بررسی اثر اسید کافئیک و اسید تانیک بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی، مورفولوژیکی و استحکام هیدروژل تهیه شده از ژلاتین ماهی سردآبی

ژلاتین اساساً از دناتوراسیون کلاژن بدست می آید. ژلاتین های بدست آمده از ماهیان سردآبی، دمای ژل سازی-ذوب کمی دارند. تیمارهای شیمیایی و فیزیکی را می توان جهت اصلاح شبکه ژلاتین از طریق برقراری اتصالات عرضی بین زنجیره های ژلاتین، به منظور بهبود خواص ژل، بکار برد. در این تحقیق، توسط اسید تانیک و اسید کافئیک، هر یک در غلظت های 1، 3 و 5 درصد ،اتصالات عرضی در هیدروژل های برپایه ژلاتین ماهی سردآبی برقرار شد و تاثیر غلظت عوامل اتصال دهنده ی عرضی بر خواص فیزیکوشیمیایی هیدروژل های ژلاتین مورد بررسی قرار گرفت. استحکام ژل و درجه اتصال عرضی، با افزایش غلظت اسید تانیک از 1 تا 3 درصد افزایش یافت، که این افزایش در استحکام ژل از n/mm2 325.00 به 343.62 و درجه اتصال عرضی از 82.01 به 84.99 درصد گزارش شد. ولی در سطح بالاتر اسید تانیک، کاهش در میزان استحکام ژل و درجه اتصال عرضی به ترتیب n/mm2 301.90 و 75.48 درصد مشاهده شد. با این حال، این ویژگی های هیدروژل ها، با افزایش سطوح اسید کافئیک، به طور پیوسته افزایش پیدا کرد (p<0.05). نسبت متورم شدن نیز در اثر تلفیق سطوح مختلف تانیک اسید و کافئیک اسید، کاهش نشان داد. حداکثر میزان نسبت متورم شدن برای شاهد، 1732.30 درصدو حداقل میزان متورم شدن برای اسید تانیک 3 درصد،594.79 درصد بود. ژلاتین های اتصال یافته ی عرضی توسط اسید تانیک به طور قابل توجهی دمای دناتوراسیون را بهبود بخشیده و پایداری حرارتی آن ها بیشتر از ژلاتیناسید کافئیک بود. به طوری که این دما در هیدروژل تیمار نشده 89 درجه سانتی گراد بود و در هیدروژل های تیمار شده با اسید کافئیک و اسید تانیک، به ترتیب تا دماهای 94 درجه سانتی گراد و 98 درجه سانتی گراد افزایش یافت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه های هیدروژل بیانگر اسفنجی بودن ساختار هیدروژل های برپایه ژلاتین ماهی سردآبی بود. افزودن عوامل اتصال دهنده ی عرضی، تنها اندازه حفرات موجود در ژلاتین را کمی کاهش داد و تاثیر قابل توجهی نداشت.

The effects of caffeic acid and tannic acid on physicochemical, morphological and hydrogel properties of coldwater fish gelatin

Gelatin is mainly produced by collagen denaturation. Gelatin obtained from coldwater fish has low solgel transition temperatures. Chemical and physical treatments can be used to modify the gelatin network by establishing crosslinks between the gelatin chains to improve the properties of the gel. In this study, crosslinking in coldwater fish gelatinbased hydrogels was established by tannic acid (TA) and caffeic acid (CA), each at concentrations of 1, 3 and 5%. The effect of CA and TA concentrations on the physicochemical properties of gelatin hydrogels was investigated. The strength of the gel and the degree of crosslinking increased with increasing the concentration of tannic acid from 1 to 3%, which increased the strength of the gel from 325.00 to 343.62 N/mm2 and the degree of crosslinking from 82.01 to 84.99%. At higher levels of tannic acid, a decrease in gel strength and degree of crosslinking was observed 301.90 N/mm2 and 75.48%, respectively. However, these properties of hydrogels increased steadily with increasing levels of caffeic acid (p <0.05). The swelling rate also decreased due to the combination of different levels of tannic acid and caffeic acid. The maximum swelling rate for the control was 1732.30% and the minimum swelling rate for 3% tannic acid was 594.79%. The crosslinked gelatins by tannic acid significantly improved the denaturation temperature and their thermal stability was higher than that of caffeic acid. This temperature was 89°C in untreated hydrogels and increased to 94 °C and 98 °C in caffeic acid and tannic acid treated hydrogels, respectively. Scanning electron microscopy images of the hydrogel samples showed that the structure of the hydrogels based on coldwater fish gelatin was spongy. The addition of crosslinking agents only slightly reduced the pore size of the gelatin and had no significant effect.