بررسی و مدل سازی خواص فیزیکی و کیفی سیب (گلدن دلیشز) طی شرایط انبارداری با پوشش نانو کامپوزیت زیستی

چکیده به دلیل تولید بالای سیب در ایران و ضایعات نسبتا بالا، استفاده از روش های بهبود دهنده برای نگهداری آن ضرورت دارد. یکی از روش های مناسب به کارگیری پوشش های خوراکی نانوکامپوزیت ها با پایه ی گیاهی می باشد. در این تحقیق هدف تولید نانوکامپوزیت های زیستی برای پوشش دهی سیب بوده تا علاوه بر حفظ کیفیت محصول و افزایش زمان نگهداری، کمترین اثرات مخرب بر محصول و محیط زیست داشته باشد. همچنین هدف دیگر تعیین مدل مناسبی برای پیش بینی تغییرات خواص فیزیکی و کیفی سیب بر اساس شرایط و زمان انبارداری و نوع پوشش می باشد. در این راستا سیب زرد دماوند (گلدن دلیشز) برای آزمایش ها انتخاب شد. در ابتدا پوشش نانوکامپوزیت با بستر کیتوسان و نانوذره رس به همراه گلیسیرین (نرم کننده) و توئین (پایدارساز و افزاینده کشش سطحی) به روش اختلاط محلولی تولید گردید. برای بررسی تاثیر پوشش نانوکامپوزیت و مقایسه آن با پوشش های دیگر دو پوشش کیتوسان و واکس کارنوبا نیز انتخاب و به همراه نانوکامپوزیت برای پوشش دهی سیب مورد استفاده قرار گرفت. بعد از پوشش دهی، نمونه های سیب در دو شرایط محیطی (c?20 و رطوبت 30%) و سردخانه ای (c?2 و رطوبت رطوبت 95%) به مدت شش ماه نگهداری شد. هر ماه به طور تصادفی از تیمارها نمونه گیری شده و سپس خواص فیزیکی (تغییرات شدت رنگ، افت وزن، چگالی، رطوبت)، خواص مکانیکی (پارامترهای بارگذاری و باربرداری، نیروی پانچ بافت و پوست و مدول کشسانی)، خواص کیفی ( ph، میزان مواد جامد محلول) و فعالیت میکروبی در طی انبارداری بررسی شد. در ادامه بر اساس روش آماری تجزیه مرکب آزمون فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی بررسی داده ها انجام پذیرفت. سپس بر اساس روش دانکن مقایسه میانگین ها صورت گرفت. همچنین مدل سازی خواص بر اساس داد ه های مستخرج از آزمایش ها توسط رگرسیون و شبکه عصبی انجام پذیرفت. نتایج بررسی آماری نشان داد که کمترین افت وزن سیب مربوط به تیمار پوشش واکس کارنوبا بوده، که تا حدود 30 و 22% به ترتیب در دو شرایط محیطی و سردخانه ای افت وزن نمونه را کاهش داد. روند تغییرات چگالی در شرایط محیطی نزولی بوده و پوشش واکس کارنوبا نسبت به پوشش های دیگر افت کمتری داشت. شدت رنگ روشنایی در شرایط محیطی روند نزولی داشته و کمترین تغییرات مربوط به دو پوشش واکس و نانوکامپوزیت بود. مدول کشسانی در تیمار پوشش واکس کارنوبا درسطح بالاتری قرار گرفته و به میزان آن از 5/2 به mpa 3/1 کاهش یافت. در آزمون بارگذاری و بار برداری کمترین تغییرات مربوط به نمونه با پوشش واکس بود. ph در طی انبارداری روندی افزایشی داشته و در شرایط محیطی حدود 20% و در شرایط سردخانه ای 5% افزایش یافت. بریکس و ph در پوشش نانوکامپوزیت تغییرات کمتری داشت. کمترین درصد خرابی سیب مربوط به پوشش نانوکامپوزیت بود و میزان خرابی آن در انتهای انبارداری به 2/3% رسیده، در صورتی که در پوشش واکس خرابی در انتهای انبارداری به 12% رسید. در مدل سازی عصبی، در آزمون پانچ بافت با الگوریتم br و تابع logsig با توپولوژی 16-24-20 با r2 81/97 و mse 0020/0 مدل بهینه شد. در آزمون خواص کیفی با الگوریتم br و تابع tansig با توپولوژی 16-12-12 با r2 79/99 و mse 0051/0 مدل بهینه شد. نتایج بررسی خواص نانوکامپوزیت حاکی از نانوکامپوزیت بودن ساختار فیلم بوده و بیشترین فاصله لایه های رس در نسبت 20:1 (رس-کیتوسان) از 12 به 02/17 آنگستروم بود. بهترین چسبندگی در رس 10% و گلیسیرین 10% رخ داد. کرنش با افزایش گلیسیرین افزایش و با افزایش درصد رس کاهش یافت. استحکام کششی با افزایش گلیسیرین کاهش یافته و بیشترین مقدار آن مربوط به رس 10% و گلیسرین 10% بود و مقدار آن mpa26/12 شد. زاویه تماس با آب با افزایش گلیسیرین و افزایش درصد رس کاهش یافت. درصد گلیسیرین با میزان نفوذپذیری نسبت مستقیم داشته و کمترین نفوذپذیری مربوط به نمونه های دارای رس 5 و 10% با مقادیر 722/0 و (ng/mspa)818/0 بود. بر اساس نتایج آزمون زیست-سازگاری پوشش نانوکامپوزیت یک ماده زیست سازگار تشخیص داده شد. پوشش نانوکامپوزیت خواص ضد میکروبی از خود نشان داد. بهترین عملکرد ضد میکروبی در نمونه های دارای رس 5 و10% مشاهده شد.