نمودار زیر (1-1) مراحل انجام پژوهش را نشان می دهد.
نمودار 1-1: مراحل پژوهش
فصل دوم
مروری بر پژوهش های پیشین

• • 1. 1. تاریخچه

     

فیلم ها و پوشش های خوراکی مثل واکس روی میوه های گوناگون برای از کاهش رطوبت و سطوح براق در میوه به منظور حفظ زیبایی تا قرن ها استفاده می­شد. اصطلاح فیلم خوراکی در کاربرد غذایی به 50 سال اخیر مربوط می­ شود. در بسیاری موارد اصطلاح فیلم و پوشش به عنوان جایگزین بسته های سنتزی به کار می­رفت برای اینکه نشان دهد سطح ماده غذایی با لایه نازکی از برخی ترکیبات خاص پوشیده شده است. اگرچه مفهوم فیلم با پوشش متفاوت است که فیلم صرفاً یک بسته بندی غذایی، به صورت لایه ای نازک تولید می­شوند و بعد همانند پلیمر های سنتزی برای بسته بندی به کار می­روند در حالی که پوشش تشکیل و کاربرد آن به صورت همزمان صورت می­گیرد. امروزه استفاده از فیلم های خوراکی برای حفظ کیفیت انواع غذاها، با درآمد سالیانه بیش از 100 میلیون دلار بسیار گسترده شده است. در قرن پانزدهم یک فیلم خوراکی از لایه ای از شیر سویای جوشان در ژاپن برای حفظ کیفیت غذا و بهبود ویژگی ظاهری غذا ساخته شد. در قرن نوزدهم از پوشش های ژلاتینی برای نگه داری گوشت استفاده کردند. فیلم ها و پوشش های خوراکی یکی از راه های بسیار ارزشمند و مؤثر برای حفظ کیفیت و ایمنی غذاهای ،فرایند نشده است (کایا و همکاران^[13]، 1999).

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

• • 1. 1. سوابق

     

طبق بررسی های صورت گرفته، در طبیعت ترکیبات زیستی فراوانی وجود دارند که پتانسیل بالایی به منظور تشکیل دادن فیلم دارند. اما گاهاً با وجود دارا بودن محاسن و ظرفیت بالا جهت تشکیل فیلم های خوراکی، معایب و نواقص ذاتی نیز دارند که می­توان با مطالعه و تحقیق در این زمینه حداکثر بهره مندی را از این ترکیبات به دست آورد. امروزه تحقیقات بسیار زیاد و متعددی در زمینه بهبود خواص این دسته از فیلم های خوراکی صورت گرفته است. به عنوان مثال کاپا-کاراگینان^[14]که به صورت طبیعی، هیدروکلوئیدهای محلول در آب متشکل از زنجیره های خطی گالاکتان سولفاته شده می­باشد، از نوعی جلبک دریایی قرمز رنگ به دست می ­آید. این ماده قابلیت تولید فیلم شفاف با خصوصیات مکانیکی و ساختاری مناسبی را دارد اما مانند سایر فیلم­های پایه هیدروکلوئیدی ممانعت اندکی در برابر عبور بخار آب دارد. افزودن مقدار ناچیزی از برخی ترکیبات آبگریز نظیر چربی­ها و اسانس ­های روغنی گیاهی همچون آویشن شیرازی^[15] و یا پونه^[16]موجب کاهش نفوذ پذیری فیلم­های پایه هیدروکلوئیدی نسبت به بخار آب می­گردد. به علاوه استفاده از این اسانس ­های روغنی موجب افزایش کشش پذیری و کاهش شفافیت، افزايش خاصيت آنتي اكسيداني و ضد ميكروبي فیلم های هیدروکلوئیدی می­ شود که این مسئله به ساختار میکروسکوپی فیلم ها و نیروی بین اتم­ها مرتبط است. بنابر این می توان نتیجه گرفت که ترکیب فیلم های پایه هیدروکلوئیدی با اسانس ­های روغنی علاوه بر دستیابی به خواص ظاهری و مکانیکی مطلوب­تر، باعث دستیابی به کیفیت غذایی بالاتر و حفظ ایمنی بیشتر محصولات می گردد (شجاعی علی آبادی و همکاران^[17]، 2013).
در یک بررسی فعالیت ضد باکتریایی و خواص مکانیکی فیلم خوراکی نشاسته ساگوی بخشی هیدرولیز شده-آلژینات حاوی روغن لمنگراس را مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق فیلم خوراکی نشاسته ساگو که قسمتی از آن هیدرولیز شده به همراه آلژینات تهیه شد. روغن لمنگراس و گلیسرول به درون فیلم گنجانده شد تا به عنوان عامل ضد میکروبی و پلاستی­سایزر به ترتیب عمل کنند. منطقه بازدارندگی به طور قابل ملاحظه ای به وسیله اضافه کردن روغن لمنگراس به همه مراحل در حضور و عدم حضور گلیسرول افزایش پیدا کرد. این نشان می­دهد که فیلم های شامل روغن لمنگراس در همه مراحل روی اشریشیاکلای اثر بازدارنده داشته است. در غیاب گلیسرول، استحکام کشش فیلم­ها با افزایش محتوای روغن کاهش پیدا کرد اما تغییر قابل ملاحظه­ای در درصد کشش پذیری^[18] مشاهده نشد. درصد کشش­پذیری طول و نفوذپذیری به بخار آب^[19] برای فیلم های با 20% گلیسرول به طور قابل ملاحظه­ای با افزایش محتوای روغن لمنگراس افزایش پیدا کرد. همانطور که با طیف سنجی مادون قرمز^[20](FTIR) اندازه ­گیری شد، اضافه کردن روغن هیچ واکنشی با گروه های عملگرای فیلم نداشت (مایزورا و همکاران^[21]، 2008).
در بررسی دیگری ویژگی­های فیزیکی و آنتی اکسیدانی فیلم فعال چیتوزان مخلوط شده با عصاره چای سبز ارزیابی شد. نتایج مطالعه آن­ها شامل موارد زیر بود: افزودن عصاره به فیلم چیتوزان ویژگی مکانیکی و نفوذپذیری به بخار آب و مقدار ترکیبات فنولیک و توانایی آنتی اکسیدانی فیلم را بهبود داد. این مطالعه نشان داد مخلوط چای سبز به فیلم چیتوزان برای بسته­بندی فعال مفید بوده است (سریپاتراوان و همکاران^[22]، 2010).
در بررسی دیگری فیلم­هایی از نشاسته ذرت با مقادیر متفاوت اسید سیتریک (0%-20% وزنی) و کربوکسی متیل سلولز به روش کاستینگ دردماي 60 درجه تولید گردید. تأثیراسید سیتریک بر روي نفوذپذیري نسبت به بخارآب، میزان جذب رطوبت و ویژگی هاي مکانیکی، مورد بررسی قرار گرفت. باافزایش میزان اسید سیتریک از صفر به10%، نفوذپذیری نسبت به بخار آب از 63/4 به ×10^-767/2 g/m.h.Paکاهش یافت. زمانی که میزان اسیدسیتریک به20% رسید، نفوذپذیری نسبت به بخار آب حدود 15% افزایش یافت. میزان جذب رطوبت و ویژگی هاي مکانیکی نیز تغییرات مشابهی نشان دادند. درحضور10% اسیدسیتریک، افزودن کربوکسی متیل سلولز(CMC) بازدارندگی فیلم در برابر رطوبت را افزایش داد. افزودن 20% کربوکسی متیل سلولز (CMC) استحکام کششی نهایی را بیش از 59% افزایش داد. درعین حال کاهش معنی­داري در کرنش تا نقطه شکست مشاهده نگردید (قنبرزاده و همکاران، 1388).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی، فیزیکی، میکروبی و آنتی اکسیدانی فیلم چیتوزان و پلی وینیل الکل مخلوط شده با عصاره نعناع و پوست انار بررسی شد. افزایش محافظت در مقابل اشعه فرابنفش در فیلم حاوی عصاره دیده شد. فیلم مخلوط شده با عصاره پوست انار بالاترین مقاومت کششی^[23] راداشت. ویژگی نفوذپذیری در اثر افزودن عصاره تغییر نکرد. فیلم حاوی پوست انار در مقابل باسیلوس سرئوس بازدارنده و باعث کاهش تعداد استافیلوکوکوس اورئوس در دو سیکل گزارش شد (سوئیتی و همکاران^[24]، 2012).
در تحقیقی دیگر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی فیلم ژلاتین پوست ماهی و ژلاتین گاوی آمیخته با عصاره آبی پونه کوهی و رزماری را بررسی گردید. افزودن این دو عصاره به فیلم به واسطه برخی واکنش های ژلاتین و پلی فنل عصاره باعث افزایش مقاومت به کشش و افزایش حلالیت در آب^[25] و افزایش کدورت شد (گمز و همکاران^[26]، 2008).
در یک پژوهش ممانعت کنندگی و ویژگی مکانیکی و ضد میکروبی فیلم نشاسته کاساوا-چیتوزان مخلوط با اسانس پونه کوهی را ارزیابی گردید. اثر ضد میکروبی روی باسیلوس سرئوس^[27]، سالمونلا آنتریتیدیس^[28]، استافیلوکوکوس اورئوس^[29]، اشریشیاکلای^[30]، نفوذپذیری به بخار آب و طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز ترموگرام^[31] اندازه گیری شد. بیشترین بازدارندگی روی باسیلوس سرئوس و کمترین روی سالمونلا آنتریدیس دیده شد. حضور اسانس پونه کوهی در فیلم باعث تشکیل فیلم انعطاف­پذیر شد. چیتوزان در مقابل میکروارگانیسم­ها مؤثر نبود اما سختی^[32] و نفوذپذیری به بخار آب را کاهش می­دهد. آنالیز ترموگرام، ثابت می­ کند که افزودن چیتوزان و اسانس پونه کوهی در پایداری حرارتی فیلم مؤثر نبود. افزودن اسانس پونه کوهی باعث کاهش مقاومت به کشش و کشش پذیری می­ شود. فیلم های تشکیل شده با نشاسته و گلیسرول سختی بالایی دارند که تحت شرایط اکستروژن (فشار، دما و استرس بالا) در نشاسته به دلیل نزدیکی و واکنش شاخه­ها ماتریکس سختی ایجاد می شود که افزودن اسانس پونه کوهی و چیتوزان باعث کاهش آن می­ شود (پلیساری و همکاران^[33]، 2009).
در پژوهش دیگری ویژگی فیزیکی آلژینات ترکیب شده با اسانس روغنی پونه کوهی برسی شده است. ترکیب اسانس پونه کوهی با فیلم­های آلژینات به طور معناداری بر روی ویژگی های فیزیکی اثر گذاشت. ضخامت و نفوذپذیری به بخار آب در فیلم به وسیله اسانس پونه کوهی افزایش پیدا کرد (بناویدسا و همکاران^[34]، 2012).
در بررسی دیگر اثر اسانس سیر و پونه کوهی بر خواص فیزیکی فیلم خوراکی تهیه شده از پروتئین سویا ارزیابی شده است. در این بررسی اثر افزودن اسانس روغن سیر و پونه کوهی در غلظت های 5/0، 5/1و 5/2% به فیلم خوراکی تهیه شده از ایزوله پروتئین سویا بررسی شده است. اسانس سیر درصد شفافیت نمونه­های فیلم را بیشتر از اسانس پونه کوهی کاهش می­دهد اما اثر غلظت هر دو اسانس بر شدت شفافیت و نفوذپذیری به بخار آب معنادار نبوده است. اسانس سیر، شدت نفوذپذیری به بخار آب را کاهش و اسانس پونه کوهی این پارامتر را افزایش می­دهد. افزودن اسانس پونه کوهی بر میزان رطوبت فیلم خوراکی تأتیر معناداری نداشته است اما اسانس سیر، میزان رطوبت را به طور معناداری کاهش می دهد (بقائی و همکاران، 1389).
محققین دیگری به بررسی امکان تولید فیلم چیتوزان حاوی اسانس آویشن و میخک پرداخته است. آن ها متوجه شدند که با افزایش میزان درصد ترکیبات ضد میکروبی (اسانس ها) رطوبت موجود در آن ها به طور معنی­داری کاهش پیدا کرد و علت این پدیده هم اثر دفع کننده ترکیبات غیر قطبی موجود در اسانس ها بر روی آب بود. در این تحقیق نشان داده شد که وجود اسانس به طور کلی باعث ایجاد تغییراتی در سطح ساختار ملکولی شده و لذا فشردگی ساختار سطحی کاهش یافته که سبب افزایش میزان عبور بخار آب گردید. همچنین مشاهده شد که وجود اسانس باعث کاهش فشردگی سطحی شده و منجر به ایجاد منافذ و حفراتی در فیلم می شود (حسینی و همکاران، 2009).
در پژوهشی دیگر خصوصیات فیزیکوشیمیایی فیلم های خوراکی بر پایه پروتئین آب پنیر محتوی اسانس پونه کوهی بررسی گردید. نتایج نشان داد که میزان جذب رطوبت و قابلیت نفوذپذیری به بخار آب از تغییر غلظت اسانس تأثیر پذیرفته و تغییر معنی­داری به ویژه در میزان نفوذپذیری به بخار آب در هیچ یک از سه غلظت به کار رفته مشاهده نشد (زینوویادوا و همکاران، 2009)^[35].
در بررسی دیگری فیلم های تهیه شده از پوره سیب و آلژینات حاوی اسانس گیاهان پونه کوهی، دارچین و علف لیمو مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد افزودن این ترکیبات گیاهی کاهش معنی­داری بر مقاومت کششی فیلم های تهیه شده داشته که این تأثیر در فیلم های حاوی اسانس پونه کوهی بیشتر بوده است. درصد کشش پذیری نیز با افزودن این ترکیبات افزایش پیدا کرده است (روجاس گرو و همکاران^[36]، 2007).
در تحقیق دیگری ویژگی های مکانیکی و فرایند بخار آب در مقداری از مخلوط های فیلم خوراکی نشاسته کاساوا بررسی شد و از مخلوط های گلیسرول و پلی اتیلن گلایکول به عنوان پلاستی سایزر و گلوتار­آلدهید به عنوان عامل اتصال دهنده استفاده شد تا خواص مکانیکی و انتقال بخار آب را در فیلم ها تعیین کند. عمل پلاستی­سایزی، پلی اتیلن گلایکول از طریق چندی بیش از 5/0 گرم گلوتار­آلدهید متوقف و محدود شد. مدل پیش بینی نشان می­دهد که مخلوط فرمول­بندی شده با پلی اتیلن گلایکول تا 3/0 گرم بیشتر کشیده می­ شود. فیلم های ساخته شده با سطوح بالاتر از 5/0 گرم گلوتارآلدهید باعث نفوذپذیری کمتر آب می شود که ناشی از اثرات اتصال دهنده است. فیلم­های به دست آمده از نشاسته کاساوا که توسط مخلوط مورد نظر ساخته شد، از نظر انعطاف پذیری و نفوذپذیری کمتر در مقابل آب عملکرد بهتری دارد و قابلیت استفاده به عنوان فیلم خوراکی رادارد (پارا و همکاران، 2004)^[37].
در پژوهش دیگری اثرات ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز بر نفوذپذیری بخار آب و خط هم­دایی جذب سطحی در فیلم های نشاسته کاساوا را مورد بررسی قرار گرفت. اضافه کردن ژلاتین یا کربوکسی متیل سلولز به فیلم های نشاسته کاساوا هیچ اثری بر روی نفوذپذیری بخار آب تمام فیلم­ها ندارد. مقدار نفوذپذیری بخار آب فیلم های نشاسته کاساوا حاوی ژلاتین بیشتر از فیلم­های مخلوط نشاسته کاساوا و کربوکسی متیل سلولز بود. نفوذپذیری بخار آب فیلم­های کاساوا با افزایش مقدار ژلاتین به مقدار بیش از 30% افزایش یافت. مخلوط های فیلم کاساوا و کربوکسی متیل سلولز نسبت به فیلم های ژلاتینی نشاسته­ای دارای جذب سطحی بالاتری بودند. افزایش ژلاتین و مقدار کربوکسی متیل سلولز باعث افزایش مقدار آب در فیلم­های تک لایه شد. نفوذپذیری آب تمام فیلم­های کاساوا وقتی میزان رطوبت از 33 به 54 افزایش می­یابد، زیادتر می شود. فیلم های کاساوا دارای ژلاتین و کربوکسی متیل سلولز توانایی جذب سطحی بالاتری را برای آب به نسبت فیلم­های شاهد دارند. علاوه بر این فیلم­های کاساوا دارای ژلاتین یا فاقد ژلاتین از پتانسیل بالاتری برای استفاده شدن به عنوان بسته­های خوراکی و زیستی با نفوذپذیری بخار آب متوسط برخوردارند. ممکن است خواص ممانعتی آب این فیلم­ها با پوشاندن آن­ها یا مخلوط کردن آن­ها با پلیمرهای زسیتی آبگریز بهبود یابد (ویرونگرونگ و همکاران، 2009)^[38].
در بررسی دیگر اثر فیلم سازها و سوربات پتاسیم بر ویژگی های فیزیکی فیلم های خوراکی نشاسته کاساوا ارزیابی شد. وجود سوربات پتاسیم در فیلم ها، میزان حل شدن آن­ها، رنگ و کاهش درجه کریستالی شدن خواص مکانیکی آن­ها را تحت تأثیر قرار می­دهد. می­توان دید که ژلاتینی کردن به مدت طولانی و نرخ خشک کردن کند منجر به ایجاد یک شبکه می­ شود که بلوری شدن آن بیشتر و نفوذپذیری بخار آب کمتری دارد. وقتی سیستم نشاسته با بهره گرفتن از حرارت دهی سریع و خشک کردن کند ژلاتینی می­گردد بخار شدن سریع آب، باعث ایجاد ماتریکس های بسیار بی نظم می­گردد که مقدار رطوبت بالاتری داشته و بازدارندگی آن در مقابل آب کم است. این روش به صورت بسیار مؤثری از تجزیه سوربات پتاسیم و قهوه­ای شدن جلوگیری می­نماید. بنابر­این استفاده از این روش، برای تولید فیلم­هایی با پایداری ضد میکروبی مناسب و مشتری پسند بسیار مناسب است (سیلویا فلورس و همکاران، 2006)^[39].

• • 1. 1. فیلم ها

     

از دهه 80 میلادی به فیلم های خوراکی توجه بیشتری شده است زیرا زیست تخریب پذیری و ویژگی ممانعت کنندگی بالای آن­ها در برابر گازها، مواد معطر، میکروارگانیسم­ها و چربی­ها به ویژه در رطوبت های نسبی پایین به حفظ کیفیت و افزایش زمان ماندگاری محصول منجر می شود (پیترسون و همکاران، 1999)^[40].
2-3-1- تعریف فیلم و پوشش خوراکی
در واقع فیلم های خوراکی یک لایه نازکی از مواد خوراکی هستند که روی سطح مواد غذایی قرار گرفته و به عنوان محافظ آن عمل می­ کنند و یا این که در بین اجزای غذایی قرار گرفته تا آن­ها جدای از همدیگر نگه­ دارد. همچنین این فیلم­ها به صورت لفاف در آمده و می توانند اجزاء حساس نظیر ویتامین­ها، آنتی اکسیدان­ها، رنگ­ها و اسانس ­ها را در خود جای داده و به مخلوط ماده غذایی اضافه کنند (پین^[41]، 2001). فیلم خوراکی به عنوان یک جایگزین ولایه­های طبیعی مستحکم به منظور جلوگیری از دست دادن رطوبت است و اجازه عبور انتخابی را برای کنترل تغییرات گازهایی مهم مثل اکسیژن و دی اکسید کربن و اتیلن که در فرایند تنفس نقش دارند را می­دهد. فیلم یا پوشش می ­تواند سطح سترون را فراهم کند و از دست رفتن ترکیبات مهم جلوگیری می­ کند و ضخامت آن کمتر از 3/0 میلی متر یا 01/0 اینچ است. فیلم­ها و ورقه­های خوراکی قبل از کاربرد در بسته­بندی ماده غذایی به صورت لایه­ای نازک تولید می­شوند و بعد همانند پلیمرهای سنتزی برای بسته بندی به کار می روند (لابوزا وهمکاران^[42]، 1988).
فیلم خوراکی در اثر گستردن محلول فیلم ساز روی یک سطح و خشک کردن آن پدید می­آیند. پوشش خوراکی در اثر غوطه ور کردن مواد غذایی در محلول فیلم ساز یا پاشیدن (اسپری کردن) محلول سازنده بر سطح آن ایجاد می­ شود. استفاده از شیوه غوطه­وری بهتر از افشانی است زیرا به ایجاد پوشش یکنواخت می­انجامد. در مورد فیلم­های خوراکی دو اصل وجود دارد، اول این که بایستی از نظر FDA به صورت GRAS شناخته شود و از نظر خوراکی ایمن و مطمئن باشد و دوم اینکه بایستی از یک پلیمر تشکیل شده باشد (کلاهورست^[43]، 1999).