بررسی ویژگی های فیلم نانوکامپوزیت زیست تخریب پذیر فعال بر پایه پلی لاکتیک اسید و نانو سلولز کریستالی و استفاده از آن به منظور بسته بندی یک سامانه غذایی

پلی لاکتیک اسید به عنوان یک پلیمر زیست تخریب پذیر با کارایی قابل قبول دارای مصارف متعددی است که یکی از مهم ترین آن ها استفاده در بسته بندی مواد غذایی است. علیرغم همه ویژگی های مطلوب این پلیمر، پلی لاکتیک اسید دارای نقاط ضعفی مانند تردی زیاد و کشش پذیری پایین در نقطه پارگی است. به منظور بهبود ویژگی های کاربردی آن می توان از موادی مانند تقویت کننده های در ابعاد نانو استفاده کرد. با افزودن مواد فعال استخراج شده از گیاهان طبیعی نیز می توان کارایی ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی این نوع بسته بندی ها را تقویت نمود. هدف کلی این رساله ارائه و بهینه سازی فرمولاسیون حاصل از ترکیب نانو سلولز بلوری (در سطوح 1، 3 و 5%) و اسانس زنیان (در سطوح 50، 100 و ppm 150) در بستر پلیمر پلی لاکتیک اسید بود که به دنبال آن بسته بندی با بهترین ویژگی های کاربردی تهیه گردد. ارزیابی ویژگی های کاربردی فیلم های تولیدی نشان داد افزودن اسانس زنیان به علت طبیعت آب گریز آن منجر به کاهش نفوذپذیری به بخار آب (52/39- 77/21%)، مقاومت کششی (mpa 30/10- 80/8) و مدول کششی (mpa 85/7- 51/5) و افزایش درصد کشش در نقطه پارگی (55/72-19/16%) فیلم های تولیدی در مقایسه با فیلم پلی لاکتیک اسید خالص شد. ویژگی های حرارتی فیلم پلی لاکتیک اسید با افزودن غلظت های مختلف اسانس زنیان تغییر یافت به طوری که دمای گذر شیشه ای کاهش غیر معنی دار داشت. بلورینگی فیلم های فعال (49-24%) در مقایسه با فیلم های پلی لاکتیک اسید بدون اسانس(14%) افزایش یافت. همچنین اختلاف معنی داری در پایداری حرارتی فیلم های فعال دارای اسانس زنیان و فیلم پلی لاکتیک اسید بدون اسانس مشاهده نشد. فیلم های فعال تولیدی به علت خاصیت آنتی اکسیدانی اسانس زنیان علاوه بر مهار رادیکال فعال dpph، باعث افزایش پایداری اکسیداتیو روغن کلزا طی دوره نگهداری در شرایط اکسیداسیون تسریع یافته شد. نفوذپذیری به بخار آب نانو کامپوزیت های فعال دارای نانو سلولز و اسانس زنیان، نسبت به فیلم های فعال و فیلم پلی لاکتیک اسید خالص کم تر بود که افزودن نانو سلولز بلوری به دلیل ایجاد مسیر زیگزاگی باعث کاهش شدت نفوذ بخار آب به درون نانو کامپوزیت گردید. افزودن نانو سلولز بلوری به فیلم پلی لاکتیک اسید فعال منجر به افزایش درصد کشش در نقطه پارگی (22/141-26/22%) و کاهش مقاومت کششی (mpa 27/9-86/4) و مدول کششی (mpa 47/6-12/0) در مقایسه با فیلم های پلی لاکتیک اسید فعال و خالص شد. این امر می تواند به تشدید اثر نرم کنندگی اسانس زنیان با افزودن نانو سلولز بلوری مرتبط باشد. دمای گذر شیشه ای نانو کامپوزیت فعال پلی لاکتیک اسید (c? 76/38-30/33) نسبت به فیلم های پلی لاکتیک اسید فعال و خالص کاهش یافت، اما بلورینگی نانو کامپوزیت فعال (96/103-75/35%) در مقایسه با فیلم های پلی لاکتیک اسید فعال و خالص افزایش یافت که به دلیل تأثیر نانو سلولز بلوری در کاهش دمای بلوری شدن و نقش کریستال ها در هسته زایی است. همچنین پایداری حرارتی نانو کامپوزیت فعال نسبت به فیلم های پلی لاکتیک اسید فعال و خالص افزایش یافت. نتایج ارزیابی میکروبی نشان داد فیلم های فعال دارای غلظت های مختلف اسانس زنیان دارای خواص ضد میکروبی مناسب علیه باکتری گرم مثبت لیستریا مونوسیتوژنز است به طوری که تمامی فیلم های فعال تقریبا به طور کامل از رشد لیستریا مونوسیتوژنز جلوگیری کرده بود. همچنین فیلم های فعال اثر ممانعت کنندگی از رشد روی باکتری گرم منفی اشریشیا کلی هم داشتند، به طوری که تا حدود 15% از رشد این باکتری جلوگیری کردند. نانو کامپوزیت های فعال دارای غلظت های مختلف اسانس زنیان و نانو سلولز بلوری نیز دارای اثرات بازدارندگی بر هر دو میکروارگانیسم مورد مطالعه بود؛ اما با افزودن نانو سلولز بلوری به ساختار فیلم های فعال به دلیل تأخیر در رهایش اسانس زنیان میزان مهارکنندگی نسبت به فیلم های فعال فاقد نانو سلولز کاهش یافت.