مروري بر روش هاي اصلاح خصوصيات آب دوستي بيوپليمر نشاسته به عنوان ماده زيست تخريب پذير در بسته بندي مواد غذايي

A Review of the Methods for Modification of Hydrophilic Properties of Starch Based Biopolymers as a Biodegradable Food Packaging Material

امروزه بخش مهمي از مواد مورد استفاده در صنعت بسته‌بندي مواد غذايي، از مشتقات نفتي است. اين مسئله باعث آلودگي‌هاي زيست‌محيطي فراواني در جهان شده است. يكي از راهكارهاي پيشنهادي براي مقابله با اين مشكل، استفاده از فيلم‌هاي خوراكي و زيست‌تخريب‌پذير، به‌عنوان جايگزين مناسبي براي پليمرهاي غيرقابل تجزيه نفتي است. در ميان منابع طبيعي مورد استفاده در صنعت بسته‌بندي مواد غذايي،نشاسته به‌عنوان ماده دوستدار محيط‌زيست شناخته مي‌شود. نشاسته به علت قابليت تشكيل فيلم، دسترسي آسان، تجديدپذيري و قيمت مناسب سبب شده تا به‌عنوان يك بيوپليمر زيستي مورد پژوهش قرار گيرد؛ امّا معايبي همچون، خاصيت آب‌دوستي شديد و خواص مكانيكي ضعيف، استفاده صنعتي از اين ماده باارزش را محدود ساخته است. وجود گروه‌هاي هيدروكسيل در سطح زنجيره‌هاي نشاسته، موجب ايجاد پيوند هيدروژني بين اين پلي‌ساكاريد و آب شده است. همچنين وجود فضاي خالي زياد، در ميان زنجيره‌هاي نشاسته سبب شده است تا مولكول‌هاي آب بتوانند به‌راحتي از اين فضا عبور كنند. امروزه تحقيقات گسترده‌اي جهت كاهش خاصيت آب‌دوستي نشاسته انجام‌شده است؛ كه مي‌توان به اصلاح ژنتيكي، آنزيمي، شيميايي(استريفيكاسيون، استيلاسيون، فسفريلاسيون)، استفاده از نانوذرّات در ماتريس پليمر، تركيب نشاسته با ليپيدها و ساير بيوپليمرها اشاره كرد. اساس‌كار اغلب روش­هاي آب‌گريزكننده، مهاركردن گروه‌هاي هيدروكسيل نشاسته به شيوه­ هاي مختلف است. از جمله روش‌هاي مهار كردن گروه­هاي آب‌دوست نشاسته مي‌توان به تشكيل پيوندهاي استري بين زنجيره­ هاي نشاسته و مواد آب­ گريزكننده، تشكيل امولسيون توسط اسيد چرب و پركردن خلل و فرج موجود در شبكه پلي‌ساكاريدي توسط نانو ذرّات را نام برد.

Today, an important part of the materials used in the food packaging industry is oil derivatives. This has caused much environmental pollution in the world. One of the proposed solutions to tackle this problem is the use of edible and biodegradable films as a good alternative to non-degradable polymers. Starch is being studied for its ability to form film, availability, renewability and low cost as a bio-polymer, but disadvantages such as high hydrophilic properties and poor mechanical properties limit the industrial use of this highly valued material. The presence of hydroxyl groups in the starch chains creates a hydrogen bond between the polysaccharide and water. Also, there is a lot of free space in the starch chains, so that molecules of water can easily pass through this space. Today, many researches has been done to reduce hydrophilic properties of starch using genetically modification, enzymatic, chemical (esterification, acetylation, phosphorylation) the use of nanoparticles in the polymer matrix, starch composition with lipids, and other biopolymers. Most of the methods are based on inhibition of starch hydroxyl groups in various ways. One of the methods for inhibiting the starch hydrophilic groups is the esterification of starch chains with hydrophobic agents, the formation of emulsions by fatty acids, and the filling of pores in the polysaccharide network by nanoparticles.