توصيفگر ها :
الكتروريسي بدون نازل , تترادكان , ريزپوشاني , زئين , ژلاتين , سوسيس , سيناميك آلدهيد , نانوالياف
چكيده فارسي :
زئين به‌عنوان يك پروتئين گياهي آب‌گريز تمايل زيادي به تشكيل نانوالياف دارد. سيناميك آلدهيد يك آنتي‌اكسيدان طبيعي است كه به رطوبت، اكسيژن، نور و دماي بالا حساس است. مواد تغييرفاز دهنده (PCM)، توانايي جذب يا آزادسازي انرژي را در فرآيندهاي ذوب و تبلور دارند و اين موضوع سبب مي‌شود آن‌ها توانايي افزايش ذخيره انرژي گرمايي را داشته باشند. در اين تحقيق ابتدا از الكتروريسي بدون نازل براي توليد نانوالياف زئين استفاده شد و سپس الياف توليدشده جهت بهبود ويژگي¬هاي فيلم¬هاي ژلاتيني، ريزپوشاني سيناميك آلدهيد در غلظت¬هاي مختلف (10، 20، 30 و 40%)، استفاده در فرمولاسيون سوسيس و كاهش مصرف نيتريت ، ريزپوشاني تترادكان با دماي تغيير فاز 4-8 درجه سلسيوس در غلظت¬هاي 30، 40 و 50% و استفاده از آن در بسته‌بندي سوسيس جهت حفظ زنجيره سرما طي نوسانات دمايي به كار برده شد. با افزايش غلظت زئين و كاهش ولتاژ اعمال‌شده، قطر نانوالياف زئين بزرگ‌تر شد. ساختار دوم زئين در طول الكتروريسي تغيير نكرد. بررسي آناليز حرارتي، افزايش مهمي در پايداري حرارتي نانوالياف زئين در مقايسه با زئين خالص را نشان داد. نانوالياف تهيه‌شده تحت شرايط بهينه (غلظت زئين 13٪ (وزني/حجمي) و ولتاژ 21 كيلوولت) داراي قطر متوسط 139 ± 334 نانومتر بود. با استفاده از نانوالياف زئين در فيلم¬هاي ژلاتيني، ميزان رطوبت، حلاليت در آب، درصد جذب آب، نفوذپذيري به بخار، افزايش طول در نقطه پارگي و شفافيت كاهش يافت درحالي‌كه ضخامت، مقاومت كششي و مدول الاستيك افزايش يافت. با افزايش غلظت زئين در نانوالياف، افزايش آب‌گريزي فيلم¬هاي ژلاتيني مشاهده شد. در مطالعه ريزپوشاني سيناميك آلدئيد در نانوالياف زئين، با افزايش غلظت سيناميك آلدهيد، ويسكوزيته، هدايت الكتريكي محلول، قطر الياف، راندمان ريزپوشاني، ظرفيت بار گزاري و فعاليت آنتي‌اكسيداني نانوالياف افزايش يافت (05/0> P). بر اساس مورفولوژي نانوالياف، راندمان ريزپوشاني و ظرفيت بار گزاري، تيمار 40٪ سيناميك آلدهيد به‌عنوان بهترين نمونه انتخاب شد. سينتيك رهايش سيناميك آلدهيد بررسي شد و ازنظر رياضي در محيط¬هاي شبيه‌سازي‌شده بزاق، معده، روده و محيط شبيه‌سازي‌شده مواد غذايي (سوسيس) مدل‌سازي شد. بهترين مدل براي محيط معده كوپچا و ريتگرپپاس و براي بزاق و محيط روده كوپچا بود. از نانوالياف زئين حاوي تترادكان و سيناميك آلدهيد براي كاهش نيتريت در سوسيس استفاده شد. داده¬ها نشان داد كه سيناميك آلدهيد ريزپوشاني‌شده داراي اثرات ضد باكتري عليه E. coli O157: H7 و S. aureus PTCC 1337 است و اثر منفي مهمي بر روي پارامترهاي رنگ، ويژگي¬هاي بافتي و حسي سوسيس ندارد. دماي كريستاليزاسيون و آنتالپي ذوب نانوالياف حاوي تترادكان پس از ريزپوشاني، كاهش يافت و درجه فراسردي اندكي افزايش يافت. سوسيس با بسته¬ حاوي نانوالياف تترادكان و نمونه سوسيس كنترل (با بسته¬ معمول) توانست پس از خاموش شدن يخچال به ترتيب حدود 8 و 2 ساعت دماي سرد را در ماده غذايي حفظ كنند. استفاده از تترادكان ريزپوشاني‌شده در بسته‌بندي سوسيس، اثرات مثبتي بر حفظ رنگ، بافت، عدد پراكسيد و مقادير TBA و جلوگيري از رشد اشرشياكلي و استافيلوكوكوس اورئوس داشت.
چكيده انگليسي :
Zein as a hydrophobic plant protein has high tendency to form nanofibers. In this research, needle-less electrospinning with rotating spiked-like spinneret was applied for pilot-scale production of zein nanofibers (in concentration of 11, 13 and 15% W/W) and encapsulating of cinnamic aldehyde as a natural antioxidant and antibacterial agent in different concentrations (10, 20, 30 and 40%) and tetradecane as a phase change material (at concentrations of 30, 40 and 50%). Then produced fibers were used for improvement of properties of sausages and gelatin edible films. With increasing of zein concentration and decreasing applied voltage, the diameters of the zein nanofibers raised. The prepared nanofibers under optimum criteria (zein concentration of 13% (W/V) and voltage of 21 kV) had mean diameter of 334±139 nm were used as scaffolds for gelatin film, encapsulating of cinnamic aldehyde and tetradecane. With applying zein nanofiber in gelatin films, moisture content, water solubility, swelling percentage, vapor permeability, elongation at breaking point and transparency decreased while thickness, tensile strength and elastic modulus increased. An enhancement in hydrophobicity of gelatin films were observed with increasing of zein concentration in nanofiber. Also, with increasing cinnamic aldehyde concentration and tetradecane, viscosity, electrical conductivity of both solutions and diameter, encapsulation efficiency, loading capacity and antioxidant activity of zein nanofiber containing cinnamic aldehyde increased. Based on nanofibers morphology, encapsulation efficiency and loading capacity data, treatments with 40% cinnamic aldehyde and 30% of tetradecane was selected as the optimal samples. FTIR data revealed that the second structure of all nanofibers did not change during needle-less electrospinning. Thermal gravimetric analysis showed an important increase in thermal stability of zein nanofiber in comparison to the pure zein and better protection of encapsulated form of cinnamic aldehyde and tetradecane in comparison to their pure forms. The release kinetics of cinnamic aldehyde were measured and mathematically modeled in saliva, gastric, intestinal and food simulated buffer media. The best models for gastric media were Kopcha and Ritger- Peppas and for saliva and intestinal media was Kopcha. Crystallization temperature and melting enthalpy of nanofibers containing tetradecane reduced and super-cooling degree of PCM increased slightly after encapsulation. Nanofibers containing cinnamic aldehyde were used for reduction of nitrite in sausages. The data showed that encapsulated cinnamic aldehyde had bactericidal effects against E. coli O157:H7 and S. aureus PTCC 1337 and did not have important adverse effect on color, texture profile and sensory characteristics of sausages. Also, nanofibers containing tetradecane were used for sausages packaging to investigate their effect in controlling the cold chain, chemical reaction and bacterial growth. Sausages with packaging containing PCM nanofibers and control one could maintain the cool temperature about 8 and 2 h, respectively, when the refrigerator was turned off. The data showed that using of encapsulated tetradecane in sausages packaging had positive effects on the preserve of color, texture, peroxide and TBA values and inhabitation the growth of Escherichia coli (O157:H7) and Staphylococcus aureus (PTCC 1337).
The results indicated that this novel needle-less electrospinning can be applied for large-scale production of nanofibers and the encapsulated fibers can be used for reducing of nitrite in meat products, increasing the shelf life of perishable food during temperature fluctuations and enhancement of properties of gelatin films.
