16594

1784 دكتري

دكتري

تكنولوژي مواد غذايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

چهارده، [119]ص. : مصور، جدول، نمودار

مهدي كديور، هاجر شكرچي زاده

رافائل پورتا

ميلاد فتحي، آريو امامي فر، محمدرضا مفيد

1400/06/21

كتابنامه

علوم و صنايع غذايي

مهندسي كشاورزي

1400/06/23

2738030

امروزه با توجه به مشكلات زيست محيطي ناشي از پليمرهاي سنتزي، نياز به بسته‌هاي طبيعي زيست تخريب پذير بيشتر احساس مي‌شود. در ميان منابع مختلف، غلات به ويژه بخش ذخيره‌اي پروتئين آن يعني پرولامين¬هاي محلول در اتانول به دليل گستردگي، فراواني و قيمت كم در تهيه بسته¬هاي زيستي داراي اهميت بسيار مي¬باشد. در ميان غلات، چادوار، به دليل عدم وجود محدوديت جهت كشت و مقاومت بسيار بالا به شرايط نامساعد محيطي مي‌تواند يك منبع پروتئيني مناسب جهت تهيه فيلم و پوشش‌هاي پروتئيني در نظر گرفته شود. از طرفي ديگر، ماهيت بسيار آب دوست پروتئين كاربرد بسته‌هاي بر پايه پروتئين را محدود مي‌سازد. بنابراين يكي از راهكارها جهت استفاده از پروتئين‌ها در بسته‌بندي، اصلاح ساختار آن به روش‌هاي مختلف شيميايي و آنزيمي است. هدف از اين پژوهش استفاده از سكالين چاودار به‌عنوان ماده اوليه تهيه فيلم زيست تخريب پذير و افزايش آب‌گريزي آن با سه روش مختلف آسيله نمودن شيميايي با كاپريك‌اسيدكلرايد (CAC)، تشكيل پيوندهاي عرضي دي سولفيدي با روش‌هاي آسيله شدن آنزيمي با N-استيل هموسيستئين‌تيولاكتون (AHTL) در حضور پاپائين و واكنش شيميايي تبديل اسيد آمينه سرين به سيستئين در ساختار سكالين بود. آسيله نمودن شيميايي سكالين با غلظت‌هاي مختلف CAC (2-6 ميلي‌مول) انجام شد و توسط آزمون‌هاي آناليز عنصري و طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه تائيد شد. اصلاح دوم با غلظت‌هاي مختلف AHTL (5/5-1/%0 وزني/حجمي) صورت گرفت و در نهايت واكنش تبديل سرين به سيستئين در شرايط دمايي (50-30 درجه سلسيوس) و غلظت‌هاي مختلف سكالين (6-2 % وزني/حجمي) به‌منظور يافتن سه شرايط برتر واكنش از نظر بيشترين مقدار گروه‌هاي سولفيدريل، پيوندهاي دي‌سولفيدي به علاوه آب‌گريزي سطحي و كمترين حلاليت به روش سطح پاسخ طراحي شد. تشكيل پليمرهاي با وزن مولكولي بالا از طريق پيوندهاي عرضي دي‌سولفيدي در دو واكنش اخير با آزمون‌هاي الكتروفورز ژلي و اندازه گيري قطر ذرات پروتئيني در محلول‌هاي سازنده فيلم بررسي و تائيد شد. بررسي ويژگي‌هاي عملكردي سكالين اصلاح شده بهبود ويژگي‌هاي تشكيل كف و امولسيون و كاهش حلاليت و ظرفيت جذب آب سكالين با هر سه روش را نشان داد كه در اين ميان سكالين آسيله شده با 2 و 6 ميلي مول CAC و نمونه اصلاح شده با 1% AHTL به ترتيب بالاترين ظرفيت تشكيل امولسيون، آب‌گريزي سطحي و ظرفيت تشكل كف را نشان دادند. همچنين، در فيلم‌هاي تهيه شده از سكالين اصلاح شده ويژگي‌هاي ممانعتي و مقاومت به رطوبت افزايش يافت، به‌طوري كه فيلم اصلاح شده با 5/1% AHTL بالاترين زاويه تماس و فيلم‌هاي اصلاح شده با واكنش تبديل سرين به سيستئين كمترين ميزان رطوبت و نرخ تورم را داشتند. در فيلم‌هاي اصلاح شده با CAC شفافيت فيلم افزايش يافت، در حاليكه فيلم‌هاي داراي پيوندهاي عرضي دي سولفيدي نسبت به فيلم كنترل كدرتر بودند. واكنش‌هاي آسيله شدن با CAC و AHTL سبب افزايش مقاومت كششي، مدول الاستيسيته و كشش پذيري فيلم‌ها گرديد، در حاليكه فيلم‌هاي اصلاح شده با تبديل اسيد آمينه سرين به سيستئين سخت و شكننده بودند ولي به‌طور چشمگيري داراي مقاومت كششي و الاستيسيته بالاتري نسبت به فيلم‌هاي اصلاح شده با دو روش ديگر بودند. بررسي ويژگي‌هاي حرارتي فيلم‌ها نشان داد كه دماي انتقال شيشه‌اي در فيلم‌هاي آسيله شده با اسيد چرب و داراي پيوندهاي عرضي دي‌سولفيدي به ترتيب كاهش و افزايش يافت، اما دماي ذوب و پايداري حرارتي همه فيلم‌ها افزايش يافت. تمامي مشاهدات در تطابق با تصاوير ميكروسكوپي و دانسيته فيلم‌ها بودند كه ساختار متراكم، منسجم و بدون منافذ قابل رؤيت در فيلم‌هاي اصلاح شده در مقايسه با فيلم كنترل را نشان دادند و در نهايت نتايج به دست آمده نشان داد كه انجام اصلاح‌هاي ساختاري مي‌تواند پتانسيل سكالين را به عنوان يك افزودني غذايي مانند امولسيفاير و ايجاد كننده كف و جهت توليد فيلم‌هاي مقاوم به رطوبت افزايش دهد.

Secalin (SCL) was chemically and enzymatically modified to prepare less hydrophilic protein-based films suitable for applications in food packaging using different reactions, including chemical acylation with capric acid chloride (CAC), disulfide crosslinking using enzymatic acylation with N-acetyl-DL-homocysteine (AHTL) in the presence of papain and subsequent disulfide cross-linking by the conversation of serine to cysteine residue. The first modification was performed at different CAC concentrations (2–6 mmol/g) and confirmed using elementary and Fourier-transform infrared spectroscopy analyses. The second modification was done at several concentrations of AHTL (0.5-1.5 % w/v). The last reaction was designed using the response surface method at different temperatures (30-50 ℃) and SCL concentrations (2-6% w/v) in the presence of phenylmethane sulfonyl fluoride and sulfur ion to find the highest value of sulfhydryl groups, disulfide bonds and surface hydrophobicity, and the lowest value of SCL solubility. The formation of high molecular weight polymers by disulfide crosslinking was confirmed using SDS-PAGE analyses and zeta-sizer measurement. Modified SCL exhibited improved emulsifying and foaming properties, whereas the derived films showed increased barrier and water resistance properties. Acylation reactions with CAC and AHTL improved mechanical properties, whereas cross-linking reaction by the conversion of serine to cysteine residues decreased the value of elongation at break and increased the values of tensile strength and young’s modulus. Thermal analyses suggested that the glass transition temperature (Tg) of acylated films with CAC decreased while the disulfide cross-linking reactions increased the Tg value. However, the melting temperature (Tm) increased in all reactions. Scanning electron microscopy (SEM) showed a more homogeneous surface and compact structure of the modified films than the control film. These findings indicate that these different modification methods can be used to obtain specifically tailored protein-based films for potential packaging applications.

مهدي كديور، هاجر شكرچي زاده

رافائل پورتا

ميلاد فتحي، آريو امامي فر، محمدرضا مفيد