مواد مرکب زیست تخریب پذیر و نقش آنها در اصلاح خواص عملکردی فیلمهای بسته بندی بر پایه پروتئین ها

محمدرضا عبدالهی مقدم: عضو هیات علمی پژوهشکده علوم و صنایع غذایی
ناصر صداقت: دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی دانشگاه فردوسی مشهد

چكيده

فیلمهای پروتئینی مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی، علیرغم دارا بودن مزایای زیاد همچون تخریب پذیری و تجدید پذیری، دارای دو ضعف اساسی از قبیل ضعیف بودن خواص مکانیکی و نیز ممانعت کنندگی در برابر نفوذ بخار آب می باشند. تلاشها برای بهبود خواص عملکردی فیلمهای پروتئینی مختلف، از روشهای اصلاح فرمولاسیون[3]، ایجاد اتصالات عرضی بین مولکولها و تهیه مواد مرکب بر پایه پروتئین ها، در سالهای اخیر رو به افزایش بوده است. در این مقاله، تحقیقات انجام شده برای اصلاح خواص عملکردی فیلم های پروتئینی تهیه شده از منابع مختلف پروتئینی از طریق تهیه مواد مرکب بر پایه پروتئین ها، مرور شده است.

واژه هاي كليدي

مواد مرکب، زیست تخریب پذیر، خواص عملکردی، فیلم و پروتئین.

1- مقدمه

در سالهای اخیر استفاده از فیلم های پروتئینی، به عنوان مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر، افزایش قابل توجّهی یافته است. عموماً ضعیفتر بودن خواص عملکردی[4] این فیلم ها نسبت به فیلم های سنتزی[5]، یکی از اشکالات آنها میباشد. اگر چه فیلم های پروتئینی نوعاً دارای خواص ممانعت کنندگی[6] بسیار خوب در برابر گازها میباشند؛ اما نسبت به اغلب پلیمرهای سنتزی، عبوردهی نسبت به بخار آب[7](WVP) بیشتر و خواص مکانیکی ضعیفتری دارند. این فیلمها باید دارای خواص انتقال جرم متناسب با کاربردشان در بسته بندی مواد غذایی باشند. انتقال و تبادل رطوبت، گازها، مواد معطر، طعم یا رنگ بین موادغذایی و محیط اطراف از طریق فیلم پروتئینی میتواند به طور قابل ملاحظهای منجر به افت کیفیت ماده غذایی شود. برای مثال افت رطوبت در میوه ها و سبزیجات نگهداری شده برای زمانهای طولانی ممکن است باعث افت وزنی و چروکیدگی سطحی آنها شود و یا آجیلها و سایر موادغذایی چرب، در صورت نفوذ مقدار زیادی اکسیژن از محیط به آنها از طریق فیلم پروتئینی، ممکن است دچار ترشیدگی اکسیداتیو و در نتیجه افت محتوای تغذیه ای، تخریب بافت، طعم، رنگ، بو و در نهایت افت کیفیت شوند. فیلم های پروتئینی ایده آل برای بسته بندی مواد غذایی بایستی محکم و انعطاف پذیر بوده به طوری که یکپارچگی خود را در حین جا به جایی و نگهداری ماده غذایی حفظ کرده و نیز عبوردهی نسبت به بخار آب و گاز متناسب با کاربرد خود داشته باشند. همچنین پروتئین ها به علت دارا بودن ساختار منحصر به فرد خود(تشکیل شده از 20 اسید آمینه مختلف به عنوان واحدهای منومری[8])، میتوانند پیوندهایی را در موقعیت های مختلف تشکیل داده و پتانسیل بالاتری را برای تشکیل اتصالات مختلف بین مولکولی، ارائه نمایند]1[، لذا فیلم های ساخته شده از آنها دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به بیوفیلم های[9] بر پایه پلیساکاریدها[10] و چربیها میباشند. در تحقیقات انجام شده تاکنون برای اصلاح خواص عملكردي فيلمهای پروتئینی، تأثیر عواملی مانند فرمولاسيون و شرايط و روش هاي تهيه فيلم ها شامل افزودن نرمكننده ها]2 و 3[، تغيير[11] ]PH4و5[، افزودن روغن ها و چربي ها]6، 7، 8و 9[ تركيب با مواد آبگريز]10، 11 و 12[، كربوهيدرات ها]13، 14، 15 و 16[ و پروتئين هاي ديگر]17 و 18[، همچنین ايجاد اتصالات عرضي در پروتئین ها از روش هاي حرارتي]19و 20[، شيميايي]21 و22[، آنزيمي]23 و24[ و تشعشعي]22 و 25[ و بالاخره استفاده از نانوكامپوزيتها[12]]26، 27 و28[ مورد بررسي قرار گرفته است. با توجّه به مطالب گفته شده، براي استفاده از فیلمهای پروتئینی در بسته بندي مواد غذايي، ‌لازم است برخی خواص مكانيكي آنها شامل استحكام كششي[13](TS)، انعطاف پذيري يا درصد ازدياد طول تا نقطه پارگي [14](EB) و مدول الاستيك [15](EM) و نيز خواص ممانعت كنندگي آنها در برابر گازها(به ويژه اكسيژن و دي اكسيد كربن)، بخار آب و ترکیبات معطر[16]، اصلاح شود.