تاثیر توام نانوذرات نقره/ اکسید روی بر خواص کاربردی فیلم‌های بسته‌بندی پلی‌وینیل الکل

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 2، دوره 15، شماره 4 - شماره پیاپی 58، مهر و آبان 1398، صفحه 407-417   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.v15i4.72770

نویسندگان

زهرا کریمی ولوجایی¹؛ محمدحسین عباسپورفرد^{* 1}؛ محمدحسین آق خانی¹؛ سعید طریقی²

¹گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.

²گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.

چکیده

در این تحقیق، تاثیر افزودن توام نانوذرات نقره و اکسید روی در بستر پلیمر پلی وینیل الکل برای تهیه فیلم بسته­بندی مواد غذایی بر خواص ساختاری و فیزیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز ساختاری نانوذرات توسط آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شد که نشان داد نانوذرات نقره مورد استفاده ساختار نسبتا کروی و نانوذرات اکسید روی ساختاری میله­ای و اندازه متوسط آن­ها به ترتیب کمتر از 32 و 40 نانومتر است. برای تهیه فیلم های نانوکامپوزیتی، نانوذرات نقره و اکسید روی به صورت مجزا و توام (ترکیبی) در سطح 3% با روش همزدن حلالی به شبکه پلی وینیل الکل، اضافه شد. نحوه پراکنش نانوذرات در بستر پلیمر و ویژگی سطحی نانوکامپوزیت­ها با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نمای سطحی فیلم­ها نشان داد که در همه نانوکامپوزیت­ها، نانو ذرات نقره و اکسید روی به طور یکنواخت پخش شدند. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز و پراش پرتو ایکس مشخص گردید که پیوند بین زنجیره­های پلیمری پلی وینیل الکل و نانوذرات نقره و اکسید روی برقرار و دارای ساختار کریستالی است. با افزودن توام نانوذرات نقره و اکسید روی در بستر پلیمر، مقاومت کششی حدود 120% افزایش و ازدیاد طول و میزان نفوذ پذیری فیلم­ها نسبت به بخار آب به ترتیب حدود 20% و 75% کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

پلی وینیل الکل؛ نانوذرات اکسید روی؛ نانوذرات نقره؛ نانوکامپوزیت ها

مراجع

احمدی، ز.، میردهقان، س.ح.، حکم‏آبادی، ح. و شمشیری، م.ح.، 1392، استفاده از بسته‌بندی‌های نانو و پوشش دهی خوراکی در بهبود عمر انبارداری و کیفیت عمر دانه‏های پسته تازه. نشریه علوم باغبانی (علوم و صنایع کشاورزی)، 4: 367 تا 374.

فرهودی، م.، موسوی، س. م.، ستوده قره باغ، ر.، امام جمعه، ز.، ارومیه‌ای، ع.، 1395، تاثیر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر روی ویژگی‌های مکانیکی و خواص انتقالی بسته بندیهای پلی اتیلن ترفتالات (PET) ، فصلنامه علوم و صنایع غذایی، 13 (60).

قدسی، م.، شاهدی، م. و کدیور، م. 1392. بررسی برخی خصوصیات فیزیکی و ممانعتی بیونانو کامپوزیت پروتئین گاودانه حاوی نانوذرات نقره. دومین همایش تخصصی پلیمرهای پیشرفته در بسته بندی مواد غذایی، تهران.

قنبرزاده، ب.، الماسی، ه. و زاهدی، ی.، 1388، بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر و خوراکی در بسته بندی مواد غذایی و دارویی، انتشارات دانشگاه امیر کبیر.

گودرزی، ه.، 1386، نانو فناوری. رانتر، م. و رانتر، و. موسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف.

Abdelghany, A.M., Abdelrazek, E.M., Badr, S.I., & Morsi, M.A., 2016, Effect of gamma-irradiation on (PEO/PVP)/Au nanocomposite: Materials for electrochemical & optical applications. Materials & Design, 97: 532-543.

Abdollahi, M., Alboofetileh, M., Behrooz, R., Rezaei, M., & Miraki, R., 2013, Reducing water sensitivity of alginate bio-nanocomposite film using cellulose nanoparticles. International journal of biological macromolecules, 54: 166-173.

Abdollahi, M., Rezaei, M., & Farzi, G., 2012, A novel active bionanocomposite filmincorporating rosemary essential oil & nanoclay into chitosan. Journal of Food Engineering, 111 (2): 343-350.

Ahmed, J., Arfat, Y.A., Castro-Aguirre, E. & Auras, R., 2016, Mechanical, structural & thermal properties of Ag–Cu & ZnO reinforced polylactide nanocomposite films. International journal of biological macromolecules, 86: 885-892.

Arora, A., & Padua, G., 2009, Review: Nanocomposites in Food Packaging. Journal of Food Science, 75(1): 43-49.

ASTM, 1995, Standard test methods for water vapor transmission of material, E 96-95. Annual book of ASTM, American Society for Testing and Material. Philadelphia, PA.

ASTM, 2002, Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting, Annual book of ASTM. Philadelphia, PA: American Society for Testing and Material.

Emamifar, A., Kadivar, M., Shahedi, M. & Soleimanian-Zad, S., 2011, Effect of nanocomposite packaging containing Ag & ZnO on inactivation of Lactobacillus plantarum in orange juice, Food Control, 22(3-4): 408-413.

Fernandes, D.M., Hechenleitner, A.W., Lima, S.M., Andrade, L.H.C.,Caires, A.R.L. & Pineda, E.G., 2011, Preparation, characterization, & photoluminescence study of PVA/ZnO nanocomposite films. Materials Chemistry & Physics, 128(3):371-376.

Gharoy Ahangar, E., Abbaspour‐Fard, M.H., Shahtahmassebi, N., Khojastehpour, M. & Maddahi, P., 2015, Preparation & characterization of PVA/ZnO nanocomposite. Journal of Food Processing & Preservation, 39(6), 1442-1451.

Halder, S., Prasad, T., Khan, N.I., Goyat, M.S. & Chauhan, S.R., 2017, Superior mechanical properties of poly vinyl alcohol-assisted ZnO nanoparticle reinforced epoxy composites. Materials Chemistry & Physics, 192:198-209.

Hamza, A.M., Alhtheal, E.D. & Shakir, A.K., 2017, Enhancement the Efficiency of ZnOnanofiber mats antibacterial Using Novel PVA/Ag nanoparticles. Energy Procedia, 119:615-621.

Hosseinzadeh Beiragh, H., Omidkhah, M. R., Abedini, R., Khosravi, T., & Pakseresht, S., 2016, Synthesis and characterization of poly (ether-block- amide) mixed matrix membranes incorporated by nanoporous ZSM-5 particles for CO2/CH4 separation, Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering, 11: 522-532.

Mastromatteo, M., Conte, A., Lucera, A., Saccotelli, M. A., Buonocore, G. G., Zambrini, A. V., & Nobile, M. A., 2015, Packaging solutions to prolong the shelf life of Fiordilatte cheese: Bio-based nanocomposite coating & modified atmosphere packaging. Food Science & Technology, 60: 230-237.

Mendes, E., Piletti, R., Barichello, T., Oliveira, C. M., Kniess, C. T., & Angioletto, E., 2012, The influence of particle size & AgNO3 concentration in the ionic exchange process on the fungicidal action of antimicrobial glass. Materials Science & Engineering, 32(6): 1518–1523.

Muñoz-Fernandez, L., Sierra-Fern&ez, A., Flores-Carrasco, G., Milošević, O. & Rabanal, M.E., 2017, Solvothermal synthesis of Ag/ZnO micro/nanostructures with different precursors for advanced photocatalytic applications. Advanced Powder Technology, 28(1):83-92.

Oun, A.A. & Rhim, J.W., 2017, Carrageenan-based hydrogels & films: Effect of ZnO & CuO nanoparticles on the physical, mechanical, & antimicrobial properties. Food Hydrocolloids, 67: 45-53.

Panea, B., Ripoll, G., Gonzalez, J., Fernandez-Cuello, Á. & Alberti, P., 2014, Effect of nanocomposite packaging containing different proportions of ZnO & Ag on chicken breast meat quality. Journal of Food Engineering, 123:104-112.

Robertson, G.L., 2016, Food packaging: principles & practice, CRC press.

Roco, M.C., Mirkin, C.A., & Hersam, M.C., 2011, Nanotechnology Research Directions for societal needs in 2020. Summary of international study, 897-919.

Shahabi-Ghahfarrokhi, I., Khodaiyan, F., Mousavi, M. & Yousefi, H., 2015, Preparation of UV-protective kefiran/nano-ZnO nanocomposites: Physical & mechanical properties. International journal of biological macromolecules, 72: 41-46.

Sorrentino, A., Gorrasi, G., & Vittoria, V., 2007, Potential perspectives of bionanocomposites for food packaging applications. Food science & Technology, 18: 84-95.

Tankhiwale, R., Bajpai, S.K., 2012, Preparation, characterization & antibacterial applications of ZnO-nanoparticles coated polyethylene films for food packaging. Colloids & Surfaces Biointerfaces, 90: 16–20.

Yamamoto, O., J. Sawai, M. Hotta, H. Kijima & T. Sasamoto .,1998, Growth inhibition of bacteria by MgO-ZnO solid- solution powders: influence of doping amount of ZnO. Journal of the Ceramic Society of Japan, 106: 1252- 1254.

Zapata, P.A., Tamayo, L., Paez, M., Cerda, E., Azocar, I. & Rabagliatil, F.B., 2011, Nanocomposites based on polyethylene & nanosilver particlesproduced by metallocenic ‘‘in situ’’ polymerization: synthesis,characterization, & antimicrobial behavior. European Polymer Journal, 47(8): 1541–1549.