استخراج نانو بلورهای سلولز پوسته یولاف به منظور افزودن به بیو فیلم پروتئین آب پنیر جهت افزایش مقاومت مکانیکی آن

امروزه، اکثر مواد مورد استفاده برای بسته بندی مواد غذایی مواد زیست تخریب ناپذیرند که سبب ایجاد مشکلات محیطی جدی شده اند. بنابراین، فیلم های خوراکی بر پایه مواد طبیعی به دلیل زیست تخریب پذیر بودنشان که می تواند راه حل امیدوارکننده ای برای حل مشکلات محیطی ناشی از بسپارهای سنتزی باشد، توجه محققان را به خود جلب نموده است، اما تولید این فیلم ها از بسپارهای زیستی کاربردهای گسترده آن ها را به دلیل معایب در ارتباط با عملکرد آن ها از جمله شکنندگی، عدم ممانعت کنندگی قابل قبول در برابر بخار آب و ضعف در ویژگی های مکانیکی محدود می¬کند. در این زمیته، الیاف های سلولزی در ابعاد نانو ومیکرو به دلیل سختی و خصوصیات مکانیکی خوب، همراه با استحکام خمشی بالای خود می تواند به عنوان فیلرهای تقویت کننده در بستر پلیمری مورد استفاده قرار می گیرند. یولاف گیاهی است که در بین غلات نسبت به بقیه از درصد پوسته بیشتری برخوردار است و به عنوان ضایعات محصولات کشاورزی عملا مورد استفاده قرار نمی گیرد. پوسته یولاف تقریبا دارای حدود 35-30% سلولز در دیواره سلولی خود می¬باشد. بنابراین در این تحقیق سعی شد از این ضایعات کشاورزی استفاده مفیدی در جهت ارتقا کیفیت محصولات غذایی و بسته بندی صورت گیرد. لذا هدف از این پژوهش استخراج و افزودن نانو بلورهای سلولز پوسته یولاف به بیو فیلم پروتئین آب پنیر به منظور افزایش مقاومت مکانیکی آن بود. به همین منظور، از روش شیمیایی و هیدرولیز اسیدی جهت استخراج نانوبلورهای سلولز از پوسته یولاف استفاده شد. در ابتدا به منظور حذف لیگنین و همی سلولز و سیلیکا به ترتیب از محلول 1/4 % سدیم کلریت اسیدی شده و محلول 5% پتاسیم هیدروکسید استفاده شد. در ادامه جهت دستیابی به نانوبلورهای سلولز ازاسید سولفوریک 65% طی فرایند هیدرولیز اسیدی استفاده شد. روند استخراج سلولز با دستگاه طیف سنج مادون قرمز فوریه و مورفولوژی و اندازه قطر نانوبلورهای سلولز با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرارگرفت. نتایج اسپکتروسکوپی روند حذف ترکیبات غیر سلولزی از پوسته یولاف را نشان داد. در ادامه فیلم های بیونانوکامپوزیتی بر پایه ایزوله پروتئین آب¬پنیر و نانوبلورهای سلولز با درصدهای(2/5 ، 5 و 7/5) به روش قالب ریزی محلول تهیه شدند و اثرات نانوبلورهای سلولز بر خصوصیات مکانیکی، نفوذپذیری نسبت به بخارآب، ضخامت، شفافیت، رنگ، محتوی رطوبت وانحلال پذیری فیلم ها مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد همه فیلم ها از یکنواختی نسبتا خوبی برخوردار بودند و افزودن نانوبلورهای سلولز در مجموع سبب بهبود خواص مکانیکی و کششی کامپوزیت¬ها شده است که در این رابطه فیلم های تهیه شده از کامپوزیت 5% بالاترین استحکام کششی و مدول الاستیسیته و کمترین کشش پذیری را نشان دادند. افزودن نانوبلورهای سلولز سبب کاهش تراوایی فیلم ها به بخار آب شد که تا 36 درصد توانست نفوذپذیری به بخار آب را کاهش دهد. از نظر خصوصیات ظاهری کدورت و اختلاف رنگ کل فیلم ها با افزایش مقدار نانوبلور سلولز افزایش یافت. در مجموع، نتایج به دست آمده نشان می دهد که نانوبلورهای سلولز استخراجی از پوسته یولاف می تواند اثرات مثبتی بر خصوصیات مکانیکی و ممانعتی فیلم ایزوله پروتئین آب پنیر داشته باشد و به بهبود خواص آن کمک کند.