بهبود خصوصيات مكانيكي و ممانعتي فيلم‌هاي زيست تخريب پذير نشاسته سيب زميني با استفاده از نانو ذرات اكسيد روي و كاربرد آن در بسته‌بندي ميوه آلبالو ايراني

Improvement of the Mechanical and Barrier Properties of Potato Starch-based Films using ZnO Nanoparticles & its Application in Iranian Sour Cherry Packaging

ميوه آلبالو پس از برداشت به دليل فساد و تخريب سريع، صادارات محدودي دارد. بسته بندي مناسب موجب افزايش ماندگاري محصول خواهد شد. از سويي ديگر، فيلم­ هاي طبيعي مورد مصرف در بسته­ بندي محصولات غذايي مانند نشاسته، خصوصيات مكانيكي و ممانعتي ضعيفي دارند. بدين منظور استفاده از تركيبات نانو براي بهبود ويژگي ­هاي فيلم ­هاي بر پايه نشاسته پيشنهاد شده است. نانو ذرات اكسيد روي با توجه به خصوصياتي همچون ايمن بودن، دسترسي آسان و قيمت مناسب، مي­تواند به عنوان گزينه­ اي مطمئن براي تقويت فيلم ­هاي بر پايه نشاسته مطرح باشند. هدف از انجام اين پژوهش، طراحي فيلم­ هاي بسته­ بندي جديد بر پايه نشاسته سيب ­زميني كه با تركيب درصدهاي مختلف از نانو ذرات اكسيد روي (4%، 3%، 2%، 1%، 0/5%،0%) تقويت شده و بررسي عملكرد آن بروي شاخص­ هاي كيفي ميوه آلبالوي ايراني مي­باشد. فيلم­هاي حاصل با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، تست­ هاي مكانيكي و نفوذپذيري به بخارآب بررسي شدند. به طور كلي با افزودن نانو ذرات اكسيد روي به بستر فيلم­ هاي بر پايه نشاسته سيب ­زميني، استحكام كششي و مدول الاستيسيته فيلم ­ها به ترتيب از 3/7 تا 4/8 مگاپاسكال و از 63 تا 92 مگاپاسكال افزايش يافت در حاليكه، درصد ازدياد طول و نفوذپذيري نسبت به بخارآب به ترتيب از 26% به 22% و از 7-10×5/7 به 7-10×5/3 (g.Pa-1.h-1.m-1)كاهش يافت. به طور كلي، بررسي­ها نشان داد كه فيلم نشاسته حاوي نانو ذرات اكسيد روي 2% خصوصيات فيزيكي و مكانيكي بهتري نسبت به فيلم ­هاي ديگر دارد و بنابراين به عنوان مناسب ­ترين فيلم، براي ارزيابي تاثيرات نوع بسته ­بندي در حفظ شاخص ­هاي كيفي ميوه آلبالو مورد استفاده قرار گرفت. نتايج حاكي از بالاتر بودن ميزان اسيديته، ماده جامد محلول و سفتي بافت نمونه آلبالوهاي بسته­ بندي شده در فيلم نشاسته سيب زميني/ نانو ذرات اكسيد روي 2% نسبت به نمونه­ ميوه­ هاي بسته­ بندي شده در فيلم نشاسته خالص و فيلم ­هاي پلي­ اتيلن تجاري بودند. در اين مطالعه جهت تحليل آماري از نرم افزار SPSS استفاده شد.

Because of high perishable properties of sour cherry, there is no possibility to export the fruit freshly. Packaging would be one of the efficient factors playing an important role for increasing the shelf-life of the food products. On the other hand, application of natural and eco-friendly materials such as starch in packaging industry seems unfavorable aroused from poor mechanical and barrier properties. To overcome these defects, addition of nanofillers is advised. In this regard, ZnO nanoparticles are a right choice for reinforcement of biopolymers due to their safety, appropriate price and high availability. The objective of this paper is to design a new kind of packaging based on potato starch films reinforced with loading various amounts of ZnO nanoparticles (0, 0.5, 1, 2, 3, 4 wt%) and evaluation its performance on quality parameters of Iranian sour cherry. The resulting films were characterized with FE-SEM(Field Emissionscanning electron microscopy), water vapor permeability(WVP) and mechanical tests. Upon the ZnO nanoparticles content increased, both the tensile strength yield (TS) and Young’s modulus (YM) increased from 3.7 to 4.8 MPa and from 63 to 92 MPa, while elongation at the break point (E(%)) and WVP decreased from 26% to 22% and from 5.7×10-7 to 5.3×10-7 g.Pa-1.h-1.m-1, respectively. The starch bio-film containing 2% ZnO nanoparticles was selected as the best reinforced packaging film for maintaining sour cherry quality parameters. The results showed the better quality of fruits packaged in starch films containing 2% ZnO nanoparticles in comparison with either the samples packaged in nonreinforced starch films, or even in polyethylene (PE) films due to a higher total soluble solids, titrable acidity and firmness. The SPSS software was used for statistical analysis.