اندازه گیری ضریب های نفوذ مولکولی اکسیژن و بخار آب در فیلم های بسته بندی تولید شده از کیتوزان قارچی و میگویی

کاربرد فیلم های خوراکی بر پایه بیوپلیمرهای مختلف با خواص مکانیکی و ممانعت در برابر نفوذ در صنایع بسته بندی در سالهای اخیر به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته است. فیلم های خوراکی از طریق جلوگیری از نفوذ رطوبت، اکسیژن، دی اکسید کربن، عطر و چربی ها به افزایش ماندگاری مواد غذایی و حفظ کیفیت آنها کمک می کنند .یکی از مهم ترین پلی ساکارید های مورد استفاده در تولید فیلم های خوراکی زیست تخریب پذیر کیتوزان است. این بیوپلیمر از طریق واکنش داستیلاسیون کیتین موجود در بدن سخت پوستان و یا به طور مستقیم از دیواره سلولی قارچهای خانواده زیگومایست بدست می آید. در این پروژه کیتوزان میگویی، مشتق کربوکسی متیله شده آن و نیز دیواره سلولی قارچ رشته ای موکور ایندیکوس به عنوان منبع کیتوزان قارچی، به منظور تولید فیلم بسته بندی مورد استفاده قرار گرفتند. برای ساخت فیلم کیتوزان قارچی ابتدا دیواره سلولی با استفاده از اسید لاکتیک 1/0 مولار پیش فرآوری شد تا خاصیت ژل مانند پیدا کند. در ادامه این مشتق دیواره سلولی به طور مستقیم در ساخت فیلم بروش قالبگیری و در دردمای °c 35 مورد استفاده قرار گرفت. ساخت فیلم های کیتوزانی (میگو) نیز بروش قالبگیری و با حلال اسید استیک 1/0 مولار در دمای مشابه انجام شد. همچنین برای فیلم از کربوکسی متیل کیتوزان (میگویی) علاوه بر اسید استیک از آب نیز به عنوان حلال استفاده شد تا مقایسه ای بین خواص فیلم های تولید شده با استفاده از دو حلال انجام گیرد. در کنار فیلم های کیتوزان و کربوکسی متیل کیتوزان از ترکیبی از این دو بیوپلیمر نیز در ساخت فیلم بروش قالبگیری و با حلال اسید استیک استفاده شد (فیلم های ترکیبی). در ساخت کلیه فیلم ها از گلیسرول به عنوان نرم کننده در غلظت های مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد فیلم کیتوزانی دارای استحکام بیشتری نسبت به فیلمهای کربوکسی متیل کیتوزانی با حلال اسید(49%) و آب (60%) است. در همه فیلم های تولیدی در اثر افزایش نرم کننده میزان استحکام و افزایش طول کاهش پیدا کرد. از میان فیلم های ترکیبی تولید شده از کیتوزان و کربوکسی متیل کیتوزان فیلمی که دارای 75% کربوکسی متیل کیتوزان بود، بیشترین استحکام (mpa120) و افزایش طول تا پارگی (50% ) را نسبت به فیلم های خالص تولید شده از این دو ماده نشان داد. فیلم تولیدی از کربوکسی متیل کیتوزان با اسید از استحکام بالاتری در مقایسه با حلال آب برخوردار بود (23%). همچنین مشخص شد که فیلم کیتوزانی دارای پایین ترین میزان نفوذ در برابر بخار آب در مقایسه با فیلم کربوکسی متیل کیتوزان با حلالهای اسید وآب (به ترتیب 37% و 3%) بود. در فیلم کیتوزانی اضافه کردن نرم کننده به کاهش نفوذ پذیری در برا بر بخار آب منجر شد، به طوریکه با افزایش 20% نرم کننده میزان نفوذ پذیری در این فیلم 23% کاهش یافت. در میان فیلم های ترکیبی، فیلم حاوی 50% کربوکسی متیل کیتوزان دارای پایین ترین نفوذ پذیری بخار آب نسبت به فیلم های خالص تولید شده از این دو ماده بود ( ×10-3g/cm2.h9019/4). فیلم کربوکسی متیل کیتوزانی تولید شده با حلال با اسید دارای 79% نفوذپذیری بالاتری نسبت به فیلم تولید شده با حلال آب بود. بر خلاف میزان نفوذ پذیری در برابر بخار آب، فیلم کیتوزانی بیش ترین میزان نفوذ را در برابر اکسیژن در مقایسه با فیلمهای کربوکسی متیل کیتوزان از خود نشان داد. در فیلم کیتوزانی در اثر افزایش نرم کننده (از صفر به 20%) میزان نفوذ پذیری اکسیژن 64% افزایش یافت. در فیلم های ترکیبی با افزایش غلظت کربوکسی متیل کیتوزان میزان نفوذ پذیری اکسیژن کاهش یافت به طوریکه فیلم حاوی 75% کربوکسی متیل کیتوزان دارای پایین ترین نفوذ پذیری نسبت به فیلم-های خالص تولید شده از این دو ماده بود. ( 10-3 cco2/m.day.atm×0719/3). فیلم تولید شده از دیواره سلولی قارچ موکور (حاوی کیتوزان قارچی) دارای استحکامmpa 63/3 و 6% افزایش طول تا نقطه پارگی بود. میزان نفوذ پذیری این فیلم در برابر اکسیژن 10-3cco2/m.day.atm×4867/20 و در برابر بخار آب 10-3g/cm2.h × 0445/9 محاسبه شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که فیلم های کیتوزان و کربوکسی متیل کیتوزانی دارای سطوح صاف نسبتا مشابهی هستند. با این حال تصویر برداری از سطح مقطع این فیلم ها تفاوت های قابل ملاحظه ای را در این فیلم ها نشان داد که از مهمترین آنها می توان به وجود تخلخل بیشتر در فیلم های کیتوزان و کربوکسی متیل کیتوزانی با حلال اسید در مقایسه با فیلم کربوکسی متیل کیتوزانی با حلال آب و همچنین وجود تخلخل بسیار کم در فیلم ترکیبی دارای 75 درصدکربوکسی متیل کیتوزان اشاره کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح دیواره سلولی و فیلم حاصل از پیش فرآوری دیواره سلولی با لاکتیک اسید نشان داد که این پیش فرآوری اثر قابل توجهی را در ایجاد یک فیلم با سطح صاف و تخلخل پایین دارد.