Manuscript ID : JFST-2206-1807 (R1) Visit : 19 Page: 127 - 148

Article Type: Original Research

As Study on Multilayer Film Properties Composed of Starch and Beeswax

Subject Areas :

Mehran Khalili Dehkordi ¹ , Hooman Molavi ²

1 - MSc Graduated of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran.
2 - Assistant professor, Department of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran.

Received: 2022-06-13 Accepted : 2022-12-08 Published : 2025-03-09

Keywords: Multilayer Film, Beeswax, Starch.,

Abstract :

Starch is one of the most abundant carbohydrate biopolymers, which produces excellent films. However, its low resistance to water vapor and weak mechanical properties are the main problems of this polymer. One of the promising methods to improve the performance of these films is the production of multi-layer films, which compensates for some of the weaknesses of biopolymers. Beeswax with high hydrophobic properties is the best fat to improve the moisture barrier properties of films. In this research, multi-layered starch / beeswax films were produced by molding method and its properties including water vapor permeability, water solubility, moisture absorption percentage, mechanical properties, as well as external characteristics were studied and compared with single-layer biodegradable films. The results showed that the beeswax increased the thickness, tensile strength (more resistance to tearing), and crystallinity of the film. On the other hand, beeswax decreased the moisture, absorbed water, solubility (both in water and acid), and permeability to water vapor. The thickness of the double layer film made of wheat starch (wheat starch-wax- wheat starch) was greater than that of the double layer film made of potato starch (potato starch-wax-potato starch), while the order of the layers (potato starch-wax-wheat starch) or (wheat starch-wax-potato starch) did not make a significant difference. Multi-layer films, compared to single-layer films, absorbed less moisture and absorbed water, and the lower the moisture and water absorption, the better the properties of the film. In general, if we consider the overall results of the film characteristics, the wheat starch film was more suitable compared to the potato starch film due to its greater thickness and the lesser amount of water and moisture absorption.

References:

1. دمان، ج. 1394. مبانی شیمی مواد غذایی. انتشارات آییژ، تهران، صفحات 328-1.
2. عسگری‌راد ح، پورمراد ف، اکبری خ. تهیه و استاندارد نمودن موم زنبور عسل دارویی. مجله دانشگاه علوم پزشکی بابل. 1383؛ 6 (4): 16-12.
3. مرادی، ص. 1387. طراحی و ساخت قالب مخروطی چرخان برای تولید فیلم چندلایه. پایان نامه دکتری، دانشگاه تربیت مدرس. صفحات 124.
4. مهدیان ر، مولوی ه، حجت الاسلامی م. بررسی خصوصیات فیلم خوراکی بر پایه نشاسته سیب‏زمینی و گندم/ژلاتین. نشریه نوآوری در علوم و فناوری غذایی. 1399؛ 3: 114-105.
5. Ballesteros- Mártinez L, Pérez-Cervera C, Andrade-Pizarro R. Effect of glycerol and sorbitol concentrations on mechanical, optical, and barrier properties of sweet potato starch film. NFS Journal. 2020; 20: 1-9.
6. Bangar S. P, Purewal S. S, Trif M, Maqsood S, Kumar M, Manjunatha V, Rusu A.V. Functionality and applicability of starch-based films: An eco-friendly approach. Foods. 2021; 10(9): 1-24.
7. Basiak E, Lenart A, Debeaufort F. Effect of starch type on the physico-chemical properties of edible films. International Journal of Biological Macromolecules. 2017; 98: 348-356.
8. Bertuzzi M, Vidaurre E. C, Armada M, Gottifredi J. Water vapor permeability of edible starch based films. Journal of food engineering. 2007; 80(3): 72-80.
9. Cao X, Chen Y, Chang P, Stumborg M, Huneault, M. Green composites reinforced with hemp nanocrystals in plasticized starch. Journal of Applied
Polymer Science. 2008; 109: 3804-3810.
10. Chambi H, Grosso C. Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase. Food research international. 2006; 39(4): 458-464.
11. Dai L, Zhang J, Cheng F. Effects of starches from different botanical sources and modification methods on physicochemical properties of starch-based edible films. International journal of biological macromolecules. 2019; 132: 897-905.
12. Diyana Z. N, Jumaidin R, Selamat M. Z, Suan M. S. N. Thermoplastic starch/beeswax blend: Characterization on thermal mechanical and moisture absorption properties. International journal of biological macromolecules. 2021; 190: 224-232.
13. Domene-López D, García-Quesada J.C, Martin-Gullon I, Montalbán M.G. Influence of starch composition and molecular weight on physicochemical properties of biodegradable films. Polymers. 2019; 11(7): 1-13.
14. Fabra M. J, Talens P, Chiralt A. Influence of calcium on tensile, optical and water vapor permeability properties of sodium caseinate edible films. 2010; Journal of Food Engineering: 96(3): 56-64.
15. Fakhouri F. M, Martelli S. M, Caon T, Velasco J. I. L, Mei H. I. Edible films and coatings based on starch/gelatin: Film properties and effect of coatings on quality of refrigerated Red Crimson grapes. Postharvest Biology and Technology. 2015; 109: 57-64.
16. Garcia N. L, Fama L, Dufresne A, Aranguren M, Goyanes S. A comparison between the physico-chemical properties of tuber and cereal starches. Food Research International. 2009; 42(8):976-982.
17. Ghanbarzadeha B, Almasia H. A, Entezamib A. Improving the barrier and mechanical properties of corn starch-based edible films: Effect of citric acid and carboxymethyl cellulose. Industrial Crops and Products. 2011; 229-235.
18. Gontard N, Guilbert S, Cuq J. Edible wheat gluten films: influence of the main process variables on film properties using response surface methodology. Journal of Food Science. 1992; 57(1): 190-195.
19. Goudarzi V, Shahabi-Ghahfarrokhia I, Babaei-Qazvini A. Preparation of ecofriendly UV-protective food packaging material by starch/TiO2 bio-nanocomposite: characterization. International Journal of Biological Macromolecules. 2018; 95: 306-313.
20. Guinea L. S. D. R. AL, A. L. Corradini E, Mattoso L. H. C, Teixeira E. D. M, Curvelo A. A. S. Kinetics of thermal degradation applied to starches from different botanical origins by non- isothermal procedures. Thermochimica Acta. 2006;47(2): 60-69.
21. Han J, Seo G, Park I, Kim G, Lee D. Physical and Mechanical Properties of Pea Starch Edible Films Containing Beeswax Emulsions. Journal of food science. 2006; 71: 290-296.
22. Hornung P. S, Ávila S, Masisi K, Malunga L. N, Lazzarotto M, Schnitzler E, Ribani R. H, Beta T. Green development of biodegradable ﬁlms based on native yam (Dioscoreaceae) starch mixtures. Starch-Starke. 2018;70: 1700234.
23. Hromiš N. M. V. L, Lazić S. L, Markov Ž. G, Vaštag S. Z, Popović D. Z, Šuput N. R, Džinić A. S. Optimization of chitosan biofilm properties by addition of caraway essential oil and beeswax. Journal of Food Engineering. 2015; 158: 86-93.
24. Klangmuang P, Sothornvit R. Combination of beeswax and nanoclay on barriers, sorption isotherm and mechanical properties of hydroxypropyl methylcellulose-based composite films. Food science and Technology. 2016; 65: 222-227.
25. Maizura M, Fazilah A, Norziah M. H, karim A. A. Antibacterial activity and mechanical properties of partially hydrolyzed sago starch–alginate edible film containing lemongrass oil. Food Chemistry and Toxicology. 2007; 1-17.
26. Myllärinen P, Buleon A, Lahtinen R, Forssell P. The crystallinity of amylose and amylopectin films. Carbohydrate Polymers. 2002; 48(1): 41-48.
27. Nordin N. S, Othman H, Rashid S. A, Basha R. K. Effects of glycerol and thymol on physical, mechanical, and thermal properties of corn starch films. Food Hydrocolloids. 2020; 106: 105884.
28. Ochoa T. A. B, Almendárez E. G, Reyes A. A. D, Pastrana M. R, López G. F, Belloso G. O, Regalado-González M. C. Design and characterization of corn starch edible films including beeswax and natural antimicrobials. Food and bioprocess technology. 2017; 10(1): 103-114.
29. Ogur S. The physicochemical properties of edible protein films. Italian Journal of Food Science. 2015; 27(1): 64-74.
30. Pérez-Vergara L. D, Cifuentes M. T, Franco A. P, Pérez-Cervera C. E, Andrade- Pizarro R. D. Development and characterization of edible films based on native cassava starch, beeswax, and propolis. NFS Journal. 2020; 21: 39-49.
31. Pushpadass H. A, Kumar A. D, Jackson S. R, Wehling L. J, Dumais J, Hanna M. A. Macromolecular changes in extruded starch‐films plasticized with glycerol, water and stearic acid. Starch‐Stärke. 2009; 5(61): 266-256.
32. Siracusa V, Rocculi P, Romani S, Dalla Rosa M. Biodegradable polymers for food packaging: a review. Trends in Food Science & Technology. 2008; 19(12): 634-643.
33. Tuhin M. O, Rahman N, Haque M, Khan R. A. Modification of mechanical and thermal property of chitosan - starch blend films. Radiation Physics and Chemistry. 2012; 81(10): 59-68.
34. Yang L, Paulson A. Effects of lipids on mechanical and moisture barrier properties of edible gellan film. Food Research International. 2000; 33: 571-578.
35. Zhang L, Chen F. A. H, Yang H, Sun X. Physicochemical properties, firmness, and nanostructures of sodium carbonate-soluble pectin of 2 Chinese cherry cultivars at 2 ripening stages. Journal of Food Science. 2008; 73: 17-22.

Full-Text:

Journal of Innovation in Food Science and Technology , Vol 17, No 1, Spring 2025

Homepagr: https://sanad.iau.ir/journal/jfst E-ISSN: 2676-7155

(Original Research Paper)

As Study on Multilayer Film Properties Composed of Starch and Beeswax

Mehran Khalili Dehkordi1, Hooman Molavi2*

1- MSc Graduated of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran.

2- Assistant professor, Department of Food Science and Technology, Shahrekord Branch, Islamic Azad University, Shahrekord, Iran.

Received:13/06/2022 Accepted:08/12/2022

Abstract

Keywords: Multilayer Film, Beeswax, Starch.

* Corresponding Author: hmolavi2010@yahoo.com

E-ISSN: 2676-7155 سایت مجله: https://sanad.iau.ir/journal/jfst

(مقاله پژوهشی)

بررسی خصوصیات اولیه فیلم چند لایه بر پایه نشاسته و موم زنبور عسل

مهران خلیلی دهکردی1، هومان مولوی2*

1- دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران.

2- استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران.

تاریخ دریافت:23/03/1401 تاریخ پذیرش:17/09/1401

چکیده

نشاسته يكي از فراوان‌ترين بيوپليمرهاي كربوهيدراتي است كه ويژگي تشكيل فيلم بسيار خوبي دارد. با اين حال، مقاومت كم آن نسبت به بخار آب و ويژگي‌هاي مكانيكي ضعيف، از مشكلات اصلي اين پليمر است. یکی از روش‌هاي نوید بخش براي بهبود عملکرد این فیلم‌ها تولید فیلم‌هاي چند لایه است که سبب جبران بخشی از ضعف‌هاي بیوپلیمرها می‌شود. موم زنبور عسل با خاصیت هیدروفوب بالا بهترین چربی برای بهبود ویژگی‌های ممانعت کنندگی در برابر رطوبت فیلم‌ها می‌باشد. در اين تحقيق فيلم‌های چند لايه نشاسته/موم زنبور عسل به روش قالب‌ريزي توليد و ويژگي‌هاي آن شامل نفوذپذيري نسبت به بخارآب، حلاليت در آب واسید، درصد جذب رطوبت، خواص مکانيکي و نيز ويژگيهاي ظاهري مورد مطالعه و با فيلم‌هاي زيست تخريب‌پذير تکلايه مقايسه گرديد. نتايج نشان داد که موم زنبورعسل باعث افزایش ضخامت فیلم‌ها، افزایش استحکام کششی در فیلم، مقاومت بیشتر در برابر پارگی و افزایش بلورینگی در فیلم شد و همچنین موم زنبورعسل باعث کاهش رطوبت در فیلم،کاهش آب جذب شده در فیلم، کاهش حلالیت در آب و اسید و همچنین کاهش نفوذپذیری نسبت به بخار آب شد. ضخامت فیلم‌هایی که دولایه نشاسته گندم داشتند (گندم- موم-گندم) از ضخامت فیلم‌هایی که دولایه نشاسته سیب‌زمینی (سیب‌زمینی- موم-سیب‌زمینی) داشتند بیشتر بود در حالی که ترتیب لایه‌ها (سیب‌زمینی- موم-گندم) یا (گندم- موم- سیب‌زمینی) تفاوت معناداری ایجاد نمی‌کردند. فیلم‌های چندلایه در مقایسه با فیلم‌های تک لایه رطوبت و آب جذب شده کمتری را جذب کردند و هرچقدر رطوبت و جذب آب کمتر باشد، خصوصیات فیلم نیز بهتر می‌شود. به صورت کلی اگر برآیند ویژگی‏ها را در نظر بگیریم، فیلم نشاسته گندم به علت ضخامت بیشتر و میزان جذب آب و رطوبت کمتر در مقایسه با فیلم نشاسته سیب‌زمینی مناسبتر است.

واژه های کلیدی: فیلم‌چندلایه، موم زنبورعسل، نشاسته.

* مسئول مکاتبات: hmolavi2010@yahoo.com

1- مقدمه

در دهههای گذشته استفاده از فیلمهای سنتزی و پلاستیکی به خاطر توسعه روز افزون صنایع پتروشیمی بسیار افزایش داشته است که منجر به بروز مشکلات بسیار جدی برای طبیعت میشود. این نوع فیلمهای سنتزی با توجه به ماهیت غیر زیست تخریب پذیری که دارند کامل بازیافت نمی‌شوند و یا بسیار بازیافت آن ها زمان‌بر است. حتی مکانهای لازم برای دفع این نوع زبالهها وجود ندارد و همچنین باعث آلودگی دریاها و اقیانوسها نیز میشوند(6). فیلمهای خوراکی راه حل مناسبی برای رفع این مشکل هستند(4). فیلمهای خوراکی لایه نازکی از بیوپلیمرها هستند که برای بهبود و نگهداری مواد غذایی روی سطح ماده‌ی غذایی کشیده می‌شوند و یا بین اجزای ماده غذایی قرار داده میشوند(4). مهمترین مزیت این نوع فیلمها این است که تجزیه پذیر هستند. فرایند بازیافت بسیار پرهزینه است و در طی فرایند کمپوست به محصولات طبیعی مثل آب، دی اکسیدکربن و ... تبدیل می‌شوند و سمی نیستند. همچنین برای محیط زیست خطرناک نمیباشند(15). در این میان نشاسته به دلیل قیمت پایین، فراوانی زیاد و در دسترس بودن، قابلیت بازیافت و همچنین قابلیت فیلم سازی خوبی که دارد (مانع ورود اکسیژن و دی اکسید کربن می‌شود) بسیار حائز اهمیت میباشد و میتوان در بسته- بندی‌های خوراکی از آن استفاده کرد(17). نشاسته یکسری معایب نیز دارد و بخاطر همین معایب به تنهایی نمیشود از آن فیلم تهیه کرد. این معایب عبارتند از: خاصیت آبدوستی بالا و ضعف در برابر رطوبت (مهمترین ویژگی فیلم با پوشش خوراکی، مقابله با انتقال رطوبت است) و خواص مکانیکی که یکی از راهحلها برای حل این مشکل استفاده از فیلمهای چند لایه است (7). با افزودن لیپیدها به فرمولاسیون پوشش‌های پروتئینی و یا پلی-‌ساکاریدی، نفوذپذیری به بخار آب کاهش می‌یابد(5). موم زنبور عسل یکی از مواردی است که میتوان به فیلمهای خوراکی اضافه کرد. در کنار مزایای فوق، با اضافه کردنترکیبات لیپیدی خواص ظاهری فیلم تغییرمی‌کند ومقاومت مکانیکی فیلمها هم کاهش می‌یابد. مواد اصلی برای تشکیل موم زنبورعسل کربوهیدراتهایی مانند فروکتوز، گلوکز و ساکارز هستند. موم با خاصیت هیدروفوبی بالا مهمترین چربی برای بهبود ویژگیهای ممانعت کنندگی در برابر رطوبت فیلمها می‌باشد(8). موم در آب غیرمحلول است و خواص آن با گذشت زمان تغییری نمیکند. بنابراین، هدف از مطالعه حاضر تولید فیلم چند لایه با استفاده از پلیمرهاي نشاسته و موم زنبور عسل به روش قالب‌ریزي و بررسی ویژگی‌هاي فیلم از جمله خواص فیزیکی و مکانیکی فیلم چند لایه در مقایسه با فیلم‌هاي تک لایه می‌باشد، امید است نتایج حاصل از آن بتواند رویکرد جدیدی به سوی استفاده از بسته‌بندی‌های زیست تخریب پذیر در صنایع غذایی جهت بهبود کیفیت، ایمنی و کاهش زباله‌های حاصل از غذا به حساب آیند.

2- مواد و روش‌‌ها

مواد اولیه مورد استفاده شامل نشاسته سیب زمینی، نشاسته گندم و موم زنبور عسل بود که از بازار داخلی ایران تهیه شدند. مواد شیمیایی مورد استفاده در آزمونهای شیمیایی (گلیسرول، کلسیمکلراید و نیترات منیزیم) از شرکت سیگما و مرک آلمان و با خلوص تجزیهای تهیه شدند.

2-1- آماده‏سازی موم زنبور عسل

10 گرم از موم در بشر ریخته و به نسبت 1 به 10 آب اضافه گردید و سپس در دمای 60 درجه سانتی‌گراد حرارت داده شد تا کاملاً ذوب شود، (دلیل استفاده از این درجه حرارت از دست رفتن خواص موم در دمای 72 درجه سانتیگراد می‌باشد)، سپس موم ذوب شده از صافی عبور داده شد و سپس به دستگاه اولتراسونیک (کلینر، مدلLX ساخت ایران) با دمای 65 درجه سانتیگراد انتقال داده شده تا ذرات و ناخالصی‌های کوچک باقی مانده نیز جداسازی گردند. در ادامه موم سرد شده و جهت استفاده در فرمولاسیون فیلم نگهداری گردید(2).

2-2- آماده سازی فیلم چندلایه

براي تولید فیلم، ابتدا 3 گرم نشاسته در 100 میلی‌لیتر آب مقطر به همراه 40 درصد گلیسرول (8/1 گرم) باهم مخلوط، سپس به مدت 30 دقیقه در دماي 90 درجه سانتی‌گراد در حمام آب‌گرم همزده شد. در ادامه، مخلوط فيلم روي پلكسي گلاس پهن و به مدت 12 ساعت در دماي 50 درجه سانتي‌گراد قرار گرفت تا فيلم خشك شود. سپس موم زنبور عسل ذوب شده به صورت لایه‌ای نازک روی فیلم پلی- ‌ساکاریدی ریخته شد و به مدت 24 ساعت براي خشک شدن در دمای 50 قرار گرفت تا تشکیل فیلم دو لایه (یک لایه نشاسته، یک لایه موم زنبور عسل) بدهد و سپس مجدداً یک لایه از نشاسته بر روی لایه دوم قرار داده شد تا تشکیل فیلم سه لایه (یک لایه موم بین دو لایه نشاسته) را بدهد. فیلم نشاسته گندم و نشاسته سیب‌زمینی نیز به عنوان فیلم‌های شاهد مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس فیلم‌هاي شفاف و پیوسته براي انجام آزمون‌ها از سطح ظروف جدا شد (9).

2-3- اندازه‌گیری ضخامت

میانگین ضخامت فیلم‌ها به وسیله یک میکرومتر دستی با دقت 01/0 میلی‌متر در 10 نقطه تصادفی اندازه‌گیري شد (10).

2-4- اندازه‌گیری محتوای رطوبت

محتواي رطوبت نمونه‌ها در سه تکرار بر اساس مقدار افت وزن نمونه مشخصی از فیلم در طی خشک کردن در آون آزمایشگاهی (مدل70، ساخت ایران) در دماي 105 درجه سانتی‌گراد و مطابق رابطه 1 اندازه‌گیري شد (11).

رابطه(1)

× 110 = درصد رطوبت

که در این رابطه، W1وزن ظرف و نمونه قبل از خشک کردن، W2 وزن ظرف و نمونه بعد از خشک کردن و W0 وزن اولیه نمونه است.

2-5- اندازه‌گیری جذب آب

آزمون اندازه‌گیری جذب آب بر اساس اختلاف وزن نمونه‌ها قبل و بعد از مشروط سازی در رطوبت نسبی 50-55 درصد تعیین شد. قطعات cm22×2 فیلم‌ها تا رسیدن به وزن ثابت (m1) در محیطی با رطوبت نسبی صفر درصد (کلرید کلسیم) نگهداری شده، آنگاه نمونه‌ها در دسیکاتور حاوی محلول اشباع نیترات منیزیم با رطوبت نسبی50-55 درصد تا رسیدن به وزن ثابت (m2) نگهداری و میزان جذب آب نمونه‌ها به کمک رابطه 2 محاسبه شد.

رابطه(2)

100 × = میزان جذب آب

2-6- حلالیت در آب و اسید

ابتداد فیلم‌ها در ابعداد cm2 2×2 بریده و سپس وزن اولیه نمونه‌ها مشخص شد، که برای این منظور فیلم‌ها در درون بشرها توزین و به وزن ثابت رسیده‌ و به مدت 24 ساعت در دمای 100 درجه خشک گردید. سپس با تفریق وزن بشر وزن نمونه خشک به دست آمد. در هر بشر به میزان 50 میلی‌لیتر آب برای حلالیت در آب و همین میزان نیز در بشرهای حاوی نمونه‌های حلالیت در اسید ریخته شد و سپس نمونه‌ها در در دمای 25 درجه به مدت 24 ساعت در آون شیکردار (مدل DS 311 آلمان) قرار گرفت، سپس آب و اسید از نمونه‌های فیلم جدا شد و دوباره باقیمانده‌ی فیلم‌ها در دمای 100 درجه به مدت 24 ساعت در آون دارای فن خشک شد و مجددا وزن فیلم‌ها یاداشت گردید، اختلاف وزن خشک اولیه و ثانویه نشان دهنده میزان حلالیت نمونه‌ها در آب و اسید است حلالیت در آب و اسید از رابطه 3 محاسبه شد(12).

رابطه(3)

100× =درصد حلالیت

2-7- نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP)

آزمون نفوذپذیري به بخار آب مطابق روش ASTM (1995-method E96) به صورت وزن سنجی انجام شد (ASTM, 1995). براي انجام آزمایش، درون ویال‌هایی

کلرید کلسیم خشک ریخته شد. نمونه فیلم‌ها به صورت گرد بریده و در دهانه ویال به وسیله چسب دو طرفه چسبانده شد. به این ترتیب درون ویال‌ها رطوبت نسبی صفر درصد وجود داشت. آنگاه ویال‌ها درون دسیکاتور حاوي آب نمک اشباع با رطوبت نسبی 75 % و دماي 25 درجه سانتی‌گراد قرار گرفت. به این ترتیب اختلاف فشار بخار آب 55/1755 پاسکال در دو سمت فیلم ایجاد شد. در بازه زمانی 24 ساعت، هر ساعت یک بار ویال‌ها به وسیله ترازوي دیجیتال با دقت 0001/0 گرم وزن شد و نمودار افزایش وزن ویال در برابر زمان رسم شد و با استفاده از روابط 4 و 5 آهنگ عبور بخار آب (WVTR) و نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) محاسبه شد:

رابطه(4)

WVTR=

رابطه(5)

WVP=

S شیب منحنی افزایش وزن ویال در برابر زمان، A مساحت دهانه ویال، X میانگین ضخامت فیلم و ΔP اختلاف فشار بخار در دو سوي فیلم معادل 55/1755 پاسکال است.

2-8- اندازه‌گیری خواص مکانیکی فیلم‌ها

ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌های فیلم از طریق آزمون‌های کششی با استفاده از یک دستگاه ارزیابی مکانیکی (مدل CT3 ساخت آمریکا) و بر اساس روش استاندارد (ASTMD882-10, 1996) تعیین شد (ASTM, 1996). ابتدا فیلم‌ها به شکل مستطیل با طول mm 100 و عرض mm 10 بریده شدند. نمونه‌ها در دسیکاتور حاوی محلول اشباع نیترات منیزیم با رطوبت نسبی 50-55 درصد به مدت حداقل 48 ساعت مشروط شده و فاصله بین دو فک دستگاه mm 50 و سرعت حرکت فک‌ها mm/min 10 انتخاب شد. فاکتورهایی شامل استحکام کششی (TS)، درصد ازدیاد طول در نقطه شکست (EB)، با استفاده از روابط 6 و 7 محاسبه شد:

رابطه(6)

رابطه(7)

100× = EB

که در این روابط FMaxحداکثر نیروی اعمال شده قبل از پاره شدن،AMin حداقل سطح مقطع نمونه،LMax طول نمونه در لحظه پاره شدن است.

2-9- اندازه‌گیری رنگ

برای اندازه‌گیری رنگ از دستگاه کالریمتر (Hunterlab EZ colorfelex)، کشور آمریکا استفاده شد. نمونه‌ها با ابعاد مشخص تهیه شده و در صفحه سفید استاندارد قرار گرفته و پارامترهای L* (شفافیت-کدورت)، a* (قرمزی-سبزی) وb* (آبی- زردی) اندازه‌گیری گردید. همه اندازه‌گیری‌ها در چهار تکرار انجام شد. اختلاف رنگ کلی صفحه سیاه استاندارد و نمونه‌ها (ΔE)، اندیس سفیدی (WI) و اندیس زردی (YI) توسط فرمول‌های 8 الی 10 محاسبه گردید (4).

رابطه(8) ΔE=

رابطه(9) WI=

رابطه(10)

YI=

2-10- اندازه‌گیری خصوصیات سطحی فیلم

براي این آزمون ابتدا نمونه‌هاي موردنظر در ابعاد 2×2 سانتی‌متر مربع برش داده شد و سپس با طلا پوشش‌دهی شد و در آون خلأ دستگاه میکروسکوپ الکترونی (Zeiss ساخت آلمان) قرار گرفت و با بزرگنمایی 500 برابر از سه نقطه مختلف فیلم تصویربرداري شد (4).

2-11- آزمون XRD

فیلمها با استفاده از پراش سنج فیلیپس (مدل PW 1830 ) در معرض تابش پرتو ایکس قرار گرفتند،که در آن طول موج تابش برابر با 79018/1 آنگستروم، ولتاژ 40 کیلو ولت، شدت جریان 30 میلی آمپر و فاصله نمونه برداری 02/0 بود. تشعشع پراکنده در محدوده زاویه ای 10-35 درجه تشخیص داده شد (14).

2-12- آنالیز آماری

در اين تحقيق به منظور بررسی خصوصیات اولیه فیلم چند لایه بر پایه نشاسته و مومزنبورعسل از طرح بلوک کاملاً تصادفی با سه تکرار، آنالیز واریانس و سپس آزمون دانکن در سطح اطمینان 95 درصد به کمک نرم افزار SPSS ویرایش 22 استفاده شد.

3- نتایج و بحث

3-1- اندازه‏گیری ضخامت

شکل 1- مقایسه میانگین ضخامت فیلم در تیمارهای مورد بررسی‏.

* میانگین‌هایی که حروف مشابه ندارند، از نظر آزمون دانکن (در سطح احتمال پنج درصد) اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند.

شکل 1 میانگین ضخامت در چهار فیلم حاصل از نشاسته سیب‏زمینی- موم- سیبزمینی، سیب‌زمینی- موم - گندم، گندم – موم-گندم و گندم - موم- سیب‌زمینی را نشان می‌دهد. همان طور که مشاهده می‌شود ضخامت فيلمهاي شاهد کمتر از فیلمهای حاوی موم بود. ضخامت فيلمهاي شاهد سیب زمینی (mm02/0± 12/0) نسبت به فیلم شاهد گندمmm) 01/0± 21/0) کمتر بود. دلیل این کاهش ضخامت در فیلم نشاسته سیبزمینی به نوع منبع نشاسته و نسبت محتوای آمیلوز/آمیلوپکتین مرتبط است. هر چه محتوای آمیلوز کمتر باشد، ضخامت فیلم، کمتر است (7). چون ساختار آمیلوز دارای ساختار خطی است و فضای بیشتری را اشغال می‌کند ولی آمیلوپکتین به جهت این که زنجیرههای جانبی دارند، این زنجیرههای جانبی در هم فرو میروند (1). در بین تیمارهای حاوی موم، فیلم نشاسته گندم - موم - نشاسته گندم با میزان (mm 05/0±62/0) بیشترین میزان ضخامت را داشت که ناشی از حضور دو لایه نشاسته گندم بوده است و کمترین ضخامت بین نمونه‌های حاوی موم، فیلم مربوط به نشاسته سیب‏زمینی- موم- سیبزمینی با میزان mm)06/0 ±30/0( بود. همچنین تفاوت معنیداری بین فیلم نشاسته سیب‏زمینی- موم-گندم و نشاسته گندم-موم- سیبزمینی وجود نداشت. ضخامت فیلم تأثیر مستقیم بر دیگر پارامترهاي اساسی فیلمها دارد. منابع مختلف و نسبتهاي مختلف آمیلوز و آمیلوپکتین باعث بروز خصوصیات فیزیکی متفاوتی در فیلمها میشود (2). منشأ نشاسته بر ضخامت فیلم تأثیر می‌گذارد. با آمیلوز بیشتر، لایه ها ضخیم‌تر میشوند و با میزان کمتر، نازک‌تر هستند. بنابراین فیلمهای حاصل از نشاسته گندم به علت محتوای بیشتر آمیلوز، ضخامت بیشتری دارند. افزودن یک لایه موم‌ زنبورعسل در هر دو منبع منجر به افزایش لایه و در نتیجه افزایش ضخامت فیلم شده است (13). مهدیان و همکاران (1399) خصوصیات فیلم خوراکی بر پایه نشاسته سیبزمینی و گندم/ ژلاتین را بررسی کردند (4). نتایج این محققین مطابق با تحقیق حاضر بود. ضخامت فیلمهاي نشاسته گندم بیشتر از فیلمهاي با نشاسته سیبزمینی بود. نتایج باسیاک و همکاران (2017) با تحقیق حاضر مطابقت داشت (7).

3-2- اندازه‏گیری محتوای رطوبت

شکل 2- مقایسه میانگین رطوبت در فیلم در تیمارهای مورد بررسی‏.

*میانگین‌هایی که حروف مشابه ندارند، از نظر آزمون دانکن (در سطح احتمال پنج درصد) اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند.

3-3- اندازه‏گیری آب جذب شده

شکل 3- مقایسه میانگین میزان آب جذب شده در تیمارهای مورد بررسی.‏

*میانگین‌هایی که حروف مشابه ندارند، از نظر آزمون دانکن (در سطح احتمال پنج درصد) اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند.

شکل (3) میانگین آب جذب شده در تیمارهای مختلف را نشان میدهد. مطابق با نتایج، تفاوت معنیداری بین میزان آب جذب شده نمونههای شاهد و نمونههای حاوی موم مشاهده شد (05/0 >p). به این صورت که نمونههای شاهد جذب آب بالاتری نسبت به تیمارهای حاوی موم داشتند. در تحقیقات مشابهی گزارش شده است که افزودن موم منجر به کاهش جذب آب در فیلمهای تهیه شده با پولولان و هیدروکسیپروپیل متیل سلولز شده است که ناشی از گروههای آبگریز موم میباشد. نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج دیانا و همکاران (2021) مطابقت داشت. همچنین فیلم شاهد نشاسته سیبزمینی (81/0 ± 61/24 %) از فیلم شاهد گندم (57/78 ± 21/0 %) جذب آب بالاتری داشت که همان طور که در قسمت قبل اشاره شد به نوع نشاسته و ویژگیهای ساختاری آن بستگی داشت. نتایج این تحقیق با نتایج عبدالهی مقدم و همکاران (1395) مطابقت داشت. آنها گزارش کردند که فیلمهای نشاسته سیبزمینی دارای مقدار جذب رطوبت بیشتری نسبت به فیلمهای نشاسته گندم و ذرت داشت که این به دلیل ویژگیهای ساختاری سیب زمینی از جمله دارا بودن محلهای جذب رطوبت بیشتر (به دلیل داشتن محتوای آمیلوپکتین بیشتر نسبت به نشاستههای گندم و ذرت) میباشد. مقایسه فیلمهای حاوی موم نیز نشان داد که فیلمهای سه لایه نشاسته سیب زمینی- موم- نشاسته سیب زمینی (82/0 ±87/19 %) به دلیل حضور دو لایه نشاسته سیبزمینی جذب آب بالاتری نسبت به سایر فیلمهای حاوی موم داشت. از این رو فیلمهای سه لایه نشاسته گندم- موم- نشاسته گندم (96/0 ± 58/12%) کمترین میزان جذب آب را داشتند. نتایج مشابهی توسط پرز- ورگا و همکاران (2020) در بررسی میزان آب جذب شده در فیلمهای نشاسته کاساوا و موم زنبور عسل به دست آمد.

3-4- اندازه‏گیری حلالیت در آب و اسید

شکل 4- مقایسه میانگین حلالیت در آب و اسید در تیمارهای مورد بررسی‏.

*میانگین‌هایی که حروف مشابه ندارند، از نظر آزمون دانکن (در سطح احتمال پنج درصد) اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند.

حلالیت از جمله ویژگیهای مهم در فیلمهای زیستتخریب پذیر است که میتواند تعیین کننده قابل اجرا بودن و کاربرد آنها است (6). شکل (4) میانگین حلالیت در آب فیلمهای مختلف را نشان می‌دهد. مطابق با نتایج، نمونههای شاهد (فیلم نشاسته گندم و نشاسته سیب زمینی) با اختلاف معنیداری بیشترین حلالیت را در آب داشتند (05/0>p). میزان حلالیت در آب فیلم شاهد گندم کمتر از فیلم شاهد سیبزمینی بود (05/0>p). افزودن مومزنبورعسل منجر به کاهش حلالیت فیلمهای بر پایه نشاسته در آب شد. همچنین اختلاف معنیداری بین حلالیت در آب در فیلمهای سیب- زمینی- موم-گندم و گندم- موم -گندم مشاهده شد (05/0>p). بیشترین حلالیت در آب در فیلم نشاسته سیبزمینی- موم- سیب زمینی (49/0 ± 78/17 %) و کمترین حلالیت در فیلم نشاسته گندم-موم-گندم (47/0±46/14 %) مشاهده گردید (05/0>p). علت کاهش حلالیت فیلمهای حاوی موم- زنبور- عسل در مقایسه با نمونههای شاهد، ساختار آبگریز موم است. زیرا موم در ساختار شبکهای فیلم نفوذ کرده و با اتصالات هیدروژنی، فعل و انفعالات قوی ایجاد کرده و نفوذپذیری فیلم را به مولکولهای آب کاهش داده و باعث کاهش حلالیت فیلم میشود (25). نتایج این تحقیق با نتایج پرز- ورگارا و همکاران (2020) مطابقت داشت. این محققین گزارش کردند که فیلمهای نشاسته کاساوا بیشترین میزان حلالیت را دارند و با افزایش میزان موم در ساختار فیلمهای نشاسته کاساوا، میزان حلالیت نیز در آب کاهش یافت. نتایج مشابهی نیز توسط دیانا و همکاران (2021) در مورد کاهش حلالیت فیلمهای نشاسته کاساوا- موم- زنبور- عسل در آب گزارش شد. افزودن موم به پلیمر نشاسته منجر به تشکیل یک شبکه قوی از اتصالات نشاسته- موم شده و در نتیجه دسترسی گروههای هیدروکسیل برای واکنش با آب کاهش مییابد (20). در مطالعه مشابه دیگری، اوچوا و همکاران (2017) به کاهش حلالیت در آب فیلمهای نشاسته ذرت حاوی موم- زنبور-عسل اشاره کردند (28). همچنین تفاوت حلالیت فیلمهای مختلف نشاسته به دلیل تاثیر نوع نشاسته و ساختار آن میباشد. همان طور که فخوری و همکاران (2015) در پژوهشی مشابه گزارش کردند که فیلمهای بر پایه نشاسته بسته به نوع منبع، حلالیت متفاوتی را از خود نشان میدهند (15). زاوارز و همکاران (2010) نیز در پژوهشی دیگر، ارتباط بین ویژگی حلالیت و متورم شدن گرانولها را گزارش کردند. به عبارتی متورم شدن گرانولها بر حلالیت نشاسته نیز تاثیرگذار است و هر چقدر ساختار نشاسته متراکمتر باشد، متورم شدن کمتر و در نتیجه حلالیت نیز کاهش مییابد. همچنین شکل (4) حلالیت فیلمهای مختلف را در اسید نشان میدهد. مطابق با نتایج، نمونههای شاهد با اختلاف معنیداری بیشترین حلالیت را در اسید داشتند و با افزودن موم به فیلمهای نشاسته، میزان حلالیت در اسید نیز کاهش یافت (05/0>p). علاوه بر این، فیلم نشاسته گندم- موم- نشاسته گندم دارای کمترین حلالیت در اسید (82/15 %) را در بین فیلمهای حاوی موم داشت (05/0>p). مطابق با نتایج حلالیت فیلمها در محیط اسیدی به مراتب بالاتر از محیط آبی بود که به دلیل گروههای پروتون در محیط اسیدی است. پرز- ورگارا و همکاران (2020) دلیل حلالیت فیلم های نشاسته کاساوا حاوی موم زنبور عسل در اسید را به ساختار موم عنوان کردند. موم زنبور عسل متشکل از الکلهای چرب C24-C36 کربنه و اسیدهای چرب است که مولکولهای استری بلند را میسازد. این ساختار در شرایط اسیدی هیدرولیز میشود و الکلهای چرب تولید شده منجر به افزایش حلالیت فیلم در اسید میشود (30). حلالیت فیلمها در شرایط اسیدی از جهت قابل هضم بودن فیلمهای خوراکی حائز اهمیت است (18).

3-5- اندازه‏گیری نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP)

شکل 5- مقایسه میانگین نفوذپذیری نسبت به بخار آب در تیمارهای مورد بررسی.‏

*میانگین‌هایی که حروف مشابه ندارند، از نظر آزمون دانکن (در سطح احتمال پنج درصد) اختلاف معنی‌داری با یکدیگر دارند.

شکل (5) مقایسه میانگین نفوذپذیری نسبت به بخار آب در تیمارهای مورد بررسی را نشان ميدهد. همان طور که ملاحظه میشود، میزان نفوذ پذیری فیلمهای شاهد در مقایسه با فیلمهای حاوی موم میزان نفوذپذیری بیشتری نسبت به بخار آب داشتند. از طرفی فیلم شاهد سیبزمینی ( kg/m2sPa74/0 ± 96/4) در مقایسه با شاهد گندم ( kg/m2sPa18/0 ± 11/4) نفوذپذیری بیشتری نسبت به بخار آب داشت که علت آن میتواند ناشی از خاصیت آبدوستی بیشتر در نشاسته سیبزمینی و همچنین ضخامت بیشتر فیلم نشاسته گندم باشد.کمترین میزان نفوذپذیری به بخار آب در نمونه فیلم حاوی موم در فیلم نشاسته گندم-موم- نشاسته گندم (kg/m2sPa 07/0 ± 71/0) مشاهده شد و بیشترین میزان متعلق به نمونههای نشاسته سیبزمینی-موم- نشاسته سیبزمینی (kg/m2sPa 09/0 ± 06/3) بود. با افزایش لایه سیبزمینی میزان نفوذ بخار به فیلم بیشتر شد. تیمارهایی نشاسته سیبزمینی- موم- نشاسته گندم و نشاسته گندم- موم- نشاسته سیب زمینی، نفوذپذیری مشابهی با یکدیگر نشان دادند. از آنجایی که وظیفه اصلی بسته بندی موادغذایی اغلب جلوگیری یا حداقل کاهش انتقال رطوبت بین غذا و فضای اطراف است،WVP باید تا حد امکان پایین باشد (28). نتایج برتوزی و همکاران (2007) نشان میدهد که خصوصیات نفوذپذیری و آب دوستی فیلم‌های نشاسته گندم به شدت تحت تأثیر ویژگی‌های ذاتی گرانول است (8). نتایج تحقیق حاضر مطابق با نتایج ورگارا و همکاران (2020) که تاثیر افزودن مومزنبورعسل و خاصیت نفوذپذیری به بخار آب در فیلمهای نشاسته کاساوا بررسی کردند مطابقت داشت (30).

3-6- اندازه‏گیری خواص مکانیکی فیلم

شکل 6- استحکام کششی (Peak load) در تیمارهای مورد بررسی در آزمایش‏.

*حروف مشابه نشان‏دهنده نبود اختلاف معنی‏دار بین تیمارهای مورد بررسی در آزمایش است.

شکل 7- تغيير طول در تیمارهای مورد بررسی در آزمایش‏.

*حروف مشابه نشان‏دهنده نبود اختلاف معنی‏دار بین تیمارهای مورد بررسی در آزمایش است.

3-7- اندازه‏گیری رنگ فیلم

شکل 8- پارامترهای رنگی در تیمارهای مختلف.

شکل 9- شاخص رنگ (ΔE) تیمارهای مختلف در مقایسه با فیلم شاهد گندم (a) و شاهد سیب زمینی (b).

شکل 10- شاخص سفیدی (WI) و شاخص زردی (YI) تیمارهای مختلف.

3-8- اندازه‏گیری خصوصیات سطحی فیلم (SEM)

$E:\پایان نامه م مقاله\safarpoor\mehran khalili dehkordi\forough analyze\final\SEM.png$

شکل 11- خصوصیات مورفولو‌ژیکی فیلمهای حاصل از الف) نشاسته سیب زمینی- موم- سیب زمینی ب) سیب ‌زمینی- موم-گندم ج) گندم- موم-گندم د) گندم- موم- سیب ‌زمینی

در شکل 11 خصوصیات مورفولوژیکی فیلم‌های نشاسته حاصل از تیمارهای گندم- موم- سیب ‌زمینی، گندم- موم-گندم، سیب‏ زمینی- موم- سیب‌ زمینی، سیب ‌زمینی- موم-گندم در نسبت‌های مختلف را نشان می‌دهد. تصاویر در بزرگنماییهای متفاوت عکس‌برداری گردید تا بهترین‌ها انتخاب گردد. تصاویر تمام فیلمهای نشاسته، نشان دهنده هموژن بودن ساختار داخلی و بدون حفره فیلم است که به علت فرآیند خوب ژلاتینه شدن نشاسته و تخریب گرانولهای نشاسته است. همچنین یکنواختی سطح فیلمها نشان دهندهی تمامیت و یکنواختی ساختاری بستر و در نتیجه افزایش استحکام کششی این فیلمها میشود. همان طور که در تصاویر قابل مشاهده است در برخی از نقاط، ذرات موم در بستر نشاسته پراکنده شده است. علاوه بر این، رشتههای زیادی در بستر فیلم مشاهده شد (شکل10، ب. ج.) که عمدتاً آمیلوزهای استخراج شده از گرانولهای نشاسته در حین فرآیند ژلاتینه شدن می‌باشد که این نتایج با مشاهدات هان و همکاران (2006) که بر روی خصوصیات فیزیکی فیلمهای نشاسته نخود فرنگی حاوی موم زنبور عسل مطابقت داشت (21). در مورد اثر منبع نشاسته در خصوصیات فیلم با توجه به شکل (10) می‌توان متوجه شد

که فیلم‌های حاوی نشاسته سیب ‌زمینی سطح یکنواخت‌تری دارند. خصوصیات مورفولوژیکی فیلم تصویر روشن‌تری از سطح فیلم، یکنواخت بودن، چروکیدگی سطح فیلم و یا زبری آن را نشان می‌دهد. محققان بیان کردند منبع نشاسته و همچنین نوع گرانول‌ها مهم ترین عامل در شکل سطح فیلم است به علاوه عامل وجود حفرات و ترك‌هاي سطحی در مرحله خشک شدن را مرتبط با میزان آبی که با نشاسته‌ها در تعامل است می‌دانند. در توافق با نتایج حاصله تان و همکاران (2012) سازگاری پلیمرها در فیلمهای کامپوزیت را عامل یکنواختی فیلمها میدانند که منجر به ساخت فیلم‌هایی مسطح میگردد (33). چامبی و همکاران (2006) وجود ترک‌هایی در فیلم گزارش کردهاندکه احتمالاوجود آنها را در نتیجه فرآیند خشک شدن توصیف کردهاند(10) از جهت فهم بهتر تأثیر خصوصیات مورفولوژیکی و تفاوت بین تیمارها میتوان به نتایج مایلارین و همکاران (2002) اشاره کرد، آنها با مقایسه فیلم نشاسته ذرت، آلیفا و کاساوا نشان داده اند که نشاسته ذرت فیلمی با ذرات همگنتر و فیلم‌های نشاسته ذرت متراکمتر هستند. برتوزی و همکاران (2007) منبع نشاسته را مهم ترین عامل در شکل سطح فیلم همچنین نوع گرانول‌ها دانستند همچنین آن‌ها علت ایجا ترک‌های سطحی را در سطح فیلم میزان آبی که با نشاستهها در تعامل است در مرحله خشک شدن میدانند (8).

3-9- آزمون XRD

شکل 12- درصد کریستالی فیلمهای نشاسته در تیمارهای مورد بررسی.‏

*حروف مشابه نشان‏دهنده نبود اختلاف معنی‏دار بین تیمارهای مورد بررسی در آزمایش است

ساختار کریستالی فیلمهای نشاسته با آزمون XRDبررسی میشود. شکل 12 نتایج پراکش اشعه ایکس در نمونههای مختلف فیلمهای نشاسته را نشان میدهد. همان طور که قابل مشاهده است، فیلمهای سه لایه دارای نتایج XRD بیشتری نسبت به نمونههای شاهد داشتند (05/0 >p). همچنین اختلاف معنی داری بین نتایج XRD در نمونههای شاهد مشاهده نشد. مقایسه نتایج XRD در فیلمهای سه لایه نشان داد که فیلمهای حاوی نشاسته گندم دارای XRD بالاتری نسبت به فیلمهای نشاسته سیب زمینی داشتند (05/0 >p) به طوری که فیلم گندم- موم-گندم بیشترین میزانXRD و فیلم سیب زمینی- موم- سیب زمینی کمترین میزان XRD را داشتند (05/0 >p). بین نمونههای سیب زمینی- موم-گندم و گندم - موم- سیب زمینی اختلاف معنی داری مشاهده نشد. به طور كلي، تفاوت در درجه كريستالي بين انواع نشاسته ميتواند ناشي از اندازه كريستال، مقدار مناطق كريستالي (تحت تاثير ميزان آميلوپكتين و طول زنجيره آميلوپكتين)، جهت هليکسهاي دوگانه و كريستالهاي درونهاي هليکسهاي دوگانه میباشد. بنابراین فیلمهای آمیلوپکتین دارای ساختار آمورف هستند (34). ریندلاو-وستلینگ و همکاران در سال 2002، بلورینگی فیلمهای ساخته شده از آمیلوز و آمیلوپکتین را بررسی کردند. این محققین گزارش کردند که بلورینگی فیلم های حاوی آمیلوز 33% بود، در صورتیکه ساختار فیلم حاصل از آمیلوپکتین به صورت آمورف (بلورینگی صفر درصد) بود. همچنین، مقدار درصد بلورینگی فیلم حاصل از مخلوط آمیلوز و آمیلوپکتین بین درصد بلورینگی فیلمهای خالص حاصل از آمیلوز و آمیلوپکتین بود. همچنین فیلم حاصل از آمیلوز به علت رتروگرید شدن در طی فرایند آماده سازی فیلم کمتر بود در نتیجه راحت تر کریستالی شدند. فیلم حاصل از آمیلوپکتین با توجه به ساختار مولکولی بسیار شبیه آمیلوزپکتین در سیبزمینی بومی بود . با توجه به اینکه نشاسته گندم دارای محتوای آمیلوز بالاتری نسبت به نشاسته سیبزمینی است، بنابراین نتایج این محققان با نتایج حاصل از این پژوهش مطابقت داشت. علاوه براین، اختلاف

مشاهده شده در بلورینگی فیلمهای حاوی نشاسته گندم در برابر فیلمهای حاوی نشاسته سیب زمینی می‌تواند به علت وزن مولکولی بالای نشاسته سیب زمینی نیز باشد که منجر به قابلیت کریستالیزاسیون کمتر ساختار پلیمری میشود زیرا اندازه بزرگتر مولکول مانع از نوآرایی زنجیرههای نشاسته میشود. نتایج مشابهی توسط هورونگ و همکاران(2018) گزارش شد. همچنین منواسترفسفات بیشتری در نشاسته سیب زمینی نسبت به نشاسته گندم وجود دارد(32). این گروههای باردار به طور معنیداری منجر به نوآرایی کم نشاسته در هنگام تهیه فیلم نشاسته میشود. بنابراین، ساختار کریستالی فیلم نشاسته سیب زمینی را کاهش می‌دهد(35).

4- نتیجه‏گیری

امروزه آلودگی‌های ناشی از بسته بندی‌های سنتزی و پلاستیک‌ها به محیط زیست، یکی از مشکلات بزرگی است که زندگی بشر را تهدید می‌کند. از این رو دانشمندان همیشه به دنبال راه حل برای حل این مشکل بزرگ بودند و به این نتیجه رسیدند که استفاده از مواد زیست تخریب پذیر در بسته ‌بندی‌های مواد غذایی و محصولات کشاورزی می‌تواند راه حل مناسبی برای رفع این مشکل باشد. فیلم‌های سنتزی به علت ماهیت زیستتخریب پذیری که دارند کامل بازیافت نمی‌شوند و یا بازیافت آن‌ها بسیار مشکل و پرهزینه است و بنایر دلایلی که گفته شد فیلم‌های خوراکی راه حل مناسبی برای رفع این مشکل می‌باشند. فیلم هاي چندلایه از نظر آزمون هاي مورد بررسی، برتري چشم گیري نسبت به فیلم هاي تک لایه از خود نشان دادند همچنین اضافهکردن موم زنبورعسل به فیلم باعث افزایش ضخامت فیلم‏ها شد و میزان نفوذپذیري به بخار آب و رطوبت بسیار کمتر شد همان طور که در متن مقاله گفته شد، خواص مکانیکی فیلم هایی که دو لایه نشاسته گندم داشتند بهتر از سایر فیلم ها بود. ترتیب لایه‏ها (سیب- موم-گندم یا گندم- موم-سیب) در بسیاري از پارامترها تفاوت معناداري ایجاد نکرد و در مجموع اگر جمع ویژگی‏ها را در نظر بگیریم فیلم نشاسته گندم در مقایسه با نشاسته سیب زمینی به علت ضخامت بیشتر و میزان جذب آب و رطوبت کمتر به نظر فیلم بهتري تولید می‏کند.

5- منابع

1. دمان، ج. 1394. مبانی شیمی مواد غذایی. انتشارات آییژ، تهران، صفحات 328-1.

2. عسگری‌راد ح، پورمراد ف، اکبری خ. تهیه و استاندارد نمودن موم زنبور عسل دارویی. مجله دانشگاه علوم پزشکی بابل. 1383؛ 6 (4): 16-12.

3. مرادی، ص. 1387. طراحی و ساخت قالب مخروطی چرخان برای تولید فیلم چندلایه. پایان نامه دکتری، دانشگاه تربیت مدرس. صفحات 124.

4. مهدیان ر، مولوی ه، حجت الاسلامی م. بررسی خصوصیات فیلم خوراکی بر پایه نشاسته سیب‏زمینی و گندم/ژلاتین. نشریه نوآوری در علوم و فناوری غذایی. 1399؛ 3: 114-105.

5. Ballesteros- Mártinez L, Pérez-Cervera C, Andrade-Pizarro R. Effect of glycerol and sorbitol concentrations on mechanical, optical, and barrier properties of sweet potato starch film. NFS Journal. 2020; 20: 1-9.

6. Bangar S. P, Purewal S. S, Trif M, Maqsood S, Kumar M, Manjunatha V, Rusu A.V. Functionality and applicability of starch-based films: An eco-friendly approach. Foods. 2021; 10(9): 1-24.

7. Basiak E, Lenart A, Debeaufort F. Effect of starch type on the physico-chemical properties of edible films. International Journal of Biological Macromolecules. 2017; 98: 348-356.

8. Bertuzzi M, Vidaurre E. C, Armada M, Gottifredi J. Water vapor permeability of edible starch based films. Journal of food engineering. 2007; 80(3): 72-80.

9. Cao X, Chen Y, Chang P, Stumborg M, Huneault, M. Green composites reinforced with hemp nanocrystals in plasticized starch. Journal of Applied

Polymer Science. 2008; 109: 3804-3810.

10. Chambi H, Grosso C. Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase. Food research international. 2006; 39(4): 458-464.

11. Dai L, Zhang J, Cheng F. Effects of starches from different botanical sources and modification methods on physicochemical properties of starch-based edible films. International journal of biological macromolecules. 2019; 132: 897-905.

12. Diyana Z. N, Jumaidin R, Selamat M. Z, Suan M. S. N. Thermoplastic starch/beeswax blend: Characterization on thermal mechanical and moisture absorption properties. International journal of biological macromolecules. 2021; 190: 224-232.

13. Domene-López D, García-Quesada J.C, Martin-Gullon I, Montalbán M.G. Influence of starch composition and molecular weight on physicochemical properties of biodegradable films. Polymers. 2019; 11(7): 1-13.

14. Fabra M. J, Talens P, Chiralt A. Influence of calcium on tensile, optical and water vapor permeability properties of sodium caseinate edible films. 2010; Journal of Food Engineering: 96(3): 56-64.

15. Fakhouri F. M, Martelli S. M, Caon T, Velasco J. I. L, Mei H. I. Edible films and coatings based on starch/gelatin: Film properties and effect of coatings on quality of refrigerated Red Crimson grapes. Postharvest Biology and Technology. 2015; 109: 57-64.

16. Garcia N. L, Fama L, Dufresne A, Aranguren M, Goyanes S. A comparison between the physico-chemical properties of tuber and cereal starches. Food Research International. 2009; 42(8):976-982.

17. Ghanbarzadeha B, Almasia H. A, Entezamib A. Improving the barrier and mechanical properties of corn starch-based edible films: Effect of citric acid and carboxymethyl cellulose. Industrial Crops and Products. 2011; 229-235.

18. Gontard N, Guilbert S, Cuq J. Edible wheat gluten films: influence of the main process variables on film properties using response surface methodology. Journal of Food Science. 1992; 57(1): 190-195.

19. Goudarzi V, Shahabi-Ghahfarrokhia I, Babaei-Qazvini A. Preparation of ecofriendly UV-protective food packaging material by starch/TiO2 bio-nanocomposite: characterization. International Journal of Biological Macromolecules. 2018; 95: 306-313.

20. Guinea L. S. D. R. AL, A. L. Corradini E, Mattoso L. H. C, Teixeira E. D. M, Curvelo A. A. S. Kinetics of thermal degradation applied to starches from different botanical origins by non- isothermal procedures. Thermochimica Acta. 2006;47(2): 60-69.

21. Han J, Seo G, Park I, Kim G, Lee D. Physical and Mechanical Properties of Pea Starch Edible Films Containing Beeswax Emulsions. Journal of food science. 2006; 71: 290-296.

22. Hornung P. S, Ávila S, Masisi K, Malunga L. N, Lazzarotto M, Schnitzler E, Ribani R. H, Beta T. Green development of biodegradable ﬁlms based on native yam (Dioscoreaceae) starch mixtures. Starch-Starke. 2018;70: 1700234.

23. Hromiš N. M. V. L, Lazić S. L, Markov Ž. G, Vaštag S. Z, Popović D. Z, Šuput N. R, Džinić A. S. Optimization of chitosan biofilm properties by addition of caraway essential oil and beeswax. Journal of Food Engineering. 2015; 158: 86-93.

24. Klangmuang P, Sothornvit R. Combination of beeswax and nanoclay on barriers, sorption isotherm and mechanical properties of hydroxypropyl methylcellulose-based composite films. Food science and Technology. 2016; 65: 222-227.

25. Maizura M, Fazilah A, Norziah M. H, karim A. A. Antibacterial activity and mechanical properties of partially hydrolyzed sago starch–alginate edible film containing lemongrass oil. Food Chemistry and Toxicology. 2007; 1-17.

26. Myllärinen P, Buleon A, Lahtinen R, Forssell P. The crystallinity of amylose and amylopectin films. Carbohydrate Polymers. 2002; 48(1): 41-48.

27. Nordin N. S, Othman H, Rashid S. A, Basha R. K. Effects of glycerol and thymol on physical, mechanical, and thermal properties of corn starch films. Food Hydrocolloids. 2020; 106: 105884.

28. Ochoa T. A. B, Almendárez E. G, Reyes A. A. D, Pastrana M. R, López G. F, Belloso G. O, Regalado-González M. C. Design and characterization of corn starch edible films including beeswax and natural antimicrobials. Food and bioprocess technology. 2017; 10(1): 103-114.

29. Ogur S. The physicochemical properties of edible protein films. Italian Journal of Food Science. 2015; 27(1): 64-74.

30. Pérez-Vergara L. D, Cifuentes M. T, Franco A. P, Pérez-Cervera C. E, Andrade- Pizarro R. D. Development and characterization of edible films based on native cassava starch, beeswax, and propolis. NFS Journal. 2020; 21: 39-49.

31. Pushpadass H. A, Kumar A. D, Jackson S. R, Wehling L. J, Dumais J, Hanna M. A. Macromolecular changes in extruded starch‐films plasticized with glycerol, water and stearic acid. Starch‐Stärke. 2009; 5(61): 266-256.

32. Siracusa V, Rocculi P, Romani S, Dalla Rosa M. Biodegradable polymers for food packaging: a review. Trends in Food Science & Technology. 2008; 19(12): 634-643.

33. Tuhin M. O, Rahman N, Haque M, Khan R. A. Modification of mechanical and thermal property of chitosan - starch blend films. Radiation Physics and Chemistry. 2012; 81(10): 59-68.

34. Yang L, Paulson A. Effects of lipids on mechanical and moisture barrier properties of edible gellan film. Food Research International. 2000; 33: 571-578.

35. Zhang L, Chen F. A. H, Yang H, Sun X. Physicochemical properties, firmness, and nanostructures of sodium carbonate-soluble pectin of 2 Chinese cherry cultivars at 2 ripening stages. Journal of Food Science. 2008; 73: 17-22.

Links

Related Centers

Technical Support

Official pages

Share To

Article Url

As Study on Multilayer Film Properties Composed of Starch and Beeswax

Sanad