تاثیر کیتوزان بر ویژگی های فیلم میکروفیبریل سلولز (mfc ) مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی

سابقه و هدف: امروزه، بسته‌بندی ایمن مواد غذایی برای مصرف‌کنندگان اهمیت زیادی دارد؛ زیرا به‌طور مستقیم با سلامت افراد در ارتباط است. مسائل زیست‌محیطی نیز بیش از پیش در تولید بسته‌بندی مواد غذایی اهمیت یافته است. مواد پلاستیکی تهیه شده از بسپارهای فسیلی باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند. به‌همین دلیل، استفاده از بسپارهای سبز (دوست‌دار محیط زیست) به‌عنوان جایگزین مناسب بسپارهای فسیلی در صنعت بسته‌بندی به‌سرعت در حال افزایش است. میکروفیبریل‌سلولز به‌عنوان یک ماده دوست‌دار محیط زیست، برخی از ویژگی‌های مورد نیاز بسته‌بندی فعال مواد غذایی از قبیل نفوذپذیری کم در برابر اکسیژن و مقاومت کششی زیاد را دارد. کیتوزان نیز ماده‌ای زیست‌تخریب‌پذیر است که اثر آنتی‌اکسیدانی و آنتی‌باکتریال آن اخیراً در بسته‌بندی مواد غذایی مورد توجه قرار گرفته ‌است. این تحقیق با هدف بررسی اثر افزودن کیتوزان بر ویژگی‌های فیلم mfc مورد استفاده در بسته‌بندی مواد غذایی انجام شده است.مواد و روش‌ها: در ابتدا خمیر کاغذ رنگ‌بری شده اکالیپتوس با استفاده از دستگاه سوپرآسیاب دیسکی به mfc با درصد خشکی 3 درصد تبدیل شد. برای تهیه ژل نشاسته، مقدار 40 گرم نشاسته به 1000 میلی‌لیتر آب اضافه و حرارت‌دهی گردید. سپس، ژل نشاسته با نسبت 40 به 60 درصد به خمیر کاغذ اکالیپتوس رنگ‌بری شده اضافه و پس از عبور از دستگاه سوپرآسیاب دیسکی، ژل به‌دست آمده در یخچال نگهداری شد. یک گرم کیتوزان در 100 میلی‌لیتر استیک‌اسید 5/1 مولار به‌مدت 24 ساعت هم‌زده شد و سپس به خمیر کاغذ رنگ‌بری شده اکالیپتوس اضافه و از دستگاه سوپرآسیاب دیسکی عبور داده شد. گلیسرول نیز به‌عنوان عامل نرم‌کننده به ژل‌ها اضافه گردید. پس از تهیه فیلم‌ها با ترکیبات مختلف به روش قالب‌گیری، آزمون‌های آنتی‌اکسیدان، آنتی‌باکتریال، مقاومت کششی، میزان عبور اکسیژن، بخار آب و بررسی ریخت‌شناسی با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (fe-sem) و طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) انجام شد. یافته‌ها: نتایج آزمون آنتی‌اکسیدان به دو روش احیاء رادیکال آزاد (dpph) و ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ ﻣﻬﺎرﮐﻨﻨﺪﮔﯽ رادﯾﮑﺎل (abts) نشان داد که فیلم‌های حاوی کیتوزان قدرت مهارکنندگی رادیکال‌های آزاد را دارند. همچنین، فیلم‌های حاوی این ماده در برابر دو باکتری گرم منفی و گرم مثبت اشرشیا کولای و استافیلوکوکوس اورئوس اثر بازدارندگی معنی‌داری داشتند. مقاومت کششی فیلم‌های mfc خالص نسبت به فیلم‌های دیگر بیش‌تر بود و فیلم‌های حاوی کیتوزان و نشاسته مقاومت کششی کم‌تری نسبت به فیلم mfc خالص داشتند.افزودن گلیسرول نیز به فیلم‌ها باعث کاهش قابل توجه و معنی‌دار مقاومت کششی شد. میزان عبور اکسیژن و بخار آب نیز در فیلم‌ mfc خالص از دیگر فیلم‌ها کم‌تر بود. فیلم‌های حاوی کیتوزان، نشاسته و به‌ویژه گلیسرول میزان عبور اکسیژن و بخار آب بیش‌تری داشتند.نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که فیلم mfc/کیتوزان یک فیلم با ویژگی فعال است و می‌توان فیلم‌های بسته‌بندی مواد غذایی فعال دوست‌دار محیط زیست را با استفاده از این مواد تهیه نمود.

the effect of chitosan on the properties of microfibrillated cellulose (mfc) film used in food packaging

background and objectives: in today's society, ensuring safe food packaging holds paramount importance for consumers due to its direct impact on human health. additionally, environmental concerns have gained significant prominence in food packaging production. the utilization of plastic materials derived from fossil polymers has resulted in environmental pollution. consequently, there has been a rapid increase in the adoption of green polymers, which serve as suitable alternatives to fossil polymers in the packaging industry. one such eco-friendly material is micro fibrillated cellulose (mfc), possessing essential characteristics for active food packaging, including low oxygen permeability and high tensile strength. furthermore, chitosan, a biodegradable material, has recently garnered attention for its antioxidant and antibacterial properties, making it an attractive choice for food packaging applications. thus, this study aims to explore the impact of incorporating chitosan into mfc films used for food packaging, to assess its effect on film properties.materials and methods: initially, the bleached eucalyptus pulp was processed into mfc with a consistency of 3% using a super disc grinder. to prepare the starch, 40 grams of starch were mixed with 1000 ml of water and heated to form a starch gel. subsequently, the starch gel was added to the bleached eucalyptus pulp in a ratio of 40 to 60%, and the mixture was passed through the super disc grinder. the resulting gel was then stored in the refrigerator. in a separate step, one gram of chitosan was stirred in 100 ml of 1.5 m acetic acid for 24 h. after preparation, the chitosan solution was added to the bleached eucalyptus pulp and processed using the super disc grinder. glycerol was incorporated into the gels as a plasticizing agent. following the casting method, films with different compound compositions were prepared. these films underwent various tests, including antioxidant and antibacterial assessments, tensile strength evaluations, measurements of oxygen and water vapor transmission rates (wvtr), and morphological examinations using a field emission scanning electron microscope (fe-sem) and fourier transform infrared spectroscopy (ftir). results: the results of the antioxidant test conducted using the dpph and abts methods demonstrated that films incorporating chitosan exhibited significant free radical scavenging activity. furthermore, these chitosan-containing films displayed inhibitory effects against both gram-negative (escherichia coli) and gram-positive (staphylococcus aureus) bacteria. in terms of tensile strength, the pure mfc films exhibited superior strength compared to the other films, while films containing chitosan and starch exhibited lower tensile strength than the pure mfc film. the incorporation of glycerol into the films resulted in a significant reduction in tensile strength. moreover, the pure mfc film exhibited lower oxygen permeability and water vapor transmission rate (wvtr) compared to the other films. conversely, films containing chitosan, starch, and particularly glycerol exhibited higher levels of oxygen permeability and wvtr.conclusion: the findings of this study demonstrate that the mfc/chitosan film possesses active properties, highlighting its potential for the development of environmentally friendly active food packaging films using these materials.