بررسی امکان بسته بندی فعال میوه کیوی با استفاده از نانوذرات (تیتان و رس)

در سال‏های اخیر، فناوری نانو قابلیت‏های بسیار زیادی را در صنعت بسته‏بندی محصولات کشاورزی ایجاد کرده است. این مطالعه، به منظور امکان سنجی بسته‏بندی فعال میوه کیوی توسط فیلم‏های نانو کامپوزیتی، بررسی خواص فیلم‏های تولیدی و میوه‏های بسته بندی شده با آن‏ها در سه بخش اصلی انجام شد. در بخش اول، امکان استفاده از نانو زئولیت پرمنگنات پتاسیم به عنوان حسگر رسیدگی، بر خواص مختلف میوه‏ کیوی (میزان مواد جامد محلول، ph، رطوبت و سفتی میوه) و ویژگی‏های رنگ نانو زئولیت بررسی شد. زمان نگهداری میوه (0، 2، 4 و 6 هفته) و بالشتک نانو زئولیت پرمنگنات پتاسیم حاوی (0، 2/0، 4/0 و 8/0 گرم) به عنوان فاکتورهای اصلی انتخاب گردید. در بخش دوم تحقیق، با استفاده از بسپار پلی اتیلن با چگالی کم، نانو ذرات تیتان (0، 5/0، 1، 2 و 4 درصد وزنی) و ذرات نانو رس (0، 2 و 4 درصد وزنی) فیلم‏های نانو کامپوزیتی تولید و سپس خواص مختلف آن‏ها اندازه‏گیری شد. در بخش سوم تحقیق، اثر سه نوع فیلم بسته‏بندی، پلی اتیلن خالص (c0t0)، فیلم نانو کامپوزیت حاوی 2% نانو رس و 5/0% نانو تیتان (c2t0.5) و فیلم نانو کامپوزیت حاوی 4% نانو رس و 5/0% نانو تیتان (c4t0.5) و نانو زئولیت پرمنگنات پتاسیم (0 و 2/0 گرم) در طی زمان نگهداری (0، 2، 4 و 6 هفته)، بر خواص مختلف میوه کیوی و رنگ نانو زئولیت بررسی شد. نتایج بخش اول تحقیق نشان داد که سرعت تغییرات خواص مختلف نمونه‏های دارای بالشتک‏ نانو زئولیت کمتر از نمونه‏های فاقد بالشتک بود و اثر جرم میوه بر خواص اندازه‏گیری شده در طی نگهداری معنی‏دار شد (05/0>p). همچنین بین نمونه‏های دارای بالشتک از لحاظ خواص مختلف میوه کیوی اختلاف معنی‏داری مشاهده نشد. در بخش دوم تحقیق، نتایج نشان داد که وجود نانو تیتان در فیلم های تولیدی، میزان جوانه زنی اسپورهای قارچ را کاهش داد که بیشترین میزان بازدارندگی (59%) برای فیلم های حاوی بدون نانو رس و 2 یا 4% نانو تیتان حاصل شد. همچنین با افزایش میزان نانو رس، خاصیت ضد قارچی آن ها کاهش یافت. بررسی میکروسکوپی و نیز تفرق اشعه ایکس بیانگر نحوه پخش صفحات نانو رس در زمینه بسپاری هستند به گونه ای که در ابتدا از الگوی پخش در میان لایه ای پیروی کرده و سپس با افزایش میزان نانو تیتان، ساختار نانو کامپوزیت به الگوی از هم گسیخته نزدیک شد. با افزودن نانو ذرات به زمینه پلی اتیلنی، پایداری حرارتی نمونه های نانو کامپوزیت تولیدی نسبت به پلی اتیلن خالص افزایش یافت که نمونه حاوی 2% نانو تیتان و 2% نانو رس، بیشترین افزایش ( 13) را داشت. با افزودن ذرات نانو تیتان و نانو رس در فیلم‏های نانو کامپوزیت تولیدی، نسبت به پلی اتیلن خالص، میزان گرمای ویژه ذوب ( 8/9 برای فیلم c2t2) و گرمای ویژه تبلور ( 11/23 برای فیلم c2t4) کاهش یافت که بیانگر کاهش کلی درجه بلورینگی پلیمر است. همچنین نتایج نشان داد که با افزودن نانو رس (2 و 4%) در نانو کامپوزیت حاوی 2% نانو تیتان، میزان تراوایی گاز دی اکسید کربن نمونه ها برای هر دو سطح نانو رس، نزدیک به 50% کاهش یافت که می توان آن را به حضور و پخش موثر صفحات لایه ای نانو رس در فیلم پلیمری ربط داد. با افزایش میزان نانو رس (تا 4%)، مدول کششی فیلم های تولیدی فاقد نانو تیتان، نسبت به پلی اتیلن خالص، تقریباً 100% افزایش یافت و نمونه های دارای نانو تیتان نسبت به پلی اتیلن خالص دارای مدول کششی بیشتری بودند. در بخش سوم تحقیق، نتایج نشان داد که پس از 6 هفته نگهداری، نمونه های میوه کیوی در بسته بندی با فیلم های نانو کامپوزیت نسبت به نمونه های بسته بندی با فیلم پلی اتیلن خالص، میزان سفتی بیشتر (n 4/7 برای پلی اتیلن خالص و n 6/12 برای فیلم های نانو کامپوزیتی) و میزان مواد جامد محلول کمتری (brix 14 برای پلی اتیلن خالص و brix 76/12 برای فیلم های نانو کامپوزیتی) را دارا بودند. در هر زمان از نگهداری، با افزایش میزان نانو رس در فیلم های بسته بندی، میزان رطوبت، سفتی، میزان مواد جامد محلول و ph نمونه ها تقریباً تغییر معنی داری نداشت. نتایج حاصل از مدل سازی رگرسیونی خطی برای خواص مختلف میوه کیوی در طی نگهداری با فیلم های تولیدی، حاکی از مدل های خطی با r2 مناسب (در اکثر موارد بیشتر از 90/0) بود و سرعت تغییرات خواص مذکور، برای نمونه های بسته بندی شده با فیلم های نانو کامپوزیتی و نمونه های دارای بالشتک نانو زئولیت، کمتر از نمونه های دیگر بود. همچنین نتایج آزمون رنگ سنجی، نشان داد که در طی نگهداری، میزان روشنایی رنگ نمونه ها کاهش و اختلاف رنگ کل، زاویه هیو و کروما افزایش یافت و اثر نوع فیلم بسته بندی بر ویژگی های مذکور معنی دار نشد. بیشترین ضریب همبستگی (77/0)، بین سفتی میوه و اختلاف رنگ کل نانو زئولیت مشاهده شد و روابط خطی حاصل از برازش منحنی برای هر سه نوع فیلم بسته بندی c0t0، c2t0.5 و c4t0.5، به ترتیب با r2، 92/0، 87/0 و 81/0 به دست آمد. نتایج ارزیابی حسی، نشان داد که نمونه های بسته بندی شده با فیلم های نانو کامپوزیتی نسبت به نمونه های بسته بندی شده با فیلم پلی اتیلن معمولی، از لحاظ رنگ و شکل ظاهری و مطلوبیت کلی امتیاز بیشتری را کسب کردند و از نظر این دو ویژگی، بین دو فیلم نانو کامپوزیت c2t0.5 و c4t0.5 اختلاف معنی داری مشاهده نشد (05/0>p).