شماره مدرك :
20266
شماره راهنما :
2328 دكتري
پديد آورنده :
وفانيا، بهناز
عنوان :

توليد آئروژل بر پايه پروتئين سفيده تخم¬مرغ و كاربرد آن در بسته¬بندي موادغذايي به عنوان عايق حرارتي

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
مهندسي صنايع غذايي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
هشت، 160ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
آئروژل , بسته بندي , پروتئين سفيده تخم مرغ , صمغ زانتان , عايق حرارتي , هيدروژل
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/02/16
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
علوم و صنايع غذايي
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/02/17
كد ايرانداك :
23115978
چكيده فارسي :
بسياري از محصولات غذايي با ارزش مانند گوشت مرغ بدليل رطوبت و پروتئين بالا، در دماي يخچال از ماندگاري پاييني برخوردار مي¬باشند. بنابراين كنترل زنجيره سرما در حين حمل و نقل و فروش اين نوع محصولات يك امر اجباري براي جلوگيري از ضرر¬هاي اغ قتصادي توليدكنندگان و اطمينان از ايمني و كيفيت غذا براي مصرف¬كنندگان مي¬باشد. براي اين منظور، استفاده از بسته¬بندي¬هاي عايق حرارتي نقش بسيار مهمي را در محافظت از محصولات غذايي در برابر عوامل خارجي به خصوص دما به عنوان يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر بر كنترل كيفيت، ايفا مي¬كند. از جمله مواد عايق پيشرفته آئروژل¬ها هستند كه بدليل تخلخل بالا هدايت حرارتي بسيار كمي دارند. امروزه آئروژل¬ها بر پايه پروتئين، بدليل زيست سازگاري بيشتر مورد توجه قرار گرفته¬اند. پودر سفيده تخم‌مرغ به دليل سهولت حمل و نقل، نگهداري راحت و سازگاري با محيط زيست در مقايسه با تخم‌مرغ‌هاي تازه، در سال‌هاي اخير با افزايش شديد تقاضا در مقياس جهاني روبرو بوده است. با اين حال پودر سفيده تخم¬مرغ هيدراته شده داراي خاصيت انحلال‌پذيري كم و تجمع است كه استفاده از آن را محدود مي¬كند. در اين پژوهش فراصوت با شدت بالا و پلاسماي تخليه سد دي‌الكتريك به عنوان فناوري¬هاي جديد و غيرحرارتي براي اصلاح پروتئين سفيده تخم‌مرغ استفاده گرديدند. آئروژل¬هاي بدست آمده از پروتئين سفيده تخم¬مرغ اندازه منافذ بزرگي دشتند. در نتيجه در اين پژوهش تشكيل كمپلكس¬ از طريق برهمكنش¬هاي الكتروستاتيكي و آبگريز موضوع مورد مطالعه قرار گرفت. در زمينه بهبود خواص آئروژل¬هاي حاصل از كمپلكس¬ها، هيدروكلوئيدها نقش كليدي دارند كه از جمله پركاربردترين¬ها صمغ زانتان مي¬باشد. پروتئين سفيده تخم¬مرغ با استفاده از امواج فراصوت با شدت بالا با توان¬هاي 100، 200 و 300 وات، و پلاسما تخليه سد دي‌الكتريك با شدت¬هاي 16، 18 و 20 كيلوولت اصلاح گرديد. سپس اثرات تيمارها بر تغييرات ساختاري، خواص فيزيكوشيميايي و ويژگي¬هاي عملكردي پروتئين مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. الگوهاي الكتروفورز پروتئين شاهد و تيمار شده نشان داد كه تمامي نمونه‌ها حاوي اووترانسفرين، اوواينهيبيتور و اووآلبومين بودند. طيف‌سنجي رنگ ‌تابي دوراني نشان داد كه تيمارها ساختار دوم پروتئين سفيده‌ تخم‌مرغ را تغيير دادند. درصد مارپيچ آلفا و چرخش بتا كاهش، در حالي كه صفحه بتا و مارپيچ تصادفي افزايش يافتند. در آناليز طيف سنجي فرابنفش شدت پيك‌هاي نمونه‌هاي تيمار شده در نتيجه باز شدن پروتئين و حركت سطحي تيروزين و تريپتوفان، نسبت به نمونه شاهد بيشتر بود. شدت فلورسنس ذاتي پروتئين تيمار شده در نتيجه تغير ساختار سوم، كاهش يافت. براي بررسي گروه‌هاي عاملي پروتئين سفيده تخم‌مرغ قبل و بعد از پيش تيمار، از طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه استفاده شد. با توجه به تغييرات ساختاري كه در پروتئين رخ داد، حلاليت، پتانسيل زتا و آبگريزي سطح افزايش يافت و اندازه ذرات و كشش سطحي كاهش يافت. تغييرات ساختاري و خواص فيزيكوشيميايي منجربه بهبود خواص كف كردن و امولسيون‌كنندگي نمونه¬ها گرديد. پروتئين سفيده تخم¬مرغ تيمار شده با فراصوت در توان 300 وات و پلاسما در شدت 20 كيلو ولت با غلظت 10% به عنوان بهترين نمونه¬ها براي توليد هيدروژل¬هاي دوجزئي با استفاده از صمغ زانتان 5/0% در نسبت هاي مختلف (5:0، 4:1، 3:2، 2:3، 1:4و 0:5) انتخاب شدند. تجزيه و تحليل خواص رئولوژيكي هيدروژل¬ها نشان داد كه تيمارهاي فراصوت و پلاسما ويسكوزيته ظاهري محلول¬ها را كاهش و مدول ذخيره¬اي هيدروژل¬ها را افزايش دادند. علاوه بر اين، تيمارها باعث افزايش ظرفيت نگهداري آب و سفتي نمونه‌ها شدند. اين درحالي بود كه افزايش نسبت صمغ منجربه افزايش ويسكوزيته محلول¬ها، افزايش مدول افت، افزايش ظرفيت نگهداري آب و كاهش سفتي هيدروژل¬ها گرديد. پس از بررسي خواص هيدروژل¬ها، با استفاده از روش خشك¬كن انجمادي آئروژل¬ها بدست آمدند و ويژگي¬هايي نظير دانسيته توده¬اي، دانسيته واقعي، تخلخل، هدايت حرارتي، مقاومت مكانيكي و مورفولوژي آن¬ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در اثر تيمارهاي فراصوت، پلاسما و با افزايش نسبت صمغ زانتان دانسيته، هدايت حرارتي، اندازه منافذ و مدول الاستيسيته كاهش و تخلخل افزايش مي¬يابد. بر اساس تجزيه و تحليل با استفاده از روش سطح پاسخ نمونه پروتئين سفيده تخم¬مرغ تيمار شده با پلاسماي 20كيلوولت و نسبت پروتئين به صمغ 4/6:4/0 به عنوان آئروژل بهينه انتخاب شد و علاوه بر ويژگي¬هاي فيزيكي، مورفولوژيكي و ساختار شيميايي، ويژگي‌هاي جذب بخار آب، سطح ويژه، ميانگين اندازه خلل و فرج، پايداري حرارتي، رفتار حرارتي آن نيز بررسي گرديد.
چكيده انگليسي :
Many valuable food products, such as chicken meat, have a short shelf life at refrigerated temperatures due to their high moisture and protein contents that provide a suitable environment for microbial growth. Therefore, controlling the cold chain during the transportation and sale is critical to prevent economic losses for producers and ensure food safety and quality for consumers. For this purpose, thermal insulation packaging plays a very important role in protecting food products from external factors, especially temperature flactuation, as one of the most important factors affecting product’s quality. One of the advanced insulation materials is aerogel. The main reason for the low thermal conductivity of these nanomaterials is their porous structure. The pores in their structure prevent continuous heat transfer. Nowadays, protein-based aerogels have received more attention due to their biocompatibility, biodegradability, and non-toxicity. Egg white powder (EWP) possesses a high demand globally due to its ease of transportation and convenient storage compared to fresh eggs. However, hydrated EWP has low solubility and shows aggregation, which limits its application. Therefore, high-intensity ultrasound (HIUS) and dielectric barrier discharge (DBD) plasma were used as new, non-thermal technologies to modify EWP. Aerogels obtained from egg white protein were flat with large pore sizes and were brittle. Therefore, in this study, the formation of complexes through electrostatic and hydrophobic interactions was studied. The resulting complexes have potentially better performance such as rheology, gelation, and interfacial properties compared to the protein and polysaccharide alone. EWP was modified using HIUS with powers of 100, 200, and 300 W, and DBD plasma with intensities of 16, 18, and 20 kV. Then, the effects of the treatments on structural changes, physicochemical properties, and functional characteristics of the protein were analyzed. The results showed that the treatments increased the surface hydrophobicity and zeta potential and significantly reduced the particle size and surface tension (P < 0.05). The structural changes and physicochemical properties led to improved foaming and emulsifying properties of the samples. Egg white protein treated with ultrasound at 300 W and plasma at 20 kV with a concentration of 10% were selected as the best samples for the production of binary hydrogels using 0.5% xanthan gum in different ratios (0:5, 4:1, 3:2, 2:3, 1:4 and 0:5). Analysis of the rheological properties of the hydrogels showed that ultrasound and plasma treatments reduced the apparent viscosity of the solutions and increased the storage modulus of the hydrogels. In addition, the treatments increased the water holding capacity and stiffness of the samples. Increasing the gum ratio led to an increase in the viscosity of the solutions, an increase in the loss modulus, an increase in the water holding capacity, and a decrease in the stiffness of the hydrogels. After examining the properties of hydrogels, aerogels were obtained using the freeze-drying method, and their properties such as bulk density, true density, porosity, thermal conductivity, mechanical strength, and morphology were investigated. The results showed that due to ultrasound, plasma, and increasing the ratio of xanthan gum, density, thermal conductivity, pore size, and elastic modulus decrease, and porosity increases. Based on the analysis using the response surface method, an egg white protein sample treated with 20 kV plasma and a protein-to-gum ratio of 0.4:6.6 was selected as the optimal aerogel and in addition to physical, morphological, and chemical structure properties, water vapor absorption properties, specific surface area, average pore size, thermal stability, and thermal properties were also investigated.
استاد راهنما :
ميلاد فتحي
استاد مشاور :
عليرضا علافچيان
استاد داور :
بابك قنبرزاده , محمد ديناري , هاجر شكرچي زاده
لينک به اين مدرک :

بازگشت