پژوهشگران دانشگاه شیراز با همکاری دانشگاه لیمریک ایرلند، موفق به طراحی و ارزیابی نوعی فیلم خوراکی زیستتخریبپذیر شدهاند که میتواند همزمان به کاهش آلودگیهای پلاستیکی و افزایش ماندگاری مواد غذایی کمک کند.
به گزارش خبرگزاری سیناپرس، این فیلمها که بر پایه صمغ دانه ریحان ساخته شدهاند، با بهرهگیری از فناوری نانو و استفاده از نانولیپوزومهای حاوی ویتامین E، عملکردی فراتر از فیلمهای زیستی متداول از خود نشان دادهاند. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که حضور نانولیپوزومها نهتنها موجب بهبود استحکام و انعطافپذیری فیلمها شده، بلکه توان محافظت در برابر نور فرابنفش و فعالیت آنتیاکسیدانی آنها را نیز بهطور چشمگیری افزایش داده است؛ ویژگیهایی که این فناوری را به گزینهای جدی برای بستهبندی هوشمند و پایدار در صنایع غذایی تبدیل میکند.
بستهبندی مواد غذایی، سالهاست به یکی از چالشهای پنهان اما جدی محیطزیست و سلامت انسان تبدیل شده است. بستهبندیهای پلاستیکی رایج، اگرچه ارزان و مقاوماند، اما تجزیهناپذیر بوده و ردپای سنگینی از آلودگی در طبیعت باقی میگذارند. از سوی دیگر، بسیاری از مواد غذایی بهویژه محصولات غنی از ویتامینها و اسیدهای چرب، به بستهبندیهایی نیاز دارند که علاوه بر محافظت فیزیکی، بتوانند از تخریب ترکیبات حساس در برابر نور و اکسیداسیون جلوگیری کنند. همین ضرورت دوگانه، یعنی «پایداری زیستمحیطی» و «حفظ کیفیت غذا»، پژوهشگران را به سمت توسعه فیلمهای خوراکی و زیستتخریبپذیر فعال سوق داده است.
در همین راستا، پژوهشگران دانشگاه شیراز با همکاری دانشگاه لیمریک ایرلند، موفق به توسعه نسل جدیدی از فیلمهای خوراکی زیستتخریبپذیر شدهاند که بر پایه صمغ دانه ریحان و نانولیپوزومهای حاوی ویتامین E طراحی شدهاند؛ فیلمهایی که نهتنها دوستدار محیطزیست هستند، بلکه عملکرد حفاظتی و آنتیاکسیدانی قابل توجهی نیز از خود نشان میدهند.
در این مطالعه، صمغ دانه ریحان (Basil Seed Gum یا BSG) بهعنوان یک پلیمر طبیعی و خوراکی، بستر اصلی ساخت فیلمها قرار گرفت. برای ارتقای عملکرد این فیلمها، ویتامین E به سه شکل مختلف به ساختار آنها افزوده شد:
۱. ویتامین E آزاد
۲. ویتامین E محصورشده در لیپوزوم
۳. ویتامین E محصورشده در نانولیپوزوم
بخش نانویی اصلی این پژوهش، استفاده از نانولیپوزومها برای کپسولهسازی ویتامین E است؛ ساختارهایی در مقیاس نانو که امکان توزیع یکنواختتر ماده فعال در ماتریس فیلم، افزایش پایداری و کنترل بهتر آزادسازی را فراهم میکنند.
نتایج نشان داد که نوع فرمولاسیون ویتامین E تأثیر مستقیمی بر ویژگیهای فیلمها دارد. ضخیمترین فیلمها مربوط به نمونههای حاوی ویتامین E آزاد بودند، در حالی که فیلمهای حاوی نانولیپوزومها ضخامت متعادلتری داشتند. بررسی نفوذپذیری بخار آب نشان داد که فیلمهای نانولیپوزومی کمترین تغییرات را در طول زمان از خود نشان دادهاند، موضوعی که حاکی از عملکرد سدکنندگی بهتر آنها در برابر رطوبت است.
از نظر خواص مکانیکی، افزودن ویتامین E بهویژه در قالب نانولیپوزوم، باعث افزایش انعطافپذیری و کشسانی فیلمها شد. بالاترین میزان استحکام کششی و بیشترین درصد ازدیاد طول در نمونههای نانولیپوزومی مشاهده شد که این ویژگی برای کاربردهای بستهبندی بسیار حیاتی است.
آنالیزهای ریزساختاری نشان داد که حضور نانولیپوزومها باعث ایجاد سطحی صافتر و یکنواختتر در فیلمها شده است. این موضوع بیانگر توزیع مناسب نانوذرات در شبکه صمغ دانه ریحان است. نتایج طیفسنجی FTIR نیز جابهجایی باندهای جذبی را نشان داد که بیانگر تقویت پیوندهای هیدروژنی بین ماتریس فیلم و ویتامین E کپسولهشده است؛ عاملی که به بهبود پایداری ساختاری فیلم کمک میکند.
آزمونهای UV-VIS نشان دادند که فیلمهای حاوی ویتامین E، بهویژه در قالب نانولیپوزوم، توانایی بالایی در جذب و مسدودسازی اشعه فرابنفش دارند. این ویژگی، این فیلمها را به گزینهای مناسب برای بستهبندی مواد غذایی حساس به نور، مانند ویتامینها و اسیدهای چرب غیراشباع تبدیل میکند.
از نظر فعالیت آنتیاکسیدانی، فیلمهای نانولیپوزومی بیشترین توان خنثیسازی رادیکالهای آزاد را از خود نشان دادند. همچنین این فیلمها توانستند بیشترین مقدار ویتامین E را پس از ۹۰ روز نگهداری حفظ کنند که نشاندهنده کارایی بالای سامانه نانویی در حفاظت و رهایش کنترلشده ماده فعال است.
نتایج این پژوهش نشان میدهد که فیلمهای زیستتخریبپذیر مبتنی بر صمغ دانه ریحان تقویتشده با نانولیپوزومهای ویتامین E، میتوانند بهعنوان نسل جدیدی از بستهبندیهای فعال در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرند. ترکیب خواص مکانیکی بهبودیافته، سدکنندگی در برابر نور و رطوبت، و فعالیت آنتیاکسیدانی بالا، این فناوری نانویی را به گزینهای امیدوارکننده برای جایگزینی بستهبندیهای پلاستیکی رایج تبدیل میکند.
نتایج این پروژه در قالب مقالهای با عنوان Generation and evaluation of novel active biodegradable films based on modified basil seed gum and vitamin E nanoliposomes در نشریه Food Hydrocolloids به چاپ رسیده است.
