3-1- مواد45
3-2- تهیه فیلمها45
3-3 – ضخامت فیلم46
3-4- آنالیز فیلم46
3-4-1- ویژگی های مکانیکی46
3-4-2- رنگ سنجی48
3-4-3- نفوذ پذیری بخار آب (WVP)49
3-4-4- حلالیت فیلم ها49
3-4-5- ظرفیت جذب آب (WAC)50
3-4-6- نفوذ پذیری به اکسیژن50
3-4-7- خاصیت ضد میکروبی51
3-9- تجزیه و تحلیل آماری52
فصل چهارم- نتایج و بحث53
4-1- ارزیابی کیفی فیلمهای خوراکی53
4-1-1- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ظاهری فیلمهای ژلاتین گاوی53
4-2- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلمهای ژلاتین گاوی55
4-2-1- اندازه گیری حلالیت55
4-2-2- اندازه گیری میزان جذب آب (WAC)56
4-3- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ممانعتی فیلمهای ژلاتین گاوی57
4-3-1- تعیین میزان نفوذ پذیری به بخار آب57
4-3-2- نفوذپذیری نسبت به بخار اکسیژن59
4-4- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص مکانیکی فیلمهای ژلاتین گاوی60
4-5- مشخصه های رنگی63
4-6- بررسی اثر اسانس زیره سبز بر خواص ضد میکروبی فیلمهای ژلاتین گاوی64
فصل پنجم- نتیجه گیری و پیشنهادات68
5-1- نتیجه گیری69
5-2- پیشنهادات69
منابع و مراجع71
English abstract86
فهرست اشکال
شکل 1- 1: نمودار فرآیند تحقیق13
شکل 2- 1: گیاه زیره سبز.20
شکل 2- 2: ساختمان ژلاتین.27
شکل 4- 1: فیلم های ژلاتین گاوی54
شکل 4- 2: اثر غلظت اسانس زیره سبز بر میزان حلالیت فیلمهای ژلاتین گاوی.56
شکل 4- 3: اثر غلظت اسانس زیره سبز بر قابلیت جذب آب فیلمهای ژلاتین گاوی.57
شکل 4- 4: اثر اسانس زیره سبز بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی نسبت به بخار آب.59
شکل 4- 5: اثر اسانس رزیره سبز بر نفوذپذیری فیلم های ژلاتین گاوی نسبت به اکسیژن.60
شکل 4- 6: اثر اسانس زیره سبز بر مقاومت به کشش فیلمهای ژلاتین گاوی.62
شکل 4- 7: اثر اسانس زیره سبز بر کش آمدگی تا نقطه شکست فیلمهای ژلاتین گاوی.62
شکل 4- 8: اثر اسانس زیره سبز بر مدول یانگ فیلمهای ژلاتین گاوی.63
شکل 4- 9: اثر اسانس زیره سبز بر سنتیک رشد میکروبی (استافیلو کوکوس اورئوس ) فیلمهای ژلاتین گاوی.67

فهرست جداول
جدول 4- 1: میانگین ضخامت فیلمهای شاهد ژلاتین گاوی و نمونه های حاوی اسانس زیره سبز.54
جدول 4- 2: پارامترهای رنگ سنجی از فیلم ژلاتین گاوی با غلظت های مختلف اسانس زیره سبز.64
چکیده
امروزه تمایل به استفاده از بسته بندی های زیست تخریب پذیر شامل پوششها و فیلمهای خوراکی به دلیل عاری بودن از مواد شیمیایی سنتزی و عدم ایجاد آلودگیهای زیست محیطی، در صنعت روز به روز در حال افزایش است. در این راستا به کارگیری ترکیبات ضد میکروبی طبیعی نظیر انواع اسانسهای گیاهی میتواند کارایی این نوع بسته بندی را تا حد زیادی بهبود بخشد. در این کار پژوهشی تولید و ارزیابی ویژگیهای فیلمهای خوراکی بر پایه ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور اسانس زیره سبز در نسبتهای (0%، 10%، 20% و 30%) و پلاستیسایزر40% به 4 گرم ژلاتین گاوی اضافه شده و فیلمهای ژلاتینی به روش کاستینگ تحت شرایط کنترل شده تهیه شد. خواص مکانیکی، فیزیکوشیمیایی، ممانعتی، و ضد میکروبی فیلمها تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمون مکانیکی فیلمهای ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز نشان داد که استحکام کششی و مدول یانگ کاهش و درصد کشیدگی این فیلمها افزایش معنی داری داشت. میزان جذب آب، حلالیت، میزان نفوذ پذیری به بخار آب و میزان نفوذیذیری به اکسیژن فیلمهای ژلاتین گاوی حاوی اسانس زیره سبز، با افزایش غلظت اسانس، کاهش یافت. اسانس تهیه شده به دلیل وجود ترکیبات معطر و فنلی از خود خاصیت ضد میکروبی نشان داده است. بنابراین میتوان از این فیلم بدست آمده در بسته بندی فعال در پوششهای خوراکی و بسته بندی محصولات غذایی و کشاورزی استفاده کرد.
واژگان کلیدی: فیلم خوراکی، ژلاتین گاوی، اسانس زیره سبز، خواص ممانعتی، خواص فیزیکوشیمیایی، خواص مکانیکی و خواص ضد میکروبی.
فصل اول
کلیات
1-1- مقدمه
استفاده از بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر برای بسته بندی یا پوشش دادن مواد غذایی سالیان طولانی است که مورد توجه محققین بوده است. تولید و کاربرد این بیوپلیمرها در صنایع بستهبندی میتواند مزایای زیر را داشته باشد.
چون بخش عمدهایی از این بیوپلیمرها منشاء کشاورزی دارند و معمولا از محصولات گیاهی یا حیوانی بدست می آیند می توان با تولید و استخراج آنها ارزش افزوده محصولات کشاورزی را بالا برد.

این بیوپلیمرها از منابع تجدیدپذیر بدست میآیند بنابراین تولید آنها میتواند موجب حفظ منابع تجدیدپذیر برای نسلهای آینده گردد.
بیوپلیمرهای حاصل از فراوردهای کشاورزی قابلیت برگشت به طبیعت را دارند و توسط میکروارگانیسمها در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مانند دیاکسیدکربن آب متان و تودهی زیستی (بیومس) تبدیل میشوند بنابراین این بیوپلیمرها زیست فروپاشنده هستند و موجب آلودگی محیطزیست نمیگردند. ]75 و 76[.
اخیراً به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در ارتباط با پسماند بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصنوعی، تلاش‌های بسیاری برای تهیه مواد بسته‌بندی زیست تجزیه‌پذیر از پلیمرهای طبیعی است ]53[.
تغییرات شیمیایی ترکیب غذا در حین حمل و نقل و انبارسازی کیفیت محصول کاهش می‌دهد. به طور کلی، برای حفظ کیفیت غذا به بسته‌بندی نیاز است. به طور سنتی حفاظت از غذا با فراهم آوردن سدی خنثی در برابر محیط بیرون صورت می‌گرفته است ]42[.
نوع بسته‌بندی عامل مهمی جهت افزایش زمان نگهداری و حفاظت از غذاهای فاسدشدنی است، به ویژه در مورادی که تخریب اکسایشی و میکروبیولوژیکی در آنها رخ می‌دهد. پیشتر اکثر مواد بسته‌بندی ریشه مصنوعی داشتند، اما امروزه به دلایل زیست محیطی، تلاش‌های روزافزونی جهت یافتن مواد خوراکی زیست‌تجزیه‌پذیر صورت می‌گیرد، که این مواد نیز درصورت امکان حاصل بازیابی صنایع و منابع تجدیدپذیر هستند. حساسیت مشابهی را می‌توان در تحقیقات علمی اخیر مشاهده نمود که تمرکزشان بر فیلم‌های زیست‌تجزیه‌پذیر و یا خوراکی، و مراجع و مآخذ بسیاری در ارتباط ژلاتین خالص یا مخلوط شده با سایر مواد بیو پلیمری دارند ]54[.
آلودگی ناشی از مواد بستهبندی تولید شده از مشتقات نفتی و مشکلات ناشی از روشهای مختلف حذف این مواد توجه پژوهشگران را در طی سالهای اخیر به یافتن جایگزینهای مناسب برای این نوع مواد بستهبندی معطوف کرده است ]35[.
به لحاظ مشکلات زیست محیطی بسیاری از مواد بسته بندی، توجه ویژه ای به پلیمرهای زیستی و تجزیه پذیر به منظور توسعه مواد بسته بندی غذایی دوست دار طبیعت معطوف شده است ]48[. از طرفی استفاده از محصولات جنبی (By-products) کشاورزی و صنعت غذایی به منظور توسعه مواد زیست تخریب پذیر برای جایگزینی پلیمرهای بر پایه نفت در کاربردهای بسته بندی علاقه مندی روبه رشدی را در پی داشته است ]33[. استفاده از فیلم هایی با منشا طبیعی(نشاسته-پروتئین و …)به دلیل پتانسیل این مواد در جایگزینی پلیمرهای رایج در بسته بندی موادغذایی و به علت مقاومت آنها در برابر نفوذ گازها ،رطوبت، و مواد محلول ازدهه قبل رایج شده است ]39[.
هدف صنعت بستهبندی حفظ مواد غذایی به موثرترین شکل و با کمترین هزینه میباشد، به طوری که مصرفکننده و تولیدکننده بیشترین رضایت را داشته باشند و ماده غذایی ایمن مانده و مشکلات زیست محیطی نیز به حداقل برسد. تقاضا برای تولید محصولات غذایی تازه، ایمن و با حداقل فرآیند درحال حاضر از جمله مهمترین چالشهایی میباشد که امروزه صنعت بسته بندی مواد غذایی با آن مواجه میباشد و همواره به دنبال راهکاری برای حفظ کیفیت و ایمنی غذا در زمینه بستهبندی بوده است. انتخاب صحیح مواد و روش مناسب بستهبندی باعث حفظ کیفیت محصول میشود ]17[.
امروزه بخش بزرگی از مواد استفاده شده در صنعت بسته بندی از فرآوردهای نفتی و پتروشیمی به دست میآیند که غیر قابل تجزیه در طبیعت بوده و مشکل زیست محیطی ایجاد میکنند. از این رو محققین همواره به دنبال راه حلهایی برای این موضوع میباشند. رشد روز افزون محصولات زیستی و توسعه تکنولوژیهای نوین سبب کاهش وابستگی به استفاده از سوختهای فسیلی گردیده است. در چند دهه اخیر میزان توجه و علاقه افراد به استفاده از بیوپلیمرها به دلیل افزایش بیشتر آگاهی مصرف کنندگان، افزایش قیمت نفت خام، افزایش آلودگیهای زیست محیطی و تجزیه ناپذیر بودن پلیمرهای نفتی و توجه به گرمای جهانی افزایش یافته است و سبب شده تلاشهای فراوانی در جهت تولید مواد بستهبندی با منشا طبیعی(پروتئین،چربی و کربوهیدرات) به صورت فیلم یا پوشش صورت گیرد. اینگونه بیوپلیمرها در مقایسه با استفاده از پلاستیکها اثرات مخرب کمتری بر محیط زیست دارند ]61[.
لایه خوراکی، لایه نازکی از ماده زیستی است که صنایع بسته بندی را به خود جلب کرده است، چون مانع از رطوبت، اکسیژن و حرکت محلول مواد غذایی می شود.از میان لایه های خوراکی بر مبنای پروتئین، لایه ژلاتین به خاطر فرآورده های خوراکی و دارویی مانند اجزای روکش کپسول، گوشت و سوسیس مورد توجه قرار گرفته است ]49[.
سالیان طولانی است که از پوششهای خوراکی جهت نگهداری بهتر محصولات غذایی و افزایش جذابیت ظاهری آنها استفاده میشود، به عنوان مثال از دوران باستان چینیها پرتقال و لیموهای تازه را با لایهی نازکی از موم میپوشاندند تا خشک شدن آنهابهتعویق بیافتد. استفاده از فیلمهای خوراکی در بستهبندی موادغذایی اولین بار در سال 1895 توسط ماریس و پارکر انجام گرفت. آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند. از سال 1930 استفاده از مومهای پارافینه مذاب برای پوشش دادن مرکبات تجاری شد و در اواخر دهه 1950 امولسیونهای روغن در آب جهت پوششدادن میوهها و سبزیها بکار رفت ]43[.
در حال حاضر تحقیقات گستردهای برای استفاده از فیلمهاو پوششهای خوراکی در صنایع غذایی و دارویی در حال انجام است که موجب بهبود کیفیت و افزایش کاربردهای آن میشود ]38[.
فیلمها و پوششهای بیوپلیمری ممکن است خوراکی بوده و یا تنها زیستتخریبپذیر باشند که این به فرمولاسیون، روش تولید و تیمارهای اصلاحکننده بستگی دارد. اگر بیوپلیمر از نوع خوراکی باشد و افزودنیهای خوراکی در ساختار فیلم و پوشش استفاده شود فیلم یا پوشش حاصله خوراکی خواهد بود. هنگامیکه بیوپلیمر با سایر مواد شیمیایی، قبل یا در طول تشکیل فیلم و پوشش وارد واکنش شود یا ترکیبات غیر خوراکی به فیلم یا پوشش اضافه شود، قابلیت خوراکی بودن را از دست میدهد. فیلمها و پوششهای خوراکی که برای بستهبندی مواد غذایی استفاده میشوند باید ایمن و مطمئن بوده و بعد از پایان دورهی مورد نظر زیستتخربپذیرباشند. زیستتخریبپذیری، یعنی فیلم یا پوشش در فرآیند کمپوست کردن به طور کامل توسط میکروارگانیسمها تجزیه شده و دیاکسیدکربن، آب، متان و مقداری بیومس تولید شود ]14[.
فیلمهای خوراکی که در ارتباط با مواد غذایی کاربرد دارند زیستتخریبپذیر هستند، یعنی قابلیت تجزیه شدن به عناصر سازنده را به وسیلهی موجودات ذرهبینی خاک دارند ]37[.
1-2- اهمیت موضوع
هر ساله میلیونها تن ضایعات پلاستیکی از جمله کیسهها پاکتهای پلاستیکی و مواد بستهبندی وارد محیطزیست گردیده و به علت برگشتناپذیر بودن به چرخه محیطزیست مشکل ایجاد مینمایند و در نتیجه نیاز به پلاستیکهای قابل تجزیه در طبیعت روز به روز در حال افزایش است]59[. ویژگی منحصر به فرد از پروتئین برای تشکیل شبکه و وادار کردن به انعطافپذیری و کشش مفید در تهیه مواد بستهبندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی در نظر گرفته میشوند. در این راستا، ژلاتینهای ارزان گاو و ماهی می تواند به عنوان یک ماده خام اساسی برای توسعه فیلمهای بسته بندی مواد غذایی استفاده شود ]80[.
استفاده از فیلمهای خوراکی در بستهبندی مواد غذایی اولین بار در سال 1985 توسط موریس و پارکت انجام گرفت. آنها از فیلمهای ژلاتینی برای نگهداری گوشت استفاده کردند ]76 و 77[.
فیلمهای خوراکی میتوانند حاوی آنتیاکسیدان و مواد ضد میکروبی باشند و این در حالی است که بسته بندیهای مرسوم قادر به رقابت در این زمینه با فیلمهای خوراکی نمی باشند ]78[. امروزه آلودگیهای ناشی از پلیمرهای سنتزی توجه همگان را به استفاده از مواد اولیه زیستتخریبپذیر معطوف کرده است و در طی دو دههی اخیر مطالعه بر روی مواد زیستتخریبپذیر حاصل از پروتئینها و کربوهیدراتها گسترش وسیعی یافتهاست.این ماکرومولوکولها به طور بالقوه می توانند جایگزینی مناسب برای پلیمرهای سنتزی حاصل از مشتقات نفتی بشمار روند ]79[.
بر خلاف فیلمها و پوششهای خوراکی استفاده از فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر با هدف جایگزینی کامل با مواد بسته بندی سنتزی صورت میگیرد. فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر نیز دارای قابلیت بازدارندگی مقابل رطوبت اکسیژن مواد طعمی آروما روغن بوده و کیفیت غذا یا دارو را حفظ می کنند. همچنین می توان به آنها مواد آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی نیز افزود. فیلمها و پوششهای زیستتخریبپذیر ویژگیهای ظاهری مانند رنگ جلا و شفافیت محصول را بهبود میبخشند ]76[.
لایه های خوراکی پلیمر های طبیعی زیست تجربه پذیر هستند که از محصولات کشاورزی بدست می آیند. آن ها برای محیط زیست ایمن هستند و مازاد بسته بندی مربوط به محصولات بسته بندی شده را کاهش میدهند ]60[.
لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیری که از منابع مختلف به دست می آیند توجه زیادی به خود جلب کرده اند.مصرف کنندگان و پردازشگرهای نظیر به کاهش مشکلات محیطی مربوط به ضایعات بسته بندی مصنوعی اقدام کرده اند.در دهه گذشته، درباره لایه های بسته بندی خوراکی و زیست تجزیه پذیر، به خاطر مزایای فراوانی که در مقایسه با لایه های بسته بندی مصنوعی دارند تحقیقات زیادی انجام شده است.گر چه جایگزینی کامل لایه های بسته بندی مصنوعی آناً ممکن نیست، لایه های خوراکی و زیست تجزیه پذیر پتانسیل کاهش و جایگزینی لایه های مصنوعی شیمیایی را در بعضی از کاربردهای آتی خواهند داشت.موادی که برای تشکیل لایه ها و روکش ها در دسترس هستند جزو دسته های پروتئینها، پلی ساکارید ها، لیپیدها و رزین ها هستند.از میان این مواد، پروتئین ها بعلت وفور نسبی، توانایی در شکل دهی لایه ها و کیفیت های تغذیه ای بطور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفتند ]47[.
مشتریها غذاهایی ماندگارتر و با کیفیت بالاتر را تقاضا میکنند، در عین حالی که آسیب پذپری بسته بندی کمتر باشد و قابلیت بازیافت افزایش یابد. این گونه تقاضاها باعث افزایش علاقه به فیلمهای خوراکی و قابل تجزیه به لحاظ زیستی یا موادی شدهاند که برای گسترش عمر مواد غذایی و توسعه کیفیت به کار برده میشوند. این گونه فیلمها دارای توانایی کاهش میزان مواد بسته بندی پلیمر سنتزی مرسوم غیر قابل تجدید هستند و نیز استفاده از ترکیبات محصولات کشاورزی فیلمهای خوراکی میتوانند از پروتئین، پلی ساکاریدها، لیپیدها یا ترکیبی از این مواد آماده شوند. فیلمهای پروتئین یا پلی ساکاریدها خصوصیات مکانیکی و نوری خوبی دارند اما بسیار حساس به رطوبت هستند ]24[.
توسعه مواد بیوپلیمری به چند دلیل اهمیت دارد: اول اینکه بخش عمدهای از پلیمرهای طبیعی منشاء کشاورزی دارند و معمولاً از محصولات گیاهی و جانوری بدست میآیند لذا این مواد برخلاف پلیمرهای سنتتیک که از مواد نفتی بدست می آیند زیست تجزیه پذیر هستند (در اثر تجزیه دی اکسید کربن، آب، متان و … تولید می‌کنند)، بنابراین مواد آلوده کننده محیط زیست به شمار نمیآیند. از سوی دیگر مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته میشوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیکی قرار می‌گیرند پس هیچگاه منابع آنها محدود و تمام شدنی نیست در حالیکه مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوختهای فسیلی ساخته میشوند که منابع آن محدود و تمام شدنی است. مزیت دیگر بیوپلیمرها اقتصادی بودن این مواد است زیرا تولید بیوپلیمر نیاز به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می‌توان به تولید آنها مبادرت ورزید همچنین مواد اولیه آنها ارزان است زیرا از زبالههای مواد اولیه کشاورزی تجدید شونده یا صنایع فرآوری مواد غذایی دریایی بدست میآیند ] 14، 45 و 46[.
پوشش‌های فیلمی عمدتاً به عمل کردن به عنوان سدی در مقابل آب، نور و اکسیژن زمان و کیفیت نگهداری را بهبود می‌بخشند ]53[.
سایرمزایای فیلمهای خوراکی نسبت به مواد بستهبندی پلیمری مصنوعی را میتوان به صورت زیر خلاصه کرد :
1- مصرف توام فیلمها با محصول بستهبندی شده بدون اینکه باقیماندهای دور ریخته شود.
2- فیلمها باعث افزایش خواص ارگانولپتیک مواد بستهبندی میشوند، بدین ترتیب، ترکیبات مختلف نظیر طعمدهندهها، رنگها و شیرینکنندهها، به همراه آنها منتقل میشوند و میتوانند به عنوان انتقال دهنده مواد ضدمیکروبی و آنتیاکسیدان بهکار روند.
3- از مهاجرت آروما، طعم و رنگ مادهی غذایی به محیط و بین اجزای موادغذایی جلوگیری میکنند.
4- فیلمها میتوانند به عنوان مکمل ارزش تغذیهای مواد غذایی باشند.
5- فیلمها باعث کاهش تبادل گازهای تنفسی بین محیط و مادهی غذایی میگردند.
6- میتوانند بهمنظور جلوگیری از حذف رطوبت و مهاجرت مواد محلول در مواد غذایی طراحی شوند.
7- فیلمها میتوانند بهآسانی برای تولید میکروکپسولهای طعم دهنده مواد غذایی و عوامل تخمیر کننده بکار روند ]62[.
پوشش مواد غذایی با فیلم های خوراکی دارای مزایای زیادی است از جمله سلامتی ویژگی های حسی و اقتصادی بودن و اینکه خود پوشش نیز دارای ارزش تغذیه ای است مانع فساد وآلودگی میکروبی میشوند و باعث استحکام و یکپارچگی مواد غذایی هستند ]34، 58 و 59[.
ژلاتین یکی از رایج ترین پلیمرهای زیستی است که بیشتر به جهت فرآوانی و زیست تخریب پذیری آن، به عنوان فیلم های خوراکی مورد توجه قرار گرفته است ]55[. ژلاتین گاوی عبارتست از یک پلی پپتید با وزن مولکولی بالا که از کلاژن بافت های پیوندی، پوست، استخوان و تاندون های گاو مشتق گرفته می شود ]103[.
گیاه زیره سبز با نام علمی کومینوم سیمینوم، گیاهی کوچک، علفی و یکساله از خانواده آپیاسه میباشد و میوه آن بسیار معطر است، منشأ آن مناطق شرقی مدیترانه است ]2، 8، 16 و 18[. زیره سبز به عنوان یکی از مهمترین گیاهان معطر و دارویی اهلی کشور ما شناخته شده است ]16[. زیره دارای تانن، روغن زرین و اسانس است ]10[. ترکیبات اصلی در زیره سبز، کومین آلدئید- گاما ترپن- سافرنال- پاراسمین است]11[.
1-3- اهداف پژوهش
1-3-1- هدف اصلی
هدف از این بررسی، امکان تهیه فیلم های تجزیه پذیر و زیست سازگار با محیط ژلاتین گاوی ترکیب شده با اسانس زیره سبز جهت استفاده در بسته بندی مواد غذایی به جای کاربرد اولیه شیمیایی غیر قابل تجزیه و بازیافت است. افزایش نگرانیها در مورد ماهیت غیر قابل تجزیه و مشکلات جدی دفع زباله در سراسر جهان منجر به افزایش میل جهان برای کشف یک جایگزین سازگار با محیط زیست بجای پلاستیک شده است.
1-3-2- اهداف اختصاصی
بررسی ویژگیهای مکانیکی فیلم خوراکی ژلاتین گاوی ترکیب شده با اسانس زیره سبز.
بررسی ویژگیهای فیزیکوشیمیایی فیلم خوراکی ژلاتین گاوی ترکیب شده با اسانس زیره سبز.
بررسی ویژگیهای ممانعتی فیلم خوراکی ژلاتین گاوی ترکیب شده با اسانس زیره سبز.
بررسی اثر اسانس زیره سبز بر پارامترهای رشد میکروبی باکتری استافیلو کوکوس در فیلمهای خوراکی ژلاتین گاوی.
پرسشهای تحقیق
آیا افزودن اسانس زیره سبز بر خواص فیزیکوشیمیایی فیلم ژلاتین گاوی تأثیری دارد؟
آیا افزودن اسانس زیره سبز بر خواص ممانعتی فیلم ژلاتین گاوی تأثیری دارد؟
آیا افزودن اسانس زیره سبز بر پارامترهای رشد میکروبی باکتری استافیلو کوکوس در فیلم ژلاتین گاوی تأثیری دارد؟
آیا افزودن اسانس زیره سبز بر روی خواص مکانیکی فیلم ژلاتین گاوی تأثیری دارد؟
1-5- محدودیتهای تحقیق
همان طور که اشاره شد، در کنار خصوصیات مناسب فیلمهای ژلاتین گاوی همچون زیست تخریب پذیر بودن آنها امکان استفاده از غلظت های بالای اسانس در فیلم وجود ندارد. یکی از راهکارهای مهم برای دست یابی به خصوصیات ضد میکروبی، شیمیایی، مکانیکی و زیستی بهتر این فیلمها، بکار بردن اسانسهای گیاهی در ساختار آنها میباشد تا با ایجاد دستهای تغییرات شیمیایی و اصلاحات فیزیکی از جمله خاصیت ضد میکروبی بیشتر، ماندگاری بالاتر، نفوذ پذیری مناسبتر، افزایش شفافیت و بهبود میزان کشش، بتوان به خصوصیات مطلوبتری دست یافت در این بین اسانس زیره سبز به دلیل دارا بودن ترکیبات فنلی از خود خاصیت ضد میکروبی1 نشان میدهد که بسیار حائز اهمیت میباشد.
1-6- نمودار تحقیق
شکل 1-1 نمودار تحقیق را برای این پژوهش نشان می دهد.
شکل 1- 1: نمودار فرآیند تحقیق
فصل دوم
مروری بر پژوهشهای پیشین
2-1- گیاهان دارویی
گیاهان دارویی میراثهای بومی هستند که از اهمیت فراگیر و جهانی بر خوردار میباشند و در همین راستا نتایج بررسیها نشان داده است که در حدود 70 هزار گونه گیاهی از گلسنگها گرفته تا درختان و درختچهها حداقل یک بار در جهت اهداف پزشکی و درمان انسانها به کار گرفته شدهاند. تعداد گونههای گیاهی دارویی حدود 52000 گونه برآورد شده است که 8 درصد آنها یعنی چیزی حدود 4160 گونه دارویی در معرض خطر انقراض هستند ]2 [.
11 اقلیم از ?? اقلیم شناخته شده جهان، برخورداری از ??? روز آفتابی در سال و اختلاف دمای ?? تا ?? درجه سلسیوس میان سردترین و گرمترین نقطه در کشور، شرایط مساعدی برای کشور پهناور ایران به لحاظ بهره مندی از یک اکولوژیک منحصر به فرد فراهم کرده است، این شرایط زمینه رشد و نمو گیاهان وحشی و دارویی را در کشور مساعد کرده است، به طوری که هم اکنون بیش از ?? درصد گونه های گیاهی جهان در ایران وجود دارد و همین امر کشورمان را در زمره مستعدترین کشورهای جهان برای تولید گیاهان دارویی قرار داده است ] 5[.
استفاده از گیاهان دارویی در قالب طب سنتی برای درمان بیماریها و مصارف دیگر در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی از دیر باز مورد توجه بوده است، ولی در چند ساله اخیر با گرایش مردم به استفاده از داروهایی با منشأ گیاهی به دلیل عوارض جانبی و سوء داروهای شیمیایی توجه جهانیان به این بحث بیشتر شده است. از سوی دیگر، تأکید سازمان بهداشت جهانی (WHO) در جایگزینی تدریجی مواد طبیعی به جای مواد شیمیایی موجب شده تا کشورهای مختلف جهان نسبت به سرمایه گذاری، برنامه ریزی کشت و تولید انبوه گیاهان دارویی در سطوح صنعتی و استفاده از آن در صنایع دارویی، بهداشتی و غذایی اقدام کنند ]14[.
2-1-1- مزایای استفاده از گیاهان دارویی
استفاده از گیاهان دارویی و داروهای گیاهی همانند استفاده از داروهای شیمیایی دارای مزایا و معایبی می باشد. از مهمترین مزایای داروهای گیاهی ارزش اقتصادی و کمی هزینه دستیابی به آنها است. از مزایای دیگر داروهای گیاهی اثرات زیست محیطی و اکولوژیکی کاربرد آنها است، که میتوان آن را نوعی تعامل و دوستی بین انسان با محیط زیست دانست. همچنین استفاده از داروهای گیاهی اثرات تخریبی کمتری بر منابع طبیعی نظیر خاک، آب، هوا و انرژی دارد. علاوه بر این می تواند موجب ایجاد باغ ها و مزارع تولید و پرورش گیاهان دارویی شود و به دنبال آن اثرات مثبتی بر افزایش تنوع زیستی در محیط زیست و کاهش آلودگی های زیست محیطی خواهد داشت. البته بایستی به این نکته توجه نمود که برداشت افراطی گیاهان دارویی از منابع طبیعی منجر به انقراض و نابودی گونههای نادر و ارزشمند میشود. برتری دیگر داروهای گیاهی کاهش عوارض ناشی از داروهای شیمیایی و جلوگیری از مقاومت نسبی عوامل بیماریزا است. اغلب عوامل بیماریزا در برابر مصرف مداوم داروهای شیمیایی جهش ژنتیکی یافته و در برابر داروها از خود مقاومت نسبی نشان میدهند و از اثر بخشی آنها کاسته میشود ]15[.
2-1-2- معایب استفاده از گیاهان دارویی
یکی از معایب استفاده از داروهای گیاهی محدودیت دسترسی به برخی گونههای گیاهی در همه فصول سال است و در صورت نگهداری ممکن است با فساد و کاهش اثرات مفید آن همراه باشد. از دیگر معایب این دسته داروها این است که زمان درمان با داروهای گیاهی بسیار طولانی بوده و در حال حاضر تیمار با این منابع دارویی جهت کنترل بیماریهای اپیدمیک مؤثر نمی باشد ]15[.
2-1-3- اسانسهای گیاهی
اثر گیاهان معطر و ادویهها در نگهداری و پیشگیری از فساد مواد غذایی از دوران باستان برای انسان به خوبی شناخته شده بود به طوری که برای بهبود عطر و طعم غذاها و حفظ و نگهداری آنها به مدت طولانی از مقادیر زیاد ادویه همراه با نمک استفاده میشده است. تا قبل از قرن 19 میلادی استفاده از منابع طبیعی و عمدتاً گیاهان از راههای اصلی درمان بیماری بودهاست. ادویه ها، گیاهان دارویی و اسانسها و عصارههای آنها درجات متنوعی از فعالیت زیستی را دارا میباشد. از میان 70 ادویهای که رسماً به عنوان افزودنیهای غذایی شناخته شدهاند، فعالیت ضد میکروبی تعداد زیادی از آنها به اثبات رسیده است و معمولاً غلظت ترکیبات ضدمیکروبی ادویههای مورد استفاده به حدی است که تاثیری روی ویژگیهای حسی مواد غذایی نمیگذارد ]67[.
2-1-3-1- مکانیسم عمل اسانسها در جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها
اگر چه مطالعات زیادی بر خصوصیات ضد میکروبی اسانسها و ترکیباتشان انجام شدهاست اما جزئیات مکانیسم عمل آنها به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفتهاست.ساختمان شیمیایی هر یک از ترکیبات اسانسها بر نحوه عمل و فعالیت ضد میکروبی آنها تاثیر میگذارد.از زمانی که مشخص شد ترپنهای موجود در اسانسهای گیاهی عوامل ضدمیکروبی اولیه هستند، مکانیسم عملی مشابه به این ترکیبات به آنها نسبت داده شد. بسیاری از ترپنهای بسیار فعال مانند اوژنول، تیمول، کارواکرول و… بطور طبیعی ساختمان فنلی دارند، بنابراین معقول به نظر میرسد که نحوه فعالیت آنها مرتبط با ساختمان فنلی شان باشد. اهمیت حضور گروههای هیدروکسیل در ترکیبات فنلی به اثبات رسیده است.بهطور کلی میزان بازدارندگی اسانسها را میتوان به حضور یک حلقه آروماتیک متصل به یک گروه قطبی نسبت داد.وجود گروه هیدروکسی فعال باعث شدهاست که این ماده بتواند به آسانی با جایگاههای فعال آنزیمها، باندهای هیدروژنی تشکیل دهد ]68، 69، 70 و 71[.
به طور کلی روش عمل اسانس به غلظت آن وابسته است. غلظتهای پایین از فعالیت آنزیمهای مربوط به تولید انرژی ممانعت میکند در حالی که مقادیر بالای اسانس موجب رسوب پروتئینها میگردد.با این وجود نامشخص است که آیا تخریب دیواره سلولی مربوط به مقدار ترکیبات ضدمیکروبی است که سلول در معرض آنها قرار میگیرد و یا تاثیر اسانسها در ابتدا موجب یک تخریب کوچک میگردد و سپس تخریب دیواره سلولی ایجادمیشود ]71[.
یکی از خواص مهم اسانسها و ترکیبات آنها خاصیت آبگریزی میباشد که آنها را قادر میسازد دیواره سلولی باکتریها یا دیواره میتوکندریها را تجزیه کنند و باعث تخریب سلولی و نفوذپذیری بیشتر سلولها شود.مهاجرت یونها و دیگر محتویات سلولی نیز میتواند اتفاق بیفتد و کم شدن زیاد محتویات سلول باکتری و یا خروج مواد حساس و یونها منجر به مرگ باکتری خواهد شد ]68[.
معمولاً اسانسهایی که قویترین خاصیت ضدباکتریایی را در برابر میکروارگانیسمهای عامل مسمومیت غذایی دارند شامل درصد زیادی از ترکیباتفنلی هستند. لذا به نظر میرسد که مکانیسم عمل آنها مشابه دیگر ترکیبات فنلی باشد. این ترکیبات معمولاً موجب اختلال در غشاء سیتوپلاسمی، شکستن و از هم گسیختن نیروی حرکتی پروتون، جریان الکترونی و انتقال فعال و منعقد شدن محتویات سلول میشود ]68 و 69[.
اجزاء اسانسها همچنین روی پروتئینهای موجود در غشاء سیتوپلاسمی اثر میگذارند.آنزیمها از قبیل آتپاز2در غشای سیتوپلاسمی جای گرفتهاند و به وسیله مولکولهای چربی در مرز غشاء وارد شده اند. دو طریق پیشنهاد شده است که به وسیله آن هیدروکربنهای حلقوی میتوانند عمل کنند. در ابتدا مولکولهای هیدروکربن چربی دوست میتوانند در یک لایه درون چربی تجمع پیدا کنند و واکنش چربی – پروتئین را از شکل طبیعی خارج کنند پس واکنش مستقیم ترکیبات چربی دوست با قسمتهای آب گریز پروتئین ها ممکن میگرد. برای مثال مشخص شده است که نعناع و ترکیبات آن فعالیت آنزیم دکربوکسیلاز را در باکتری Enterobacter aerogenes مختل مینماید که مکانیسم عمل این ترکیب اتصال به پروتئینهای موجود در جایگاه فعال آنزیم میباشد ]68[.
اسانسهای گیاهان یکی از بزرگ ترین و مهم ترین ترکیبات بیوشیمی ثانویه در گیاهان دارویی، ادویه ای به ویژه معطر میباشند. از مهم ترین اهداف اکولوژیکی تولید این ترکیبات ثانویه در برخی گیاهان میتوان به دفع آفات افزایش تحمل نسبی به برخی شرایط نامساعد محیطی و جذب حشرات گرده افشان اشاره نمود ]15[.
اسانسها3 موسوم به ترپن ها هستند و یا منشأ ترپنی دارند. معمولاً بو و مزه تندی دارند و وزن مخصوص آن ها غالبأ از آب کم تر است. اسانسها در سلو‌لها و کرکهای ترشحی منفرد یا مجتمع، غده های ترشحی، مجاری ترشحی و در قسمتهای سطحی و درونی اندامهای مختلف گیاهان وجود دارند ]2[.
2-1-4- زیره سبز
زیره سبز با نام علمى L. Cuminum cyminum گیاهی است از خانواده apiaceae، معطر، بدون کرک (جز میوه)، ساقه علفی با انشعابات دو تایى و گاهى سه تایى، ساقه گیاه شیاردار بوده و داراى بافت کلانشیم محیطی است. گیاهی کوچک، علفی به ارتفاع 15 تا 50 سانتی متر و دارای ریشه دراز باریک به رنگ سفید و ساقه ای راست و منشعب به تقسیمات دو تایی است منشأ اولیه آن ناحیه علیای مصر و سواحل نیل بوده است ولی امروزه به حالت نیمه وحشی در منطقه وسیعی از مدیترانه ، عربستان ، ایران، و نواحی مختلف می روید و یا در این نواحی پرورش می یابد. برگهای آن متناوب، شفاف، بی کرک، منقسم به بریدگیهای بسیار نازک و ظریف ولی دراز و نخی شکل است. گلهائی کوچک ، سفید یا صورتی رنگ و مجتمع به صورت چتر مرکب دارد. میوه آن بیضوی کشیده، باریک در دو انتها، بسیار معطر ، به طول 6 میلی متر، به قطر 1/5 میلی متر و پوشیده از تارهای خشن است. بعضی از واریته های این گیاه میوه های عاری از تار دارند. رنگ میوه بر حسب واریته های مختلف گیاه ممکن است زرد تیره یا خرمائی مایل به سبز و یا خاکستری باشد (گل آذین از نوع چتر مرکب می باشد و هر چتر مرکب به سه تا شش چترک ختم می شود. و هر چترک دارای سه تا چهار گل می باشد. براکته های گشیده و خطی در زیر چتر مرکب به صورت حلقه ای مجتمع شده و گریبان نامیده می شود. براکته های قاعده هر گل نیز در قاعده چترک ها به صورت حلقوی وجود داشته و گریبانک نامیده می شود. میوه دوکی شکل بوده و در دو سر باریک می باشد و از نوع دو فندقه شیزوکارپ است که شامل دو مریکارپ میباشد . جنین دانه کوچک بوده و در البومین محصور است و به شدت به جدار مریکارپ فشرده است ]92[.
شکل 2- 1: گیاه زیره سبز ]10[.
گیاه زیره سبز با نام علمی کومینوم یک گیاه آروماتیک (Cuminum cyminum) سیمینوم است که عضو خانواده آپیاسه می باشد و برای طعم بخشی به غذاها، در تهیه عطرها و برای موارد پزشکی استفاده می شود. از زیره سبز در طب سنتی در چندین مورد استفاده شده است. نشان داده شده که در درمان بیماری های دستگاه گوارش، به ع نوان ضد نفخ و تسهیل کننده هضم غذا عمل می نماید و همچنین از زیره سبز در بیماری های ریوی برای درمان سرفه استفاده شده است ]83[.
این گیاه، بومی خاورمیانه به ویژه جنوب شرقی ایران است. از ترکیبات مهم و عمده آن می توان به سابینن، فلاونوئیدها، پلی ساکاریدها، کومارین، کومین آلدئید، پینن و ترپینن اشاره نمود ]84[. زیره سبز گیاهی کوچک و علفی از خانواده آپیاسه می باشد ]20[ و میوه آن بسیار معطر است. مصرف زیره سبز به عنوان چاشنی در ایران و بسیاری از کشورها مرسوم می باشد، در آلمان با نان و در هلند با پنیر مخلوط می شود ]21[. گزارش هایی از فعالیت ضد باکتریایی و ضد قارچی آن در علم پزشکی وجود دارد ]91[. سالیان درازی است که در طب سنتی و تجربی به عنوان گیاه دارویی، به ویژه برای رفع نفخ و دل درد استفاده می شود. اسانس زیره سبز جز بسیاری از فرآورده های دارویی گیاهی ضد نفخ موجود در بازار دارویی دنیا می باشد.
زیره دارای تانن ، روغن زرین و اسانس است . اسانس زیره را از تقطیر میوه له شده تحت اثر بخار آب بدست می آورند . این اسانس مایعی است بی رنگ که در اثر ماندن ابتدا به رنگ زرد و سپس قهو ه ای رنگ می شود . بوی زیره مربوط به آلدئیدی بنام کومینول است . مقدار کومینول در زیره بسته به محل کشت آن بین 30 تا 50 درصد است . ضد تشنج است. برای برطرف کردن بیماری صرع مفید است. فعالیت ضد میکروبی اسانس زیره سبز بر روی پاتوژنهای غذا زاد از جمله لیستریا مونوسیتوژنز و اشرشیاکلی به خوبی نشان داده شده است ]93[.
زیره گیاهی است علفی، آروماتیک و معطر از تیره چتریان، بوتهای، پایا و چند ساله، که به طور عمده به صورت مستقیم بعنوان غذا و یا در چاشنی، نوشابههای الکلی، عطرسازی و مواد آرایشی استفاده میشود. دانهها، برگها و گل گیاه دارای اسانس و خاصیت دارویی میباشد. عامل اصلی و خاصیت دارویی در زیره اسانس یا روغن فرار محسوب میشود که شامل اترهای فنلی میباشد. ترکیبات تشکیل دهندهی زیره عبارتند از: پروتئین، کربوهیدرات، ترکیبات فیبری، کلسیم، ترکیبات فسفر، آهن، ویتامینها و اسانس ( 5/2 تا 4 درصد). مادهی اصلی اسانس زیره سبز، آلدئید کومینیک یا کومینول میباشد. به علاوه دارای مواد فلاندرون، کارون و الکل کومینیک است ]1 [.
امروزه اسانس زیره سبز به عنوان یک آنتی باکتریال طبیعی موضوع بررسیهای متعدد است. اصلی ترین و عمده ترین ترکیب موجود در اسانس زیره سبز، آلدئیدی بنام کومینال یا کومین آلدئید میباشد که حداکثر تا 63 درصد از کل میزان اسانس را تشکیل میدهد ]22[.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

بررسی فعالیت ضد میکروبی اسانس زیره سبز روی چهار نوع باکتری گرم مثبت، سه نوع باکتری گرم منفی، یک نوع باکتری اسید دوست و یک نوع مخمر نشان داد که هر دو نوع باکتری تحت تاثیر اسانس زیره سبز قرار گرفتند، اما حساسیت باکترهای گرم مثبت بیشتر بود که ممکن است به خاطر وجود غشای خارجی در ساختمان دیواره سلولیشان باشد ]90[.


پاسخ دهید