسوم به بهبود کیفیت و ماندگاری کمک می­ کنند و تعداد لایه ­های بسته بندی را کاهش می­ دهند و بعد از این که بسته باز شد حفاظت از غذا را ادامه می­دهند. فیلم­های خوراکی همچنین ممکن است به عنوان لایه­ای از بسته بندی­های چند لایه مورد استفاده قرار گیرند (قنبر زاده و همکاران، 1388).

بر خلاف فیلم­ها و پوشش ­های خوراکی استفاده از فیلم­ها و پوشش ­های زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت می­گیرد. فیلم­ها و پوشش ­های زیست تخریب پذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل