پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد « M. Sc »

گرایش:صنایع غذایی

عنوان:

بررسی خواص اساسی بایو کامپوزیت ژلاتین / اسانس زیره سبز و اثرات آن بر پارامتر های معادلات رشد میکروبی استافیلو کوکوس اورئوس

استاد راهنما:

دکتر عبدالرضا محمدی نافچی

تابستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

سپاسگزاری.. ‌د
فهرست مطالب… ‌ه
فهرست اشکال.. ‌ز
فهرست جداول.. ‌ط
چکیده 1
فصل اول- کلیات… 2
1-1- مقدمه. 3
1-2- اهمیت موضوع. 6
1-3- اهداف پژوهش… 10
1-3-1- هدف اصلی. 10
1-3-2- اهداف اختصاصی. 11
1-4- پرسشهای تحقیق   11
1-5- محدودیتهای تحقیق.. 11
1-6- نمودار تحقیق.. 12
فصل دوم- ادبیات پژوهش… 14
2-1- گیاهان دارویی. 14
2-1-1- مزایای استفاده از گیاهان دارویی. 15
2-1-2- معایب استفاده از گیاهان دارویی. 16

این مطلب را هم بخوانید :

2-1-3-  اسانسهای گیاهی. 16
2-1-3-1- مكانیسم عمل اسانسها در جلوگیری از رشد میكروارگانیسمها 17
2-1-4-  زیره سبز. 19
2-2- ژلاتین. 24
2-2-1- ویژگیهای ژلاتین. 26
2-2-2- ساختار ژلاتین. 26
2-2-3- کاربردهای ژلاتین. 27
2-2-4- ژلاتین گاوی.. 28
2-2-4-1- تولید ژلاتین از پوست و استخوان گاو. 28
2-3- فیلمهای خوراکی. 30
2-3-1- ساختار پروتئین. 32
2-3-2- ویژگیهای بازدارندگی فیلمهای پروتئینی. 34
2-3-2-1- بازدارندگی در برابر گازها و بخار آب.. 34
2-3-2-2- ویژگیهای مکانیکی. 36
2-3-3- روشهای تولید فیلم پروتئینی. 40
2-3-4- اصلاح ویژگیهای فیلم پروتئینی. 42
2-3-5- پلاستی سایزرها 42
2-3-5-1- مقایسه پلاستی سایزرهای مورد استفاده 43
فصل سوم- مواد و روش ها 44
3-1- مواد 45
3-2- تهیه فیلمها 45
3-3 – ضخامت فیلم. 46
3-4- آنالیز فیلم. 46
3-4-1- ویژگی های مکانیکی. 46
3-4-2- رنگ سنجی. 48
3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP) 49
3-4-4- حلالیت فیلم ها 49
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC) 50
3-4-6- نفوذ پذیری به اکسیژن. 50
3-4-7- خاصیت ضد میکروبی. 51
3-9- تجزیه و تحلیل آماری.. 52
فصل چهارم- نتایج و بحث… 53
4-1- ارزیابی کیفی فیلمهای خوراکی. 53
4-1-1- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ظاهری  فیلمهای ژلاتین گاوی.. 53

4-2- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 55
4-2-1- اندازه گیری حلالیت.. 55
4-2-2- اندازه گیری میزان جذب آب (WAC) 56
4-3- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ممانعتی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 57
4-3-1- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب.. 57
4-3-2- نفوذپذیری نسبت به بخار اکسیژن. 59
4-4- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص مکانیکی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 60
4-5- مشخصه های رنگی. 63
4-6- بررسی اثر اسانس زیره سبز  بر خواص ضد میکروبی فیلمهای ژلاتین گاوی.. 64
فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات… 68
5-1- نتیجه گیری.. 69
5-2- پیشنهادات.. 69
منابع و مراجع. 71
English abstract 86
فهرست اشکال
شکل 1- 1:  نمودار فرآیند تحقیق.. 13
شکل 2- 1: گیاه زیره سبز. 20
شکل 2- 2: ساختمان ژلاتین. 27
شکل 4- 1: فیلم های ژلاتین گاوی.. 54
شکل 4- 2: اثر غلظت اسانس زیره سبز  بر میزان حلالیت فیلمهای ژلاتین گاوی. 56
شکل 4- 3: اثر غلظت اسانس زیره سبز بر قابلیت جذب آب فیلمهای ژلاتین گاوی. 57
شکل 4- 4: اثر اسانس زیره سبز  بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی نسبت به بخار آب. 59
شکل 4- 5: اثر اسانس رزیره سبز بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی  نسبت به اکسیژن. 60
شکل 4- 6: اثر اسانس زیره سبز بر مقاومت به کشش فیلمهای ژلاتین گاوی. 62
شکل 4- 7: اثر اسانس زیره سبز بر کش آمدگی تا نقطه شکست فیلمهای ژلاتین گاوی. 62
شکل 4- 8: اثر اسانس زیره سبز بر مدول یانگ فیلمهای ژلاتین گاوی. 63
شکل 4- 9: اثر اسانس زیره سبز بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس ) فیلمهای ژلاتین گاوی. 67
فهرست جداول
جدول 4- 1: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد ژلاتین گاوی و نمونه های حاوی اسانس زیره سبز. 54
جدول 4- 2: پارامترهای رنگ سنجی از فیلم ژلاتین گاوی با غلظت های مختلف اسانس زیره سبز. 64

چکیده

امروزه تمایل به استفاده از بسته بندی های زیست تخریب پذیر شامل پوشش­ها و فیلم­های خوراکی به دلیل عاری بودن از مواد شیمیایی سنتزی و عدم ایجاد آلودگی­های زیست محیطی، در صنعت روز به روز در حال افزایش است. در این راستا به کارگیری ترکیبات ضد میکروبی طبیعی نظیر انواع اسانس­های گیاهی می­تواند کارایی این نوع بسته بندی را تا حد زیادی بهبود بخشد. در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگی­های فیلم­های خوراکی بر پایه ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور­ اسانس زیره سبز در نسبت­های (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستی­سایزر40%  به 4 گرم ژلاتین گاوی اضافه شده و فیلم­های ژلاتینی به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص مکانیکی، فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، و ضد میکروبی فیلم­ها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلم­های ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلم­ها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلم­های ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود ترکیبات معطر و فنلی از خود خاصیت ضد میکروبی نشان داده است. بنابر­این می­توان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوشش­های خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: فیلم خوراکی، ژلاتین گاوی، اسانس زیره سبز، خواص ممانعتی، خواص فیزیکوشیمیایی، خواص مکانیکی و خواص ضد میکروبی.

فصل اول

کلیات

1-1- مقدمه

استفاده از بیو­پلیمر­های زیست تخریب پذیر برای بسته بندی یا پوشش دادن مواد غذایی سالیان طولانی است که مورد توجه محققین بوده است. تولید و کاربرد این بیو­پلیمر­ها در صنایع بسته­بندی می­تواند مزایای زیر را داشته باشد.

• چون بخش عمده­ایی از این بیو­پلیمر­ها منشاء کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی یا حیوانی بدست می آیند می توان با تولید و استخراج آن­ها ارزش افزوده محصولات کشاورزی را بالا برد.
• این بیو­پلیمر­ها از منابع تجدید­پذیر بدست می­آیند بنابراین تولید آن­ها می­تواند موجب حفظ منابع تجدید­پذیر برای نسل­های آینده گردد.
• بیو­پلیمر­های حاصل از فراورد­های کشاورزی قابلیت برگشت به طبیعت را دارند و توسط میکروارگانیسم­ها در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دی­اکسید­کربن آب متان و توده­ی زیستی (بیومس) تبدیل می­شوند بنابراین این بیو­پلیمر­ها زیست فروپاشنده هستند و موجب آلودگی محیط­زیست نمی­گردند. ]75 و 76[.

اخیراً به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در ارتباط با پسماند بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصنوعی، تلاش‌های بسیاری برای تهیه مواد بسته‌بندی زیست تجزیه‌پذیر از پلیمرهای طبیعی است ]53[.
تغییرات شیمیایی ترکیب غذا در حین حمل و نقل و انبارسازی کیفیت محصول کاهش می‌دهد. به طور کلی، برای حفظ کیفیت غذا به بسته‌بندی نیاز است. به طور سنتی حفاظت از غذا با فراهم آوردن سدی خنثی در برابر محیط بیرون صورت می‌گرفته است ]42[.
نوع بسته‌بندی عامل مهمی جهت افزایش زمان نگهداری و حفاظت از غذاهای فاسدشدنی است، به ویژه در مورادی که تخریب اکسایشی و میکروبیولوژیکی در آن­ها رخ می‌دهد. پیشتر اکثر مواد بسته‌بندی ریشه مصنوعی داشتند، اما امروزه به دلایل زیست محیطی، تلاش‌های روزافزونی جهت یافتن مواد خوراکی زیست‌تجزیه‌پذیر صورت می‌گیرد، که این مواد نیز درصورت امکان حاصل بازیابی صنایع و منابع تجدیدپذیر هستند. حساسیت مشابهی را می‌توان در تحقیقات علمی اخیر مشاهده نمود که تمرکزشان بر فیلم‌های زیست‌تجزیه‌پذیر و یا خوراکی، و مراجع و مآخذ بسیاری در ارتباط ژلاتین خالص یا مخلوط شده با سایر مواد بیو پلیمری دارند ]54[.
آلودگی ناشی از مواد بسته­بندی تولید شده از مشتقات نفتی و مشکلات ناشی از روش­های مختلف حذف این مواد توجه پژوهشگران را در طی سال­های اخیر به یافتن جایگزین­های مناسب برای این نوع مواد بسته­بندی معطوف کرده است ]35[.
به لحاظ مشكلات زیست محیطی بسیاری از مواد بسته بندی، توجه ویژه ای به پلیمرهای زیستی و تجزیه پذیر به منظور توسعه مواد بسته بندی غذایی دوست دار طبیعت معطوف شده است ]48[. از طرفی استفاده از محصولات جنبی (By-products) كشاورزی و صنعت غذایی به منظور توسعه مواد زیست تخریب پذیر برای جایگزینی پلیمرهای بر پایه نفت در كاربردهای بسته بندی علاقه مندی روبه رشدی را در پی داشته است ]33[. استفاده از فیلم هایی با منشا طبیعی(نشاسته-پروتئین و …)به دلیل پتانسیل این مواد در جایگزینی پلیمرهای رایج در بسته بندی موادغذایی و به علت مقاومت آنها در برابر نفوذ گازها ،رطوبت، و مواد محلول ازدهه قبل رایج شده است ]39[.
هدف صنعت بسته­بندی حفظ مواد غذایی به موثرترین شکل و با کمترین هزینه می­باشد، به طوری که مصرف­کننده و تولیدکننده  بیشترین رضایت را داشته باشند و ماده غذایی ایمن مانده و مشکلات زیست محیطی نیز به حداقل برسد. تقاضا برای تولید محصولات غذایی تازه، ایمن و با حداقل فرآیند درحال حاضر از جمله مهمترین چالش­هایی می­باشد که امروزه صنعت بسته بندی مواد غذایی با آن مواجه می­باشد و همواره به دنبال راهکاری برای حفظ کیفیت و ایمنی غذا در زمینه بسته­بندی بوده است. انتخاب صحیح مواد و روش مناسب بسته­بندی باعث حفظ کیفیت محصول می­شود ]17[.
امروزه بخش بزرگی از مواد استفاده شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست می­آیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد می­کنند. از این­ رو محققین همواره به دنبال راه حل­هایی برای این موضوع می­باشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژی­های نوین سبب کاهش وابستگی به استفاده از سوخت­های فسیلی گردیده است. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلی­مرها به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگی­های زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاش­های فراوانی در جهت تولید مواد بسته­بندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با استفاده از پلاستیک­ها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ]61[.
لایه خوراکی، لایه نازکی از ماده زیستی است که صنایع بسته بندی را به خود جلب کرده است، چون مانع از رطوبت، اکسیژن و حرکت محلول مواد غذایی می شود.از میان لایه­ های خوراکی بر مبنای پروتئین، لایه ژلاتین به خاطر فرآورده های خوراکی و دارویی مانند اجزای روکش کپسول، گوشت و سوسیس مورد توجه قرار گرفته است ]49[.
سالیان طولانی است که از پوشش­های خوراکی جهت نگه­داری بهتر محصولات غذایی و افزایش جذابیت ظاهری آن­ها استفاده می­شود، به عنوان مثال از دوران باستان چینی­ها پرتقال و لیموهای تازه را با لایه­ی نازکی از موم می­پوشاندند تا خشک شدن آن­هابه­تعویق بیافتد. استفاده از فیلم­های خوراکی در بسته­بندی موادغذایی اولین بار در سال 1895 توسط ماریس و پارکر انجام گرفت. آنها از فیلم­های ژلاتینی برای نگه­داری گوشت استفاده کردند. از سال 1930 استفاده از موم­های پارافینه مذاب برای پوشش دادن مرکبات تجاری شد و در اواخر دهه 1950 امولسیون­های روغن در آب جهت پوشش­دادن میوه­ها و سبزی­ها بکار رفت ]43[.
در حال حاضر تحقیقات گسترده­ای برای استفاده از فیلم­هاو پوشش­های خوراکی در صنایع غذایی و دارویی در حال انجام است که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آن می­شود ]38[.
فیلم­ها و پوشش­های بیوپلیمری ممکن است خوراکی بوده و یا تنها زیست­تخریب­پذیر باشند که این به فرمولاسیون، روش تولید و تیمارهای اصلاح­کننده بستگی دارد. اگر بیوپلیمر از نوع خوراکی باشد و افزودنی­های خوراکی در ساختار فیلم و پوشش استفاده شود فیلم یا پوشش حاصله خوراکی خواهد بود. هنگامی­که بیوپلیمر با سایر مواد شیمیایی، قبل یا در طول تشکیل فیلم و پوشش وارد واکنش شود یا ترکیبات غیر خوراکی به فیلم یا پوشش اضافه شود، قابلیت خوراکی بودن را از دست می­دهد. فیلم­ها و پوشش­های خوراکی که برای بسته­بندی مواد غذایی استفاده می­شوند باید ایمن و مطمئن بوده و بعد از پایان دوره­ی مورد نظر زیست­تخرب­پذیرباشند. زیست­تخریب­پذیری، یعنی فیلم یا پوشش در فرآیند کمپوست کردن به طور کامل توسط میکروارگانیسم­ها تجزیه شده و دی­اکسیدکربن، آب، متان و مقداری بیومس تولید شود ]14[.
فیلم­های خوراکی که در ارتباط با مواد غذایی کاربرد دارند زیست­تخریب­پذیر هستند، یعنی قابلیت تجزیه شدن به عناصر سازنده را به وسیله­ی موجودات ذره­بینی خاک دارند ]37[.