بررسي ويژگيهاي فيزيكي و ضد ميكروبي فيلم بيونانوكامپوزيت آلژينات سديم آگار حاوي – نانو نقره و نانو فيبر سلولز

Investigation of the physical and antimicrobial properties of sodium alginate – agar based bionanocomposite film containing nanosilver and cellulose nanofiber

در اين پژوهش، فيلم ضدميكروبي بيونانو كامپوزيت چهارگانه متشكل از آلزينات سديم آگار- نانوفيبر سلولز (CNF)- نانوذرات نقره (Ag) با روش قالب گيري توليد شد و تأثير غلظت CNF (1، 5 و 10٪ وزني) و Ag (0/1 و 0/5 ٪ وزني) بر روي خواص فيزيكي (مكانيكي، حرارتي، بازدارندگي ويژگيهاي ساختاري) و خاصيت ضدميكروبي فيلم مورد ارزيابي قرار گرفت. نفوذپذيري نسبت به بخار آب (WVP) با افزايش ميزان CNF و Ag كاهش يافته و استحكام كششي بيشتر شد. با اين وجود، در غلظت 10٪ CNF، به دليل توده شدن نانوذرات، خواص بازدارندگي و مكانيكي فيلم اندكي تضعيف شد. فيلم حاوي 5٪ CNF و 0/5 ٪ Ag بيشترين استحكام كششي (MPa 23/07) و كمترين g/m.s.Pa) WVP -10 1٫07٪10) را نشان داد. دماي ذوب بيوپليمر با افزودن نانوتقويت كننده ها افزايش يافت اما تأثير CNF در اين افزايش بيشتر از Ag بود. همچنين فيلم هاي حاوي Ag اثر كشندگي در برابر باكتري E.Coli از خود نشان دادند. CNF اين فعاليت ضدميكروبي Ag را كاهش داد كه دليل آن كنترل رهايش نانوذرات Ag بود. بطور كلي، فيلم هاي بيونانو كامپوزيت بدست آمده، بهبود قابل توجهي در خواص مكانيكي، حرارتي و بازدارندگي و ويژگي هاي ضدميكروبي نشان دادند كه مشخص مي كند كه اين نوع فيلم مي تواند گزينه مناسبي براي استفاده بعنوان بسته بندي فعال مواد غذايي باشد.

In this study, antimicrobial quaternary sodium alginate-agar-cellulose nanofiber (CNF)-silver nanoparticles (Ag) bionanocomposite films were prepared by casting method and the effect of CNF (1, 5 and 10% wt) and Ag (0.1 and 0.5% wt) concentrations on the physical (structural, thermal, mechanical and barrier properties) and antimicrobial properties of the bionanocomposites was studied. Water vapor permeability (WVP) of alginate-agar films decreased and mechanical strength increased by increasing CNF and Ag content. However, the water vapor barrier and mechanical properties diminished by increasing of CNF content to 10%, due to the aggregation of nanofibers. The film containing 5% CNF and 0.5% Ag showed the highest tensile strength (23.07 MPa) and lowest WVP (1.07×10-10 g/m.s.Pa). Melting temperature increases by adding CNF, but the effect of CNF is more than Ag. Also, the films containing Ag showed lethal effect against E.coli. CNF, decreased Ag+ antimicrobial activity by controlling the release of Ag nanoparticles. Overall, resulted bionanocomposite film, exhibited significant improvement in barrier, mechanical, thermal and antimicrobial properties that revealed that it could be a good candidate for using as active packaging of foods.