در این پژوهش،تاثیرافزودن عصاره زنیان بر خصوصیات ضد­میکروبی،فیزیکوشیمیایی و مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته­ساگو بررسی شد. برای تهیه فیلم خوراکی نشاسته ساگو،45%پلاستی­سایزر گلیسرول-سوربیتول با نسبت 1 به 3 استفاده شد و عصاره زنیان در غلظت­های 0%،10%،20% و 30% اضافه شد.خصوصیات میکروبی، مکانیکی و فیزیکوشیمیایی فیلم خوراکی نشاسته ساگو حاوی درصدهای 0%،10%،20% و 30% عصاره زنیان مورد بررسی قرار گرفت.آزمایش­ها در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد و تجزیه­و­تحلیل نتایج به کمک نرم افزار گراف­پد پریزم 5، انجام شد.بررسی اثر فیلم­های حاوی عصاره آبی زنیان،بر باکتری اشرشیاکلی،نشان داد كه هیچ­کدام از غلظت­های مورد بررسی،دارای اثر بازدارندگی قابل ملاحظه ای نبود و هاله­ای مشاهده نشد. (p<0.05)اما فیلم­های حاوی غلظت­های 8 و 16 گرم عصاره متانولی زنیان،نشان داد كه هر دوغلظت مورد بررسی،دارای اثر بازدارندگی بوده و افزایش غلظت عصاره متانولی،افزایش اثر مهار­كنندگی آن بر رشد باکتری اشرشیاکلی را به­ طور معنی­داری (p<0.05) به دنبال داشت.باافزایش غلظت­های عصاره آبی زنیان در فیلم نشاسته ساگو از 0 تا 30% ، مقاومت به کشش و مدول یانگ مربوط به این فیلم­ها،کاهش و ازدیاد طول تا نقطه شکست،نفوذپذیری به بخار آب،نفوذپذیری به اکسیژن افزایش یافت (p<0.05).اما قابلیت جذب آب فیلم،روند قابل ملاحظه­ای نشان نداد.انحلال پذیری در آب هم به جز در نمونه دارای 30% عصاره آبی زنیان،تغییر قابل ملاحظه ای نکردنتایج مربوط به رنگ­سنجی نشان داد که با افزایش درصد عصاره زنیان از 0% به 30% در فیلم خوراکی نشاسته ساگو،شاخص L* که نشان­دهنده سفیدی و شاخص شفافیت نمونه است، شاخص b* که نشان­دهنده رنگ زرد و شاخص c* که نشان­دهنده خلوص است و همچنین شاخص h که نشان­دهنده ته­رنگ است؛روند قابل ملاحظه ای را نشان نداد اما شاخص a* که نشان­دهنده رنگ قرمز است،به طور معنی­داری کاهش پیدا کرد (p<0.05).با افزودن عصاره آبی زنیان به محلول تشکیل دهنده فیلم خوراکی نشاسته ساگو نسبت به فیلم کنترل،میزان جذب uv در بازه 350-200نانومتر(محدوده ماوراءبنفش)، افزایش یافت اما میزان عبور تغییر قابل ملاحظه ای نکرد .

کلمات کلیدی : فیلم خوراکی نشاسته ساگو، عصاره زنیان،خواص ضدمیکروبی،خواص فیزیکوشیمایی،خواص مکانیکی

1-1کلیات

یکی از بزرگترین مشکلات قرن حاضر که بشر با آن روبروست،مشکل آلودگی محیط زیست است.یکی از بزرگترین منابع آلوده کننده ی محیط زیست،زباله های حاصل از بسته بندی مواد غذایی است.بخش اعظم این زباله ها از مواد سنتزی با منشا نفتی هستند که مدت زیادی طول می کشد که تجزیه شوند و در طبیعت باقی می مانند.(کارمن و همکاران،2011)[1].

در حال حاضر سه روش اصلی برای از بین بردن زباله ها وجود دارد که شامل دفن زباله ها،سوزاندن زباله ها و بازیافت زباله هاست که هر کدام مشکلات خاص خود را داشتند.برای دفن زباله ها،زمین زیادی لازم است و به علاوه موجب آلودگی آب های زیرزمینی می شود.سوزاندن زباله ها نیز موجب افزایش آلودگی هوا و ایجاد باران اسیدی می شود و به علاوه شناسایی محل های مناسب سوزاندن زباله ها،کاری مشکل است.بازیافت زباله ها هم مشکلات خاص خود را دارد از جمله اینکه مواد حاصل از بازیافت را نمی توان برای مواد غذایی و مصارف پزشکی استفاده کرد.همچنین هزینه ی جمع آوری و حمل و نقل آنها بالاست و همچنین به علت چند لایه بودن مواد بسته بندی،بازیافت آنها مشکل است.(قنبرزاده و همکاران،1388)

این مساله بشر را به فکر انداخت که بسته بندی هایی تولید کند که قابلیت تجزیه در طبیعت را داشته باشد.بنابراین مساله بیوپلیمرهاcی زیست تخریب پذیر(بسته بندی های سبز) مطرح شد و تحقیقات زیادی روی آن انجام گرفت.

 1-2-بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر[2]

بیوپلیمر یک پلیمر طبیعی است و بیوپلیمر زیست تخریب پذیر یعنی یک پلیمر طبیعی که می تواند به کمک میکروارگانیسم ها تجزیه شده و به محصولات طبیعی مثل آب ،دی اکسید کربن و…تبدیل می شود.این ترکیبات در صورتی که در تهیه ی آنها فقط از ترکیبات مجاز خوراکی استفاده شود،می توانند خوراکی باشند و به همراه غذا مصرف شوند.استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیربرای بسته بندی مواد غذایی سالهاست که مورد توجه محققین و دانشمندان بوده است.(قنبرزاده و همکاران،1388؛کارمن و همکاران،2011)

1-2-1 مزایای استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر

تولید و کاربرد بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر در صنعت بسته بندی مزایای زیادی دارد که از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• باعث بالا رفتن ارزش افزوده ی محصولات کشاورزی می شود به دلیل اینکه این بیوپلیمرها منشا کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی و حیوانی به دست می آیند

• برخلاف پلیمرهای سنتزی که منشا نفتی دارند،این بیوپلیمرها از منابع تجدید پذیر به دست می آیند و بنابراین می توانند مدام تولید شوند و از مصرف منابع تجدید ناپذیر جلوگیری می شود.

• این بیوپلیمرها قابلیت برگشت به طبیعت را دارندو توسط میکروارگانیسم ها تجزیه شده و به طبیعت باز می گردند و از آلودگی محیط زیست جلوگیری می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-3- پوشش های خوراکی[3]

برای نگهداری محصولات غذایی و افزایش جذابیت ظاهری آنها،می توان از پوشش های خوراکی استفاده کرد.از دوران باستان،چینی ها پرتقال و لیموی تازه را با لایه نازکی از موم می پوشاندند تا خشک شدن آن به تعویق بیفتد.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-3-1:مزایای استفاده از پوشش های خوراکی

پوشش دادن مزایای بسیاری دارد از جمله:

جلوگیری از خشک شدن،ایجاد ظاهر جذاب،کاهش تبادل گازهای تنفسی(کاهش فعالیت های بیوشیمیایی) و عدم رشد کپک ها و حشرات بر روی میوه ها و سبزی ها.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-4- تفاوت فیلم خوراکی[4] و پوشش خوراکی[5] و ورقه های خوراکی[6]

تفاوت فیلم و ورقه در ضخامت آنهاست.معمولا به ضخامت های بالاتر از 250 میکرومتر ورقه و به ضخامت های کمتر از 250میکرومتر فیلم می گویند.

فیلم ها و ورقه های خوراکی،بصورت لایه ای نازک تولید می شود و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی مواد غذایی به کار می رود. فیلم ها می توانند به شکل لفاف،کپسول،پاچ و کیسه تولید شوند .

برخلاف پوشش های خوراکی،فیلم ها و ورقه ها برروی ماده ی غذایی تشکیل می شود.بنابراین پوشش جزئی از محصول است و روی محصول باقی می ماند.پوشش دادن از طریق واکس زدن،اسپری کردن و غوطه ور کردن انجام می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-5- ایده اولیه پوشش های خوراکی

ایده اولیه استفاده از پوشش های خوراکی،پوشش طبیعی میوه ها و سبزیجات بود.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-6- تاریخچه استفاده از فیلم ها و پوشش های خوراکی

اولین بار ماریس و پارکر در سال 1895 از فیلم های ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند.از سال 1930 از موم های پارافینه ی مذاب برای پوشش دادن مرکبات در سطح تجاری استفاده شد..در سال 1950 از امولسیون های روغن در آب کارنوبا برای پوشش های میوه ها و سبزی ها استفاده شد.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-7- کاربرد فیلم های خوراکی و زیست تخریب پذیر

فیلم های خوراکی طول عمر مفید ماده ی غذایی را افزایش می دهند و به علاوه نیاز مصرف کننده برای مصرف غذاهای طبیعی تر را فراهم می کنند و به محیط زیست هم صدمه کمتری می زنند. فیلم های خوراکی قصد جایگزین شدن با فیلم های سنتزی موجود را ندارند اما می توانند به همراه بسته بندی های سنتزی با هدف کاهش زباله های سنتزی تولید شوند.این بسته بندی ها می توانند نفوذپذیری گازهایی مثل اکسیژن،دی اکسیدکربن و بخار آب و مهاجرت لیپیدها را کنترل کنند و همچنین می توانند از ترکیبات مغذی و مواد افزودنی موجود در ماده ی غذایی محافظت کنند.(کارمن و همکاران،2011)

برخلاف فیلم ها و پوشش های خوراکی،استفاده از فیلم ها و پوشش های زیست تخریب پذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت می گیرد .این فیلم ها نیز دارای قابلیت بازدارندگی در برابر رطوبت،اکسیژن،مواد طعمی،آروما و روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می کند .فقط به دلیل استفاده از ترکیبات غیرخواراکی،قابلیت مصرف خوراکی را ندارند.(قنبرزاده و همکاران،1388)

یکی از بزرگترین مشکلات استفاده از فیلم های خوراکی و زیست تخریب پذیر،قیمت تمام شده نسبتا بالای آنها می باشد.(حسینی،1385)

1-8- بیوپلیمرهای مورد استفاده در تولید بسته بندی های زیست تخریب پذیر و خوراکی

• پروتئین ها:زئین ذرت،گلوتنین و گلیادین گندم،پروتئین های سویا،ژلاتین،کازئین شیر،…

• کربوهیدراتها:سلولز و مشتقات سلولز،نشاسته و مشتقات آن،کیتین و کیتوزان،صمغ ها،…

• لیپیدها:چربی ها و روغن های گیاهی و حیوانی،موم ها،…

• 

• پلی استرها:پلی هیدروکسی بوتیرات،پلی هیدروکسی والرات،پلی لاکتیک اسید،…این دسته بیشتر برای بسته بندی زیست تخریب پذیر غیر خوراکی به کار می رود.

از میان این چهار دسته از پروتئین ها و لیپید ها بیشتر استفاده می شود.(قنبرزاده و همکاران،1388)

1-9- پلی ساکاریدها[7]

پلی ساکارید ها کربوهیدراتهایی با وزن مولکولی بالا هستند.فراوان ترین ترکیبات آلی موجود در طبیعت کربوهیدراتها هستند.کربوهیدراتها به علت فراوانی و ارزانی،مهم ترین منبع تامین کننده ی انرژی اکثر ساکنان زمین است.کربوهیدراتها همچنین در تغذیه ی دام و طیور که آنها نیز به نوبه ی خود توسط انسان مصرف می شوند،نقش بسیار مهمی دارند.(فاطمی،1391) عناصر سازنده ی اکثر پلی ساکاریدها کربن،هیدروژن و اکسیژن است (فاطمی،1391؛قنبرزاده1387؛قنبرزاده و همکاران،1388)

کربوهیدراتها در بافت های گیاهی و حیوانی و میکروارگانیسم ها در شکل ها و مقادیر مختلفی وجود دارند.

صمغ ها گروهی از پلی ساکاریدها هستند که از منابع مختلف گیاهی،جلبک های دریایی و میکروارگانیسم ها به دست می آیند.و به خاطر خواص فیزیکیشان در صنایع غذایی کاربردهای فراوانی دارند.(قنبرزاده، 1387)

مونوساکاریدها بر اساس تعداد به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

• مونوساکاریدها(تک قندیها):گلوکز مهم ترین مونوساکارید شناخته شده در طبیعت است.

• الیگوساکاریدها:دارای 2-10 مونوساکارید در ساختمان خود هستند.مهم ترین الیگوساکاریدهای موجود در طبیعت،ساکارز،لاکتوز و مالتوز هستند.

• پلی ساکاریدها:دارای بیشتر از 10 واحد مونوساکارید در ساختار خود می باشد.مثل نشاسته.(فاطمی و همکاران،1385؛قنبرزاده،1387؛قنبرزاده و همکاران،1388)

1-10- نشاسته[1]

بعد از سلولز،نشاسته فراوان ترین کربوهیدرات در دسترس به عنوان ماده خام گیاهی است.براورد تولید جهانی مقدار نشاسته،58 میلیون تن است.استخراج نشاسته از ذرت 46 میلیون،گندم 6/4 میلیون،سیب زمینی 5/3 میلیون،و باقی مانده هم از برنج و ریشه تاپیوکا به دست می آید.نشاسته،کربوهیدرات اصلی در گیاهان است و به عنوان یک منبع ذخیره برای تامین انرژی دوره های رشد،خواب و جوانه زنی است.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)[2]

نشاسته به عنوان یک پلیمر زیست تخریب پذیر با خواص شیمیایی خوب،به یک پتانسیل بزرگ چند منظوره به عنوان یک منبع تجدیدپذیر برای برنامه های مختلف در زمینه مواد خوارکی و غیر خوراکی به شمار می آید.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)

نشاسته یک پلیمر است که از مونومرهای گلوکز تشکیل شده است.نشاسته به صورت دانه های جدا از هم یا گرانول ها وجود دارد که قطر آنها از 2-100 میکرون متغییر می باشد که در نشاسته های مختلف در زیر میکروسکوپ به اشکال مختلف کروی،بیضی و یا چند وجهی دیده می شود.این گرانول ها اکثرا دارای یک مبدا مرکزی به نام هیلام است که توسط حلقه های متحدالمرکز احاطه شده است.

مهم ترین منبع نشاسته ذرت است اما نشاسته گندم،برنج،تاپیوکا ،سیب زمینی،کاساوا و … نیز وجود دارد.بزرگترین گرانولها مربوط به سیب زمینی و کوچکترین آنها برنج است.(فاطمی،1385)

1-10-1- ساختار نشاسته

نشاسته از دو نوع مولکول پلیمری تشکیل شده است:آمیلوز و آمیلوپکتین

قسمت خطی و فاقد انشعاب آن آمیلوز است و قسمت منشعب آن آمیلوپکتین نامیده می شود.که معمولا 75-80% نشاسته آمیلوپکتین و بقیه آن آمیلوز است.اما در انواعی از نشاسته ممکن است نسبتهای کاملا متفاوتی از آمیلوز و آمیلوپکتین داشته باشیم.

نسبت آمیلوز به آمیلوپکتین بستگی به مقدار دو آنزیم که سازنده ی اتصال های 4→1α و 6→1α دارد.دررشته ی اصلی، اتصال واحدهای گلوکز به صورت 4→1α و در انشعابات، به صورت 6→1α است.( فاطمی و همکاران،1385)

وزن مولکولی آمیلوپکتین 100-200 هزار است و وزن مولکولی آمیلوز در حدود 1 میلیون است.زنجیره مولکولی آمیلوز به حالت مارپیچ است که هر دور مارپیچ،6 مولکول گلوکز دارد که می تواند مواد مختلفی مانند اسیدهای چرب یا برخی مواد طعم زا را درون ساختمان خود نگه دارد.و به خاطر همین خاصیت است که می توان آن را به طور کامل از یک خمیر جدا کرد به کمک موادی مثل بوتانول،اسیدهای چرب و فنولهای مختلف و اعمال حرارت،خمیراز حرارت نزدیک به نقطه ی جوش تا حرارت اتاق به آرامی سرد می شود و آمیلوز همراه با مواد ذکر شده به صورت کریستال درآمده و با سانتریفوژ کردن،می توان آن را جدا کرد.از آمیلوز ورقه های شفافی تهیه می شود که برای بسته بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.که چون ماده ای خوراکی است می تواند همراه غذا مصرف شود.( فاطمی و همکاران،1385)

1-10-2- ژلاتینه شدن نشاسته[3]

هنگامی که دانه ها یا گرانول های نشاسته خام و صدمه ندیده،در آب سرد قرار داده شود،مقدار کمی آب جذب می کند و تا حرارت° c 65،گرانول ها افزایش حجم کمی دارند.که این تورم قابل برگشت است و گرانول ها می توانند به حجم اولیه برگردند.اما چنانچه تورم زیاد و برگشت ناپذیر باشد،این فرایند را ژلاتینی شدن می گویند.(فاطمی و همکاران،1385)

1-11- خصوصیات نشاسته ساگو[4]

نخل ساگو متعلق به جنس متروکسیلون[5]،متعلق به خانواده پالمائه[6] است.نشاسته ساگو از نخل ساگو به دست می آید و یک محصول گرمسیری است و به خوبی در کشورهای جنوب شرق آسیا رشد می کند.نشاسته ساگو یک ماده نسبتا ارزان است که در جنوب شرق آسیا به فراوانی وجود دارد.درخت نخل ساگوی بالغ،سالانه حدود 550-100 کیلوگرم آرد ساگو تولید می کند.تخمین زده می شود که سالانه حدود 60میلیون نشاسته ساگو در جنوب شرق آسیا تولید می شود.(آخیلش وی سینق و همکاران،2012)

نخل ساگو یک منبع مهم برای مردم در مناطق روستایی است زیرا استفاده­های فراوانی خصوصا در تولید نشاسته یا آرد ساگو دارد.اگرچه نشاسته ی ساگو مدت زمان طولانی است که خصوصا د رجنوب شرق آسیا استفاد ه می شود(برای تولید ورمیشل،نان،کراکر،بیسکوئیتو غذاهای سنتی زیادی) اما مطالعات محدودی در مورد خواص فیزیکو شیمیایی و مشخصات آن گزارش شده است.

نشاسته ساگو با وجود ارزان بودن،خصوصیات مهمی از جمله سهولت ژلاتینه شدن،ویسکوزیته بالا دارد.

اسکن میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که ساگو از گرانو لهای بیضوی به قطر متوسط 30 میکرومتر تشکیل شده است.ترکیبات ساگو به طور تقریبی شامل بین 20-10.6% رطوبت،0.43-0.06%خاکستر،0.13-0.10% چربی جامد،0.32-0.26%فیبر،0.25-0.19%پروتئین خام و 31-24% محتوای آمیلوز است.

دمای ژلاتینه شدن برای نشاسته ی ساگو بین 1/70-4/69 درجه سانتی گراد است.(فسیهودین و همکاران[7]،1999؛آخیلش وی سینق و همکاران،2012)