تهيه و ارزيابي بايو نانوكامپوزيت بر پايه نشاسته سيب زميني/ نانو خاك رس/اسانس نعناع فلفلي

Preparation and characterization of bio-nanocomposite based on potato starch/nano-clay/mint essence

در اين تحقيق فيلم­ هاي بايو نانوكامپوزيت حاوي نشاسته سيب­زميني به عنوان پايه فيلم، تقويت شده با اسانس نعناع فلفلي و درصد ثابتي از نانو خاك رس عامل­دار شده با استفاده از روش كاستينگ تهيه شد. تركيب شامل g 3 نشاسته سيب­زميني و 4% وزني مخلوط گليسرول و سوربيتول به نسبت 3 به 1 به عنوان پلاستي­سايزر به همراه 3% وزني نانو خاك رس و اسانس نعناع فلفلي با غلظت­هاي 30-10% حجمي بود. نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت اسانس نعناع فلفلي ويژگي­هاي فيزيكي شامل ميزان حلاليت در آب، ميزان جذب آب و محتواي رطوبت به صورت معني داري (05/0<р) كاهش يافتند. نفوذپذيري نسبت به بخارآب از 03/3 تا 31/7 (6-10×(g/m.s.Pa به صورت معني­داري (05/0<р) افزايش و نفوذپذيري به اكسيژن از 10/6 تا 89/4 (cc-mil/(m2 day كاهش معني­داري (05/0<р) داشت. آزمون­هاي مكانيكي بيانگر آن بود كه با افزايش غلظت اسانس نعناع فلفلي استحكام كششي از 05/10 تا 11/7 (MPa) و مدول يانگ از 09/500 تا 77/200 (MPa) كاهش معني داري داشت و درصد كشيدگي از 0/15 تا 0/36% افزايش يافت. همچنين باعث افزايش ميزان جذب و كاهش ميزان عبور نور به ويژه در بازه UV (nm 400-200) گرديد.فيلم­ها خاصيت ضدميكروبي خوبي عليه باكتري استافيلوكوكوس آرئوس ATCC 25923 از طريق روش فلاسك چرخان از خود نشان دادند. بنابراين افزودن اسانس نعناع فلفلي و نانو خاك رس به فيلم­هاي نشاسته سيب­زميني منجر به بهبود ويژگي­هاي فيزيكي، مكانيكي و ميزان جذب و عبور نور در ناحيه فرابنفش گرديد و اين بايو نانوكامپوزيت­ها توانايي بالايي جهت كاربرد در بسته­ بندي­هاي ضدميكروب دارا مي­باشند.

In this research casting method was used to prepare potato starch based bio-nanocomposite films with nanoclay and mint essence as the reinforcing materials. The composition included potato starch with 40% (w/w of total solid ) of a mixture of the sorbitol/glycerol (weight ratio of 3 to 1as plasticizer) with nanoclay (3% wt.) and mint essence with different concentrations (10-30% vol.). Results showed that by increasing the concentration of mint essence, Physical properties of films were improved. WVP increased (P<0.05) from 3.03 to 7.31 (g/m.s.Pa×10-6) and OP was decreased (P<0.05) from 6.10 to 4.89 cc-mil/(m2 day). Results of mechanical properties showed that by increasing the concentration of mint essence, Tensile strength and modul yang were decreased from 10.05 to 7.11 MPa and 500.09 to 200.77 MPa, and elongation at break increased from 15.0 to 36.0%. The films displayed an excellent antimicrobial activity against Staphylococcus aureus ATCC 25923 was evaluated by the shake flask test. In summary, addition of mint essence and nanoclay improve the Physical and mechanical properties of the potato starch films and this bio-nanocomposites have high potential to be used for antimicrobial food packaging purposes.