منصة الرسائل والاطاريح: تحضير وتوصيف ألياف نانوية بتقنية الغزل الكهربائي مضادة للبكتريا لتطبيقات تغليف المواد الغذائية

الخلاصة

في الوقت الحاضر ، تستخدم المواد البوليمرية على نطاق واسع في تطوير عبوات الطعام. خاصة عند زيادة الطلب على جودة وسلامة الغذاء. لذلك كان من الضروري تطوير استراتيجيات تغليف فعالة لإطالة العمر الافتراضي للأغذية. وفي الوقت نفسه ، ركز مجال التعبئة والتغليف على إنتاج مواد وظيفية قادرة على الوصول إلى مزيد من الحماية مثل تثبيط نمو الكائنات الحية الدقيقة ، ومقاومة الأكسدة ، والاستقرار ضد المخاطر البيئية. باستخدام تقنية جديدة الغزل الكهربائي لذا فإن استخدام طبقة طلاء وظيفي قائم على أساس حيوي على طبقة بوليمرية كمواد لتغليف المواد الغذائية يمكن أن يكون طريقة محتملة لتوفير هذه الحماية للأطعمة. وبذلك كان الهدف الرئيسي في هذه الدراسة الحالية هو استخدام مواد طبيعية صديقة للبيئة ومذيبات غير سامة لغرض الاستدامة وتقليل استهلاك المواد الاصطناعية. وهكذا تم تحضير ثلاثة أجزاء في هذه الأطروحة. يتكون الجزء الأول من استخدام النشا (STA) وصمغ بذور حب الرشاد (CSM) كمصدر جديد للجزيئات الحيوية الكبيرة والبوليمرات الطبيعية التي لفتت الانتباه في تغليف المواد الغذائية كمزيجين منفصلين مع PVA (البولي فينل الكحول) الذي يستخدم كمساعد في القدرة على الغزل الكهربائي . بعد ذلك ، تم دمج المزيجين من (PVA:ST:CSM) في نسب حجميه مختلفة وتم اختيار النسبة الحجمية الافضل (40:30:30) بناءا على أعلى زاوية تماس والتي تعتبر العينة الأساسية لتحضير الجزء الثاني من هذه الدراسة وبعدها تضاف مواد التقويه من الزيوت الأساسية مثل ((زيت المورينجا (MO) ، زيت الهيل (CO) ، زيت برعم القرنفل (CBO) ، زيت الزعتر (TO) ، وزيت الحلبة (FO)) بتركيزات مختلفة (1,5, 10%) بالاضافة الى مسحوق لحاء شجرة الجوز (WB) بنسب وزنية مختلفة (0.3,0.5, 0.7%) وتم فحصها بالمجهر الإلكتروني (FESEM) وفحص قابلية التبلل بالإضافة إلى الاختبارات البيولوجية مثل النشاط المضاد للبكتيريا والنشاط المضاد للأكسدة. وبناءً على هذه النتائج تم اختيار أفضل نسبة من هذه الإضافات والتي تتمثل ب (10%) من الزيوت الأساسية و (0.5%) من مسحوق لحاء شجرة الجوز (WB). واستخدمت هذه النسب لتحضير الجزء الثالث من هذه الدراسة والذي يمثل المزيج النهائي ودُرست الخصائص التركيبية والفيزيائية له وذلك عن طريق اجراء الفحص المجهري الإلكتروني (FESEM) واختبار قابلية البلل وفحص (FTIR) وفحص (DSC) وفحص الخشونة السطحية (AFM) وفحص (UV) وفحص حيود الأشعة السينية (XRD) وفحص الاستقرارية الحرارية (TGA). بالإضافة إلى الاختبارات البيولوجية مثل النشاط المضاد للبكتيريا والنشاط المضاد للأكسدة والنشاط المضاد للفطريات واختبار الشد النانوي. وبينت النتائج زيادة قيمة زاوية التماس (WCA) من (74.049-105.358º) للعينة الأساسية والنهائية على التوالي. بينما زاد متوسط قطر الالياف النانوية من (86.873 - 277.302 nm) وزادت خشونة سطحها اي معامل الخشونة من (159.012- 210.046 nm) للعينة الأساسية والنهائية على التوالي .بالإضافة إلى ذلك ، يتكون شكل العينة النهائية من هياكل متعددة الطبقات يمكن أن تملأ مسام الأغشية ، وبالتالي تؤثر على نفاذية الهواء لحصيرة الالياف النانوية والتي يمكن اعتبارها مجدية لتطبيقات تغليف المواد الغذائية. بينما أظهرت نتائج FTIR وجود تداخل فيزيائي فقط بين المكونات ولم تحدث اي تفاعلات كيميائية. اما بالنسبة للخصائص البيولوجية بينت ان الألياف النانوية للعينة الأساسية لا تمتلك خصائص مضادة للبكتيريا ومضادة للفطريات ، بينما اظهرت الألياف النانوية التي تحتوي على جميع الإضافات نشاطًا مضادًا للبكتيريا حوالي (20%) ضد (S. aureus)و (37%) ضد (E. coli) ونشاطا مضادا للفطريات ضد بكتيريا (candida) حوالي (18%). بالإضافة إلى ذلك ، أدى دمج جميع الإضافات في العينة الأساسية إلى تحسين مضادات الأكسدة للألياف النانوية المتولدة. وكانت كمية تثبيط الألياف النانوية للعينة الاساسية ( 37٪) وزادت إلى (55%) للعينة النهائية. وقد لوحظت زيادة في معامل المرونة من اختبار الشد النانوي أدت الى زيادة قوة الشد وهذه الخصائص الميكانيكية من الخصائص الضرورية للتغليف الفعال للاحتفاظ بشكله تحت تحميل الطعام وأثناء تخزينه. واخيرا تم دراسة توافقية الالياف الناتجة من خلال تعبئة الفواكه والخضروات المختلفة في عبوات بلاستيكية وإغلاقها بواسطة الالياف النانوية للعينة النهائية واخرى بدونها. وابقائها لمدة زمنية محددة والتي تمثلت بعشرة أيام في درجة حرارة الغرفة. بعد هذه الفترة استنتج أن الفواكه والخضروات المغلفة بواسطة الالياف النانوية أظهرت نضارة أفضل مقارنة بتلك التي لا تحتوي على ألياف نانوية. وبالتالي بينت جميع نتائج الاختبارات التي تم إجراؤها ، أن الالياف النانوية النهائية تمتلك ما يكفي من الخواص المورفولوجية والتركيبية والبيولوجية والميكانيكية والفيزيائية لاستخدامها في تغليف المواد الغذائية.