مجله علوم و صنایع غذایی ایران

مجله علوم و صنایع غذایی ایران

تهیه فیلم زیست‌تخریب‌پذیر نانو ذرات اکسید روی-کربوکسی متیل سلولز- ژلاتین و ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
ابراهیم بیابانی اقدم 1
محمد هادی خوش تقاضا 2
محمد حسین عزیزی 3
مژگان میرزا طاهری 4
1 1- دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تربیت مدرس
2 استاد، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه تربیت مدرس
3 استاد، گروه صنایع غذایی، دانشگاه تربیت مدرس
4 استادیار، گروه علوم پلیمر، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
10.48311/fsct.2026.83724.0
چکیده
در سال‌های اخیر به دلیل مخاطرات زیست‌محیطی بسته‌های موجود در بازار، تمایل به استفاده از پلیمرهای طبیعی و زیست‌تخریب‌پذیر در نگهداری محصول بسته‌بندی‌شده بیشتر شده است. در این تحقیق از ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز برای تولید بسته بندی زیست تخریب پذیر استفاده شد. برای تقویت ویژگی‌های مکانیکی و ممانعت در برابر عوامل مخرب از قبیل گاز اکسیژن، دی‌اکسید کربن و رطوبت، به فیلم‌ها نانو ذرات اکسید روی (ZnO) در سطوح (1، 3 و 5 درصد) اضافه گردید و در نهایت خصوصیات فیزیکی و مکانیکی فیلم‌های تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از درصدهای متفاوت نانو ذرات اکسید روی بر خصوصیات مکانیکی و فیزیکی فیلم تأثیر گذاشت. همچنین مشاهده شد با افزایش مقدار  ZnO  مقاومت کششی نمونه‌ها افزایش و درصد افزایش طول کاهش یافت. فیلم‌های بدون ZnO فیلم‌های منعطفی بوده و بیش‌ترین مقادیر افزایش طول را ثبت نمودند و نمونه‌های 5% ZnO کمترین درصد افزایش طول را داشتند. بالاترین استحکام کششی مربوط به نمونه حاوی 5% ZnO (Mpa 93/35) و پایین‌ترین مقدار مربوط به نمونه بدون ZnO (Mpa 3/29) بود. هم‌چنین مشخص شد که با افزایش میزان ZnO در تیمارها میزان نفوذپذیری به بخارآب، اکسیژن و حلالیت به‌طور معناداری کاهش و میزان کدورت فیلم‌ها افزایش پیدا کرد.
کلیدواژه‌ها
بسته‌بندی
استحکام کششی
نفوذپذیری به بخارآب و اکسیژن

موضوعات

عنوان مقاله English

Preparing biodegradable film of zinc oxide nanoparticles-carboxymethyl cellulose-gelatin and evaluation of its physical and mechanical properties

نویسندگان English

ابراهیم biabani agdam 1
Mohammad Hadi Khoshtaghaza 2
Mohammad Hossein Azizi 3
Mojgan Mirzataheri 4
1 Ph.D Student, Biosystems Engineering Department, Tarbiat Modares University
2 Professor, Biosystems Engineering Department, Tarbiat Modares University
3 Professor, Department of Food Science and Technology, Tarbiat Modares University
4 Assistant Professor, Faculty of Polymer Science, Iran Polymer and Petrochemical Institute
چکیده English

In recent years, due to environmental risks associated with packaging material in the market, there has been an increasing tendency towards using natural and biodegradable polymers in product packaging. In this research, gelatin and carboxymethyl cellulose were used to produce Biodegradable packaging. In order to improve the mechanical properties and prevent destructive factors such as oxygen, carbon dioxide, and moisture, zinc oxide nanoparticles (ZnO) were used in the films (1, 3, and 5%), and the physical and mechanical properties of the produced films were evaluated. The results showed that using of different percentages of zinc oxide nanoparticles affected the mechanical and physical properties of the film. It was observed that with the increase in ZnO amount, the tensile strength of the samples increased and the elongation percentage decreased. Films without ZnO were flexible films and recorded the highest elongation values, and 5% ZnO samples had the lowest elongation percentage. The highest tensile strength was related to the sample containing 5% ZnO (35.93 MPa), and the lowest value was related to the sample without ZnO (29.3 MPa). It was also found that by increasing the amount of ZnO in the treatments, the permeability to water vapour, oxygen, and solubility decreased significantly, and the opacity of the films increased. 

 
 

کلیدواژه‌ها English

packaging
tensile strength
permeability to water vapor and oxygen
[1]    Magrinyà, N., et al., Influence of fat addition on the antimicrobial activity of sodium lactate, lauric arginate and methylparaben in minced meat. International journal of food microbiology, 2015. 215: p. 86-94.
[2]    Wu, X.W., J.K. Suh, and L.H. Wang, Effects of modified atmosphere packaging and storage conditions on freshness maintenance of cut flowers of oriental lily ‘Activa’. Acta Horticulturae, 2013. 1002: p. 381-387.
[3]    Pereda, M., et al., Chitosan-gelatin composites and bi-layer films with potential antimicrobial activity. Food Hydrocolloids, 2011. 25(5): p. 1372-1381.
[4]    Baldwin, E.A., R. Hagenmaier, and J. Bai, Edible coatings and films to improve food quality. 2011: CRC press.
[5]    Rhim, J.-W., et al., Preparation and characterization of chitosan-based nanocomposite films with antimicrobial activity. Journal of agricultural and food chemistry, 2006. 54(16): p. 5814-5822.
[6]    De Azeredo, H.M., Nanocomposites for food packaging applications. Food research international, 2009. 42(9): p. 1240-1253.
[7]    Panea, B., et al., Effect of nanocomposite packaging containing different proportions of ZnO and Ag on chicken breast meat quality. Journal of Food Engineering, 2014. 123: p. 104-112.
[8]    Eshagh, S., et al., Effect of Zinc Oxide Nanoparticles on Mechanical, Thermal and Biodegradability of Gelatin-Based Biocomposite Properties Films. IRANIAN JOURNAL OF POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY (PERSIAN),[online], 2020. 32(5): p. 411-426.
[9]    Gharoy Ahangar, E., et al., Preparation and characterization of PVA/ZnO nanocomposite. Journal of Food Processing and Preservation, 2015. 39(6): p. 1442-1451.
[10] Maizura, M., et al., Antibacterial activity and mechanical properties of partially hydrolyzed sago starch–alginate edible film containing lemongrass oil. Journal of Food Science, 2007. 72(6): p. C324-C330.
[11] Devgan, K., et al., Development of smart film labels for storage quality assessment of yellow bell pepper (Capsicum annuum L.) under active packaging. Arch Lebensmittelhyg, 2020. 71: p. 138-145.
[12] Haghighi‐Manesh, S. and M.H. Azizi, Production and evaluation of type of multi‐layer active film for packaging of pasteurized milk. Journal of Food Process Engineering, 2017. 40(3): p. e12442.
[13] Jiang, G., et al., Preparation and characterization of indicator films from carboxymethyl-cellulose/starch and purple sweet potato (Ipomoea batatas (L.) lam) anthocyanins for monitoring fish freshness. International Journal of Biological Macromolecules, 2020. 143: p. 359-372.
[14] Liang, T., et al., A pH and NH3 sensing intelligent film based on Artemisia sphaerocephala Krasch. gum and red cabbage anthocyanins anchored by carboxymethyl cellulose sodium added as a host complex. Food hydrocolloids, 2019. 87: p. 858-868.
[15] Hu, X., et al., Improving the properties of starch-based antimicrobial composite films using ZnO-chitosan nanoparticles. Carbohydrate polymers, 2019. 210: p. 204-209.
[16] Youssef, A.M., et al., Enhancement of Egyptian soft white cheese shelf life using a novel chitosan/carboxymethyl cellulose/zinc oxide bionanocomposite film. Carbohydrate Polymers, 2016. 151: p. 9-19.
[17] Eshagh, S., et al., Effect of zinc oxide nanoparticles on mechanical, thermal and biodegradability of gelatin-based biocomposite properties films. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 2019. 32(5): p. 411-426.
[18] Karimivaloujaei, Z., et al., The effect of incorporating of ZnO/Ag nanoparticles on functional properties of poly vinyl alcohol packaging films. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 2019. 15(4): p. 407-417.
[19] Mohanty, A., M.a. Misra, and G. Hinrichsen, Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: An overview. Macromolecular materials and Engineering, 2000. 276(1): p. 1-24.
[20] Shahabi-Ghahfarrokhi, I., et al., Preparation of UV-protective kefiran/nano-ZnO nanocomposites: Physical and mechanical properties. International journal of biological macromolecules, 2015. 72: p. 41-46.
[21] Abdollahi, M., M. Rezaei, and G. Farzi, A novel active bionanocomposite film incorporating rosemary essential oil and nanoclay into chitosan. Journal of Food Engineering, 2012. 111(2): p. 343-350.
[22] Heydari, A., F. Samimi Hashjin, and A. Mohammadi Nafchi, Study of the functional and antimicrobial properties of combined cassava starch and bovine gelatin films reinforced with nano titanium dioxide. Innovative Food Technologies, 2018. 5(3): p. 373-384.