شماره مدرك
21282
شماره راهنما
2526 دكتري
پديد آورنده
تيموري، زهرا
عنوان
طراحي شناساگر رنگ سنجي بر پايه چارچوبهاي فلز-آلي مس و مس-پروتئين براي تشخيص فساد ماهي
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
فناوري مواد غذايي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
179ص
توصيفگر ها
شناساگر رنگ سنجي , چارچوب فلز–آلي , بيوپليمر , سينتيك جذب , تازگي ماهي
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/12
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
علوم و مهندسي صنايع غذايي
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/13
كد ايرانداك
23259022
چكيده فارسي
بستهبندي هوشمند، با فراهمسازي امكان پايش غيرمخرب كيفيت، نقش مهمي در تشخيص زودهنگام فساد بهويژه در فرآوردههاي دريايي ايفا ميكند. هدف اين پژوهش، ساخت شناساگرهاي رنگسنجي مبتني بر چارچوب فلز–آلي مس (Cu-BTC) و مس-پروتئين (Cu-BTC@SPI) در دو بستر آگار و كاغذ سلولزي جهت شناسايي گازهاي هيدروژن سولفيد و آمونياك حاصل از فساد ماهي در دماي محيط و يخچال است. در مرحله سنتز، محلولCu-BTC و Cu-BTC@SPI به روش رفلاكس تهيه شد و خصوصيات مختلف آنها بررسي شد. نتايج ساختاري نشان دادند كه Cu-BTC و Cu-BTC@SPI در برابر تركيبات گوگردي و نيتروژني حاصل از فساد ماهي دچار تغييرات ساختاري از هشتوجهي به ساختارهاي بزرگتر ششوجهي و ارتورومبيك شدند. علاوه بر اين، Cu-BTC@SPI بهدليل حضور ماتريس پروتئين سويا داراي اندازه ذرات بزرگتر و سطح چينخوردهتر بود. نتايج FTIR تشكيل ساختار و برهمكنش گازهاي فسادزا با مراكز فلزي مس از طريق تغيير نوارهاي O–H/N–H، كربوكسيلات و Cu–O تأييد كرد. نتايج جذب–واجذب نيتروژن نشان داد كه Cu-BTC داراي ساختار ميكروحفرهاي (ايزوترم نوع I) و Cu-BTC@SPI داراي ساختار مزوحفرهاي (ايزوترم نوع IV) است كه پس از مواجهه با گازهاي فسادزا، بهبود برازش لانگموير، كاهش سطح ويژه و حجم حفره در هر دو نمونه ناشي از انسداد نسبي منافذ و غالب شدن جذب در تعداد سايتهاي باقيمانده را تأييد كرد. نتايج طيفسنجي فلورسانس نشان داد كه محلول Cu‑BTC داراي بازده كوانتومي 50 درصد است كه در سامانه Cu‑BTC@SPI به 75 درصد افزايش يافت و هر دو سامانه در حضور گازهاي فسادزا دچار خاموشي فلورسانس از نوع ايستا شدند و ضرايب استرن–والمر بالايي نشان دادند. نتايج UV–Vis نيز كاهش شدت پيكهايπ→π* و n→π* در Cu-BTC و جابجايي جزئي اين پيكها در Cu-BTC@SPIرا تأييد كرد. بررسي ساختار SPI نشان داد كه تشكيل Cu-BTC@SPI موجب كاهش گروههاي سولفيدريل، كربونيل و آمين آزاد، افزايش پيوندهاي سولفيدي و تغييرات ساختاري ناشي از كئورديناسيون با Cu²⁺ ميشود. در مرحله دوم چارچوبهاي فلز-آلي در بستر آگار و كاغذ سلولزي جهت ساخت شناساگر رنگ سنجي تثبيت شدند و خصوصيات مختلف شناساگرمورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد شناساگرهاي حاوي Cu‑BTC@SPI به دليل حضور SPI، پايداري بيشتري در برابر تغييرات pH و جذب رطوبت پايينتر داشته و در شرايط مختلف دمايي نيز عملكرد رنگسنجي آنها با طيف رنگي گستردهتر و حساسيت بالاتري همراه بود. تحليل سينتيكي نشان داد جذب گازها عمدتاً شيميايي بوده و حضور SPI موجب افزايش ثابت سرعت (k₁ و k₂)، ظرفيت تعادلي (qₑ) و نرخ اوليه جذب (α) شد. تغييرات رنگي شناساگرها در برابر غلظتهاي مختلف آمونياك و هيدروژن سولفيد معنيدار بود و پاسخ اختصاصي به اين دو گاز نشان دادند. حضور SPI موجب كاهش زمان پاسخ شد، در حاليكه نوع بستر با تأثير بر نفوذ گاز و انتقال جرم، بر سرعت واكنش اثرگذار بود. پاسخ سريعتر هيدروژن سولفيد به دليل قطبيت و هستهدوستي بيشتر و برهمكنش قويتر با مراكز Cu²⁺ مشاهده شد. در پايش تازگي ماهي، تغييرات رنگي شناساگرها از آبي به قهوهاي تيره در Cu-BTC و از آبي آسماني به زرد طلايي متمايل به نارنجي–قهوهاي در Cu-BTC@SPI همراه با افزايش ΔE و پيشرفت فساد بود؛ بهطوريكه Cu-BTC@SPI به دليل دامنه رنگي گستردهتر، تفكيك مراحل فساد را با دقت بيشتري امكانپذير كرد.
چكيده انگليسي
Intelligent packaging enables non-destructive quality monitoring and early detection of food spoilage, particularly in seafood. This study aimed to develop colorimetric indicators based on a copper-based metal–organic framework (Cu-BTC) and a copper–soy protein isolate composite (Cu-BTC@SPI), immobilized on agar and cellulose paper for detecting hydrogen sulfide (H₂S) and ammonia (NH₃) released during fish spoilage under ambient and refrigerated conditions. Cu-BTC and Cu-BTC@SPI were synthesized via reflux and comprehensively characterized. Structural analyses revealed morphological transformations from octahedral crystals to larger hexahedral and orthorhombic structures following exposure to spoilage-related sulfur- and nitrogen-containing volatiles. SPI incorporation increased particle size and surface wrinkling. FTIR confirmed framework formation and gas interactions with copper active sites through changes in O–H/N–H, carboxylate, and Cu–O vibration bands. Nitrogen adsorption–desorption analysis indicated a microporous structure for Cu-BTC (type I isotherm) and a mesoporous structure for Cu-BTC@SPI (type IV). After gas exposure, both materials showed improved Langmuir fitting and reduced specific surface area and pore volume, suggesting partial pore blockage and adsorption governed by accessible active sites. Fluorescence quantum yield increased from 50% for Cu-BTC to 75% for Cu-BTC@SPI. Both materials exhibited static fluorescence quenching and high Stern–Volmer constants upon gas exposure. UV–Vis analysis revealed decreased π→π* and n→π* absorption intensities in Cu-BTC and a slight spectral shift in Cu-BTC@SPI. SPI characterization showed decreased free sulfhydryl, carbonyl, and amino groups and increased disulfide bonds following composite formation, indicating structural rearrangements associated with Cu²⁺ coordination. In the second stage, both materials were immobilized on agar and cellulose paper to fabricate colorimetric indicators. Cu-BTC@SPI indicators showed greater pH stability, lower moisture absorption, broader color responses, and higher sensitivity across storage temperatures. Kinetic analysis indicated predominantly chemisorptive gas adsorption, with SPI enhancing the rate constants (k₁ and k₂), equilibrium capacity (qₑ), and initial adsorption rate (α). Both indicators responded significantly and selectively to varying NH₃ and H₂S concentrations. SPI reduced response time, while substrate type affected reaction kinetics through gas diffusion and mass transfer. H₂S elicited a faster response, attributed to its polarity, nucleophilicity, and affinity for Cu²⁺ active sites. During fish freshness monitoring, Cu-BTC indicators changed from blue to dark brown, whereas Cu-BTC@SPI indicators transitioned from sky blue to golden yellow and eventually orange-brown. The associated increase in ΔE with spoilage enabled Cu-BTC@SPI indicators to distinguish freshness stages more accurately owing to their broader colorimetric response range.
استاد راهنما
هاجر شكرچي زاده
استاد مشاور
كاظم كرمي
استاد داور
هادي الماسي , محمد ديناري , مهدي كديور