Influence of Glycerol and Clay Contents on Biodegradability of Corn Starch Nanocomposites

در اين تحقيق، زيست تخريب پذيري نانوكامپوزيتهاي نشاسته ذرت-گليسرول-سديم مونت موريلونيت به روش دفن در خاك براي مدت شش ماه مورد بررسي قرار گرفت. فيلمها به روش تبخير حلال بر اساس روش طرح مركب مركزي ساخته شدند و نتايج با روش سطح پاسخ آناليز گرديد. تاثير فرمولاسيون بر ميزان حلاليت در آب، زاويه تماس و استحكام كششي بررسي گرديد. افزايش سديم مونت موريلونيت، زيست تخريب پذيري را كاهش داده درحاليكه گليسرول باعث افزايش آن مي شود. تاثير ميزان نانوذرات مي تواند مرتبط با برهم كنش هاي بين نانوذرات و نشاسته باشد كه از حمله آنزيمي به سطح بيوپليمر جلوگيري مي كند. به علاوه، فيلمهاي با زاويه تماس بيشتر و حلاليت در آب كمتر زيست تخريب پذيري كمتري نشان دادند. تاثير گليسرول مي تواند بواسطه آبدوستي بيشتر فيلم و خواص مكانيكي ضعيف تر باشد كه باعث افزايش آبكافت آنزيمي نمونه ها مي شود. همچنين ميزان كاهش وزن بواسطه حلاليت در آب نيز يكي از دلايل افزايش تخمين زيست تخريب پذيري مي باشد. با افزايش ميزان گليسرول به عنوان يك عامل نگهدارنده آب، فيلمها مي توانند آب مورد نياز براي فعاليت هاي ميكروبي در اطراف فيلم هاي دفن شده را نگهداري كنند. براساس طيف هاي تبديل فوريه مادون قرمز براي نمونه هاي تخريب شده جزيي، شدت پيك هاي مرتبط با پيوندهاي گليكوزيدي در طول موجهاي 1040 و 1150 كاهش يافته است كه نشان دهنده فعاليت آميلازي توليد شده توسط ميكروارگانيسم هاي خاك مي باشد.

In this study, biodegradation of corn starch/glycerol/Na-MMT nanocomposites by soil burial tests were carried out for up to 6 months. Films were prepared by casting method according to central composite design and response surface methodology was applied for analysis of the results. The effects of formulation on the water solubility, contact angle and tensile strength of starch films were investigated. Increasing in Na-MMT content decreased biodegradability; while presence of glycerol, increased it. The effect of nanoparticles content might have been attributed to interactions between starch and Na-MMT that further prevented enzymatic attack on the biopolymer. In addition, the films with higher initial contact angle and lower water solubility revealed slower biodegradation. The effect of glycerol is debated because higher hydrophilicity and weaker mechanical properties enhanced the amylase attack on the samples. Furthermore, weight loss due to soluble matters caused an increase to account of the biodegradability. By increasing in glycerol amount as a water holding agent, the films could store sufficient water content for microbial activities around the buried samples. According to FTIR spectra for partially biodegraded films, the intensity of the peaks at 1150 and 1040 cm-1 associated with starch glycosidic linkages decreased which indicates the action of alpha-amylase produced by soil microorganisms.