توصيفگر ها :
شناساگر رنگ سنجي , نانوذره , رزونانس پلاسمون سطحي موضعي , آگار , ماهي , موز
چكيده فارسي :
توسعه بسته بندي هوشمند، جهت تعيين فساد مواد غذايي مختلف با استفاده از تركيبات با حساسيت بالا، انتخاب پذير، در دسترس با
پاسخدهي سريع، غير قابل بازگشت و بدون نياز به ابزار خاص بسيار اهميت دارد. هدف از اين پژوهش ساخت شناساگرهاي رنگ
سنجي جهت استفاده در بسته بندي هوشمند با استفاده از نانوذرات درتعيين فساد ماهي و رسيدگي ميوه موز بود. ابتدا محلول كلوئيدي
كمپلكس نانوذرات مس و آلومينيوم با نقاط كوانتومي دوپ شده با نيتروژن با استفاده از روش هيدروترمال و همچنين نانوذرات آهن
با استفاده از روش احياي شيميايي سنتز شد و خصوصيات شيميايي مختلف محلولها زمانيكه در معرض گاز هيدروژن سولفيد
حاصل از فساد ماهي و اتيلن حاصل از رسيدگي موز قرار گرفتند بررسي شد. بر اساس نتايج به دست آمده گاز هيدروژن سولفيد و
اتيلن قابليت تجمع نانوذرات و رسوب آن ها، تغيير ضريب شكست و ضريب دي الكتريك و متعاقبا تغيير مكان طيف رزونانس
پلاسمون سطحي موضعي و خاموش كردن فلورسنس را داشتند. در مرحله دوم محلول هاي نانوذرات در بستر فيلم آگار جهت
ساخت شناساگر رنگ سنجي حاوي نانوذرات تثبيت شدند. خصوصيات مختلف فيزيكي، شيميايي مورد بررسي قرار گرفت. بعضي
از مهم ترين نتايج به دست آمده شامل مقاومت به تغيير pH ، خاصيت مهاركنندگي باكتري، ارزيابي تغييرات رنگ شناساگرها در
غلظتهاي محتلف گاز هيدروژن سولفيد و اتيلن و همچنين قابليت انتخاب پذيري شناساگر حاوي نانوذرات نسبت به گاز هيدروژن
سولفيد و اتيلن و در نهايت قابليت گزينش پذيري اين دو گاز در حضور ساير گازهاي مداخله كننده است. نتايج بررسي نشان داد
كه فيلمهاي شناساگر حاوي نانوذرات نسبت به تغييرات pH مقاوم بودند كه قابليت استفاده آن ها را در انواع مواد غذايي مختلف
فراهم ميكند. بررسي مهاجرت نانوذرات از بستر آگار در دو محيط آ بي و روغني نشان داد كه ميزان مهاجرت به طور معنيداري در
محيط آبي در شناساگر حاوي نانوذرات مس ، آلومينيوم و آهن ،(%1/95 %2/20 و %50/54) كمتر از محيط روغني ،(30/17 %53/75
و %53/76) است. اثر غلظت هاي مختلف گاز هيدروژن سولفيد و اتيلن بر تغيير رنگ شناساگرها معنيدار بود، اما ميزان پاسخ دهي
شناساگرهاي حاوي نانوذرات مختلف نسبت به اين دو گاز متفاوت بود. به طوري كه كمترين حد قابل تشخيص و كمترين حد قابل
اندازه گيري به ترتيب در شناساگر حاوي نانوذرات مس(10/57و /03 32) ميكرومولار، آلومينيوم( 12/93 و 39/20) ميلي مولار و
آهن (27/59 و 83/61) ميلي مولار در برابر گاز هيدروژن سولفيد و در برابر گاز اتيلن كمترين حد قابل تشخيص به ترتيب ،(9/94
3/96 و /14 72) ميكرومولار و كمترين حد قابل اندازه گيري ،(30/12 12/01 و 218/619) ميكرومولار بود. همچنين شناساگرحاوي
نانوذرات قابليت پاسخگويي و شناسايي تنها به گاز هيدروژن سولفيد و گاز اتيلن را در ميان گازهاي احتمالي حاصل از فساد ماهي و
رسيدگي و موز را داشتند. در مرحله بعد تغييرات رنگ شناساگر حاوي نانوذرات در برابر فسادماهي در دماي يخچال و رسيدگي
موز در دماي محيط و يخچال ارزيابي شد و درنهايت طيف مادون قرمز تبديل فوريه و طيف سنجي فوتوالكترون پرتو ايكس ارزيابي
شد. نتايج اين دو طيف ايجاد پيوند بين نانوذرات و گروه هاي سولفيدي در گاز هيدروژن سولفيد و كربن و هيدروژن موجود در گاز
اتيلن را نشان داد. در آخرين مرحله خصوصيات فيزيكي و شيميايي ماهي و موز در اثر نگهداري بررسي شد. نتايج تغييرات
خصوصيات فيزيكوشيميايي ماهي و موز در طي نگهداري با نتايج حاصل از تغيير رنگ شناساگرهاي حاوي نانوذرات همخواني
داشت. به طوري كه شناساگرهاي رنگ سنجي نانوذرات طراحي شده توانستند به خوبي با تغيير رنگ مطلوب ميزان فساد و درجه
رسيدگي ماهي و موز را شناسايي كنند.
چكيده انگليسي :
The development of intelligent packaging plays a crucial role in determining the spoilage of various foods through
highly sensitive, selectable, and fast methods that are irreversible and don't require special tools. The aim of this
research was to make colorimetric indicators for use in intelligent packaging by using nanoparticles to determine
fish spoilage and banana fruit ripening. First, a colloidal solution of copper and aluminum nanoparticles complex
with nitrogen-doped quantum dots was made using the hydrothermal method. Iron nanoparticles were also made
using the chemical reduction method. The chemical properties of the solutions were studied when they were
exposed to hydrogen sulfide gas from fish spoilage and ethylene gas from bananas ripening. Based on the results
obtained, hydrogen sulfide and ethylene gas had the ability to aggregate nanoparticles and precipitate them, change
the refractive index and dielectric coefficient, and subsequently change the local surface plasmon resonance
spectrum and quench fluorescence. In the second step, the nanoparticle solutions were stabilized on an agar film
substrate to make a colorimetric indicator containing nanoparticles. Various physical and chemical properties were
investigated. Some of the most important results obtained included resistance to pH changes, migration, evaluation
of color changes of indicators at different concentrations of hydrogen sulfide and ethylene gas, as well as the
selectivity of the indicator containing nanoparticles towards hydrogen sulfide and ethylene gas, and finally the
selectivity of these two gases in the presence of other interfering gases. The results of the study showed that the
indicator films containing nanoparticles were resistant to pH changes, which provides their use in various types of
food. The study of the migration of nanoparticles from the agar bed in two aqueous and oily environments showed
that the migration rate was significantly lower in the aqueous environment than in the oily environment. The effect
of different concentrations of hydrogen sulfide and ethylene gas on the color change of the indicators was
significant, but the response rate of indicators containing different nanoparticles towards these two gases was
different. Also, the indicator-containing nanoparticles were able to respond to and identify only hydrogen sulfide
gas and ethylene gas among the possible gases resulting from fish spoilage and banana ripening. In the next stage,
the color changes of the nanoparticle-containing indicator against fish spoilage at refrigerator temperatures and
banana ripening at ambient and refrigerator temperatures were evaluated. Finally, Fourier transform infrared
spectrum and X-ray photoelectron spectroscopy were evaluated. In hydrogen sulfide gas, nanoparticles formed
bonds with sulfide groups. In ethylene gas, they formed bonds with carbon and hydrogen. In the last stage, the
physical and chemical properties of fish and bananas were examined due to storage. The results of the changes in
the physicochemical properties of fish and bananas during storage were consistent with the results of the color
change of the indicators containing nanoparticles. Therefore, the designed nanoparticle colorimetric indicators
effectively identified the degree of spoilage and ripeness of fish and bananas, achieving the desired color change .