بررسی اثر پلاسما بر برهمکنش های بین مولکولی ترکیبات نشاسته با استفاده از پارامترهای قطبیت کاملت-تافت

نشاسته از جمله فراوان¬ترین کربوهیدرات های موجود در طبیعت می باشد، که دارای ساختار پلی ساکاریدی اصلی بر پایه گلوکز در گیاهان است. در ساختمان سه بعدی ماکرومولکول های این کربوهیدرات، زیر واحدها با ساختمان نسبتا محکمی از پیوند کووالان ایجاد می شوند و توسط برهمکنش های متقابل ضعیف پایدار می گردند. به علت وجود تعداد زیادی گروه هیدروکسیل در نشاسته، ایجاد اتصالات هیدروژنی دارای اثرات مهمی بر روی ساختمان آن می باشد. اکثر نشاسته ها از دو پلی ساکارید خطی آمیلوز (17-70%) و شاخه ای آمیلوپکتین (30 -83 % ) تشکیل شده اند. به دلیل دسترسی آسان و قیمت پایین و زیست تخریب پذیر بودن، این ماده بطور گسترده در بسیاری از صنایع غذایی و همچنین سایر صنایع همچون صنایع نساجی، داروسازی، کاغذ سازی و ... مورد استفاده می باشد،اما برخی خواص ذاتی آن همچون خواص مکانیکی پایین و حساسیت به آب کاربردهای نشاسته را محدود نموده است. با تغییر در فعالیت یا وضعیت گروه های هیدروکسیل نشاسته می توان محصولات نشاسته ای را اصلاح نمود. بدین منظور از روش های شیمیایی، فیزیکی و ژنتیکی مختلفی برای اصلاح آن استفاده می شود. یکی از روش-های نوین و بسیار موثر جهت اصلاح چنین ترکیباتی، پلاسما می باشد. پلاسمای تخلیه تابان به عنوان پلاسمای غیر حرارتی قادر به تولید گونه های فعال و الکترون¬های پر انرژی در دمای اتاق می باشد که می توانند بدون حضور مواد شیمیایی سبب تغییرات ساختاری در بسیاری از ترکیبات شوند. از آنجا که این پلاسما در دمای اتاق ایجاد می شود یک روش کارآمد در اصلاح خواص پلیمرهای طبیعی همانند نشاسته به شمار می آید. ذرات بسیار فعال پلاسما می توانند گروه های عاملی روی نشاسته را بدون حضور مواد شیمیایی تحریک نمایند و سبب تجزیه و یا ایجاد گروه های عاملی جدید در ساختار آن گردند. به دلیل کاربردهای فراوان نشاسته و نشاسته های اصلاحی، مطالعه و تعیین پارامترهای فیزیکی و ساختاری این مواد بسیار حائز اهمیت است، بنابراین درک اثر پلاسمای تخلیه تابان بروی رفتار فوتوفیزیکی مولکول های نشاسته بسیار قابل توجه می باشد. در واقع جایگزینی گروه های هیدروکسیل نشاسته با گروه های عاملی دیگر، بر رفتار فوتوفیزیکی و برهمکنشی آن تاثیر می گذارد. یکی از روش های دقیق بررسی مواد، تعیین پارامترهای قطبیت آن ها است. در چند سال گذشته بررسی اثر قطبیت محیط که بر اساس انرژی گذار الکترونی رنگینه های معرف می باشد علاوه بر حلال ها، بطور گسترده برای سیستم های متشکل از ترکیبات حلالی، ترکیبات جامد مانند سیلیکا و پلیمرها، داروها و همچنین فیبرهای سلولوزی بکار رفته است.روش ها و ترکیبات استاندارد متنوعی جهت تعیین پارامترهای قطبیت محیط وجود دارد. ازجمله پارامترهای قطبیت رایج و کاربردی، مقیاس کاملت- ابود- تافت می باشد. این توابع قطبی بر اساس فرآیند انتقال بار معرف های حل شونده در محیط بدست می آیند. پارامترهای کاملت- تافت شامل ? به عنوان توانایی دهندگی پیوند هیدروژنی محیط، ? توانایی گیرندگی پیوند هیدروژنی و *? معرف قطبش پذیری/ دوقطبیدگی محیط می باشند. در این پژوهش، توابع قطبی کاملت-ابود-تافت نشاسته گندم و ذرت قبل و بعد از قرار گیری تحت پلاسمای تخلیه تابان تعیین گردیده است و با استفاده از این توابع، تغییرساختار نشاسته تحت شرایط پلاسمایی متفاوت بررسی شده است. نتایج پارامترهای قطبیت نشاسته اصلاح شده تحت پلاسمای تخلیه تابان با نتایج حاصل از طیف های ftir و nmr تطابق بسیار خوبی را نشان می دهند. پلاسمای تخلیه تابان آرگون سبب پیوند عرضی مولکول های نشاسته در جایگاه c_2 گردیده است و پلاسمای تخلیه تابان اکسیژن تمایل به اکسیداسیون گروه عاملی هیدروکسیل مولکول های نشاسته به گروه کربونیل را دارد که به دلیل ویژگی های پلاسما این امر در جایگاه c_6 این مولکول اتفاق می افتد. افزایش زمان قرار گیری نمونه ها تحت پلاسما و همچنین افزایش فشار گاز سبب افزایش فرآیند ایجاد پیوند عرضی و اکسیداسیون تحت پلاسمای تخلیه تابان آرگون و اکسیژن می شود. به علاوه عملکرد پلاسما بروی نشاسته ذرت و گندم مشابه می باشد.