بهینه سازی فیلم ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی گلوتن حاوی اسانس گلپر، نانو ذره ی منیزیم اکسید و پلی پیرول به روش سطح پاسخ

هدف از این مطالعه تهیه فیلمهای ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی بر پایه گلوتن گندم بود و برای اصلاح ساختار فیلم از اسانس گلپر و نانو ذره ی منیزیم اکسید و پلی پیرول استفاده شد. از طرح آماری باکس بنکن برای بررسی تاثیر سه فاکتور اسانس گلپر، نانوذرات اکسید منیزیم و پلی پیرول بر روی خواص فیزیکوشیمیایی فیلم استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، جذب رطوبت،انحلال­پذیری و نفوذ پذیری نسبت به بخار آب فیلم ها با افزایش محتوای اسانس و پیرول کاهش یافت. افزایش مقادیر اسانس و پیرول در ساختار فیلم خواص مکانیکی فیلم ها را بهبود بخشید. سپس فیلم های بهینه (حاوی  12 درصد اسانس، 0/904 درصد اکسید منیزیم و 0/2 پیرول) برای ارزیابی خواص ساختاری و ضد میکروبی مورد مطالعه قرار گرفتند. خاصیت آنتی باکتریال، آنتی اکسیدانی و هدایت الکتریکی فیلم در حضور هر سه افزودنی اسانس گلپر، نانوذرات اکسید منیزیم و پلی پیرول به شدت افزایش یافت (0/05>p). فیلم کامپوزیت گلوتن-اسانس-اکسید منیزیم-پلی پیرول بیشترین خاصیت آنتی اکسیدانی و آنتی باکتریال را داشت. فیلم بهینه دارای فعالیت ضد باکتریایی بالاتری در برابر اشیرشیاکلی (escherichia coli) atcc13706 در مقایسه با  استافیلوکوکوس اورئوس (staphylococcus aureus) atcc6538 بود. تصاویر sem نشان داد اسانس و پلی پیرول ساختار فیلم گلوتن را منسجم تر کرده و آن را در برابر عبور بخار آب مقاوم تر کرده است. طیف های ftir برهمکنش های الکترواستاتیک بین گلوتن با اسانس و پلی پیرول را تایید کرد. نتایج آنالیز حرارتی نشان داد پلی پیرول به شدت مقاومت حرارتی فیلم را افزایش داده و نانوذرات تاثیر چندانی بر روی مقاومت حرارتی نداشته اند. نتایج این پژوهش نشان داد که فیلم کامپوزیتی و زیست فعال گلوتنی با داشتن سه خاصیت مهم هدایت الکتریکی، آنتی باکتریالی و آنتی اکسیدانی پتانسیل استفاده به عنوان فیلم فعال و هوشمند در بسته بندی محصولات غذایی فساد پذیر را دارد.  

optimization of antimicrobial and antioxidant film of gluten containing heracleum persicum essential oil, magnesium oxide nanoparticles and polypyrrole by response surface methodology

the aim of this study was to prepare antimicrobial and antioxidant films based on wheat gluten and heracleum persicum essential oil, magnesium oxide nanoparticles and polypyrrole were used to improve the structure of films. response surface statistical design was used to investigate the effect of the essence, magnesium oxide nanoparticles and polypyrrole on the physicochemical properties of the films. according to the obtained results, moisture absorption, solubility and water vapor permeability of the films decreased with increasing the content of essential oil and pyrrole. increasing the amount of essential oil and pyrrole in the film structure improved the mechanical properties of the films. then, the optimal films (containing 12% essential oil, 0.904% magnesium oxide and 0.2 pyrrole) were studied to evaluate the structural and antimicrobial properties. the antibacterial, antioxidant and electrical conductivity of the film was greatly increased in the presence of all three additives of essence, magnesium oxide nanoparticles and polypyrrole (p <0.05). glutenessencemgoppy (gluemgoppy) composite film had the highest antioxidant and antibacterial properties. the optimal film had higher antibacterial activity against escherichia coli atcc13706 compared with staphylococcus aureus atcc6538. sem images showed that the essence and polypyrrole strengthened the gluten film structure and made it more resistant to the passage of water vapor. ftir spectra confirmed the electrostatic interactions between gluten and essence and polypyrrole. the results of thermal analysis showed that polypyrrole greatly increased the thermal resistance of the film and the nanoparticles had little effect on the thermal resistance. the results of this study showed that composite and bioactive film with three important properties of electrical conductivity, antibacterial and antioxidant has the potential to be used as an active and intelligent film in the packaging of perishable food products.