۱۹۶۲۷پ
per
ارزیابی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و تأثیر ضدمیکروبی فیلم نانوبیوکامپوزیت کفیران - کربوکسی متیل سلولز حاوی نانوذرات اکسید مس و روغن اسانسی مرزه خوزستانی روی استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیاکلی
Evaluation of physicochemical properties and antimicrobial effect of kefiran- carboxymethyl cellulose nanobiocomposite film containing copper oxide nanoparticles and Satureja khuzestanica essential oil on Staphylococcus aureus and Escherichia coli
/سیده مریم هاشمی نیا
: کشاورزی
، ۱۳۹۷
، میرزائی
چاپی - الکترونیکی
دکتری
علوم و صنایع غذایی گرایش میکروبیولوژی مواد غذایی
۱۳۹۷/۰۶/۱۷
تبریز
هدف از این پژوهش، تولید فیلم‌صهای نانوبیوکامپوزیتی بر پایه کفیران - کربوکسی‌صمتیل‌صسلولز و بررسی اثر افزودن نانوذرات اکسید مس در مقادیر۰،۱ ، ۵/۱ و ۲ درصد و اسانس مرزه خوزستانی در غلظت‌صهای۰ ،۱ ، ۵/۱ و ۲ درصد و همچنین، تأثیر متقابل نانوذرات و اسانس بر ویژگی‌صهای فیزیکی، مکانیکی، مورفولوژیکی، نوری، رنگی، حرارتی - مکانیکی دینامیکی و ضدباکتریایی بود .نتایج نشان داد که افزایش غلظت نانوذرات اکسید مس در فیلم‌صهای کفیران - کربوکسی‌صمتیل‌صسلولز موجب افزایش زاویه تماس و میزان استحکام کششی نهایی و کاهش میزان نفوذپذیری نسبت به بخار آب و مقدار ازدیاد طول تا نقطه شکست گردید .همچنین، با افزایش غلظت نانوذرات، فاکتورهای رنگی و درصد عبور پرتوهای نور در محدوده مرئی و فرابنفش بهبود پیدا کرد .علاوه بر این، اتصالات هیدروژنی بین ماتریکس پلیمر و نانوذرات اکسید مس با استفاده از طیف‌صسنجی مادون قرمز مشاهده گردید .نتایج حاصل از آزمون آنالیز حرارتی - مکانیکی دینامیکی هم نشان از افزایش میزان مدول ذخیره و دمای انتقال شیشه‌صای در فیلم‌صهای حاوی نانوذرات اکسید مس داشت .همچنین، یکنواختی پخش نانوذرات اکسید مس در بستر پلیمر توسط آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی ملاحظه شد .نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نیز حاکی از حفظ ساختار بلوری نانوذرات اکسید مس در بستر پلیمر بود .همچنین، نانوبیوکامپوزیت‌صهای کفیران - کربوکسی‌صمتیل‌صسلولز حاوی نانوذرات اکسید مس اثر بازدارندگی در مقابل دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی از خود نشان دادند .در طرف دیگر، نتایج حاصل از آزمون ویژگی‌صهای مکانیکی نشان داد که افزایش غلظت اسانس مرزه خوزستانی، موجب افزایش استحکام کششی نهایی و کاهش مقدار ازدیاد طول تا نقطه شکست گردید .علاوه بر این، افزایش غلظت اسانس موجب افزایش زاویه تماس، کاهش محتوای رطوبت، کاهش میزان نفوذپذیری نسبت به بخار آب و تغییر معنی‌صدار در فاکتورهای رنگی و درصد عبور پرتوهای نور در محدوده مرئی و فرابنفش شد .طیف‌صسنجی مادون قرمز، شکل‌صگیری اتصالات هیدروژنی بین ماتریکس پلیمر و اسانس را نشان داد .همچنین، آزمون میکروسکوپ الکترونی، ساختار سطحی فیلم‌صهای حاوی اسانس را همگن و بدون تخلخل نشان داد .افزایش میزان مدول ذخیره و دمای انتقال شیشه‌صای در فیلم‌صهای حاوی اسانس توسط آزمون آنالیز حرارتی - مکانیکی دینامیکی مشاهده شد .علاوه بر این، افزودن اسانس به فیلم کفیران - کربوکسی‌صمتیل‌صسلولز موجب افزایش معنی‌صدار ویژگی آنتی‌صاکسیدانی و محتوای ترکیبات فنلی نسبت به فیلم شاهد گردید .نهایتا، نتایج ارزیابی ویژگی ضدمیکروبی فیلم‌صهای حاوی اسانس حاکی از اثر بازدارندگی آن‌صها در مقابل دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی بود .در نهایت، نتایج نشان داد که استفاده همزمان از نانوذرات و اسانس اثر قابل توجهی بر بهبود ویژگی‌صهای فیزیکی و مکانیکی فیلم‌صها داشت که این امر علاوه بر ماهیت نانوذرات و اسانس، ناشی از شکل‌صگیری میانکنش‌صهای هیدروژنی بین آن‌صها و ماتریکس بیوپلیمر بود که توسط طیف‌صسنجی مادون قرمز تایید شد .علاوه بر این، استفاده همزمان از دو ترکیب نانوذرات و اسانس علاوه بر تأثیر سینرژیستی بر ویژگی‌صهای آنتی‌صاکسیدانی و ضدمیکروبی، موجب تغییر معنی‌صدار فاکتورهای رنگی و درصد عبور پرتوهای نور در محدوده نور مرئی و فرابنفش شد .نتایج حاصل از آزمون آنالیز حرارتی - مکانیکی دینامیکی نشان داد که فیلم‌صهای حاوی ترکیب همزمان نانوذرات و اسانس بالاترین میزان مدول ذخیره و دمای انتقال شیشه‌صای را داشتند .همچنین، نتایج به دست آمده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که حضور همزمان نانوذرات و اسانس در فیلم‌صها با ماتریکس بیوپلیمر سازگار بوده و به خوبی در آن پراکنده شدند .افزودن همزمان نانوذرات اکسید مس و اسانس مرزه خوزستانی در فیلم‌صها هم باعث تشدید ویژگی ضدباکتریایی علیه هر دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی شد .در مجموع، نتایج نشان داد که فیلم‌صهای نانوبیوصکامپوزیت حاوی ترکیب همزمان نانوذرات و اسانس با توجه به داشتن کدورت بالا) برای جلوگیری از اکسیداسیون (و ویژگی‌صهای ضدمیکروبی ممکن است جهت کاربرد در بسته‌صبندی مواد غذایی دارای پتانسیل باشند
The aim of this study was to produce nanobiocomposite films based on kefiran-carboxymethyl cellulose and investigate effects of adding 1, 1.5 and 2 copper oxide nanoparticles (CuONPs) and 1, 1.5 and 2 Satureja Khuzestanica essential oil as well as interactive effects of the nanoparticles and essential oil on physical, mechanical, morphological, optical, color, dynamic mechanical thermal and antimicrobial properties. Results showed that an increase in CuONPs concentration in the kefiran-carboxymethyl cellulose films increased contact angle and ultimate tensile strength and decreased water vapor permeability and elongation at break. Also, increased nanoparticle concentration improved color parameters and percentage of light transmission in the visible and ultraviolet range. In addition, hydrogen bonds between polymer matrix and CuONPs were observed using Fourier transform infrared spectroscopy. Dynamic mechanical thermal analysis showed an increase in storage modulus and glass transition temperature of the nanobiocomposite films. Furthermore, CuONPs were observed to be uniformly distributed across polymer matrix using scanning electron microscopy. X-ray diffraction analysis indicated that CuONPs maintained their crystalline structure on polymer matrix. Moreover, the kefiran-carboxymethyl cellulose nanobiocomposites containing CuONPs exhibited inhibitory effects against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria. On the other hand, results obtained from mechanical properties test indicated that increase in the concentration of the essential oil increased ultimate tensile strength and decreased elongation at break. Furthermore, increase in the concentration of the essential oil increased the contact angle, but decreased moisture content and water vapor permeability. It also significantly altered color parameters and the percentage of light transmission in the visible and ultraviolet range. Fourier transform infrared spectroscopy revealed the formation of hydrogen bonds between polymer matrix and essential oil. Also, scanning electron microscopy showed that the surface structures of films incorporated with essential oil were homogeneous, without porosity. Increase in storage modulus and glass transmission temperature in films incorporated with essential oil was observed through dynamic mechanical thermal analysis. Moreover, addition of essential oil to kefiran-carboxymethyl cellulose based film resulted in significant increase in antioxidant properties and phenolic compounds content, compared to the control film. Ultimately, results obtained from evaluation of antimicrobial characteristics of films indicated their inhibitory effects against and Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria. Finally, results showed that the simultaneous use of the nanoparticles and essential oil had a significant effect on the improvement of the physical and mechanical properties of the films. This, in addition to the nature of the nanoparticles and essential oil, was the result of the formation of hydrogen bonds between them and the biopolymer matrix confirmed by the Fourier transform infrared spectroscopy. In addition, simultaneous use of the nanoparticles and essential oil, in addition to synergistic effects on antioxidant and antimicrobial properties, significantly changed the color parameters and the percentage of light transmission in the visible and ultraviolet range. The results of dynamic mechanical thermal analysis showed that films containing the combined composition of nanoparticles and essential oil had the highest storage modulus and glass transition temperature. Also, the results obtained from the scanning electron microscopy images illustrated that the simultaneous presence of nanoparticles and essential oil in the films was compatible with the biopolymer matrix and scattered well. Simultaneous addition of copper oxide nanoparticles and Satureja Khuzestanica essential oil in films also intensified the antibacterial properties against both bacteria of Staphylococcus aureus and Escherichia coli. In sum, results demonstrated that nanobiocomposite films containing both the nanoparticles and essential oil, due to their higher opacity (to suppress oxidation) and antimicrobial properties, may have a potential for use in food packaging
Evaluation of physicochemical properties and antimicrobial effect of kefiran- carboxymethyl cellulose nanobiocomposite film containing copper oxide nanoparticles and Satureja khuzestanica essential oil on Staphylococcus aureus and Escherichia coli
هاشمی نیا، سیده مریم
Hasheminya, Seyedeh-Maryam
رضایی مکرم، رضا، استاد راهنما
قنبرزاده، بابک، استاد راهنما
همیشه‌کار، حامد، استاد مشاور
صمدی‌کفیل، حسین، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
