تهیه فیلم های بسته بندی با پروتئین آب پنیر

بسته‌بندی‌های خوراکی زیست‌‌تخریب‌پذیر امروزه اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. در این راستا برخی از محققین دانشگاه صنعتی اصفهان موفق شدند که با استفاده از پروتئین آب پنیر و روغن گردو، پلاستیک‌های زیست سازگار تهیه کنند. این نوع از پلاستیک‌ها باعث ماندگاری طولانی‌تر فرآورده‌های غذایی می‌شوند و از آلاینده‌های ناشی از پلاستیک‌های غیرقابل بازیافت جلوگیری می‌کنند.

در اکتبر سال ۲۰۱۸، اتحادیه اروپا تولید برخی از پلاستیک‌های یک‌بار مصرف را ممنوع اعلام کرده است. پلاستیک‌های غیرقابل بازیافت به‌عنوان یکی از آلاینده‌های مهم محیط زیست محسوب می‌شوند که باعث شده بخش عمده‌ای از آثار علمی را به سمت یافتن جایگزین‌هایی مناسب برای پلاستیک‌های مصنوعی سوق دهند. امروزه مواد پلیمری سنتزی و طبیعی به‌طور گسترده‌ای در صنعت بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیلم‌های بسته‌بندی تهیه شده بر پایه‌ پلیمرهای طبیعی می‌توانند باعث ماندگاری طولانی‌تر فرآورده‌های غذایی، مانع نفوذپذیری گازهایی مانند اکسیژن و درنتیجه حفظ طعم غذا شوند. برای تهیه این نوع از فیلم‌های بسته‌بندی، ترکیبی از پلیمرهای مصنوعی زیست‌ تخریب‌پذیر و پلیمرهای طبیعی مانند پلی‌ساکاریدها، پروتئین‌ها و لیپیدها با نانو پرکننده‌ها استفاده می‌شود.

فیلم‌های تشکیل شده از پلی‌ساکاریدها مثل نشاسته  یکنواخت هستند و خلل و فرج ندارند؛ اما این نوع از فیلم‌ها به‌دلیل طبیعت آب‌دوستی ممانعت کمی در برابر رطوبت دارند. امروزه استفاده از پروتئین‌‌ها برای تولید مواد زیست‌ تخریب‌پذیر گسترش بیشتری یافته است؛ چون خواص مکانیکی بهتری نسبت به فیلم‌های ساخته شده بر پایه پلی‌ساکارید دارند. برای تولید این نوع از فیلم‌ها می‌توان از پروتئین‌هایی مانند سویا، پروتئین آب پنیر و گلوتن گندم استفاده کرد.

در این پژوهش که توسط فرنوش صمدانی و همکارانش در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است، از پروتئین آب پنیر به همراه روغن گردو برای تولید فیلم‌های بسته‌بندی خوراکی استفاده شده است. پروتئین آب پنیر در مقایسه با سایر پروتئین‌ها، مقاومت بیشتری در برابر رطوبت و گرما دارد و همچنین دارای خواص مکانیکی بهتری است. از روغن گردو نیز برای بهبود مقاومت در برابر نفوذپذیری بخار آب استفاده می‌شود؛ اما با این‌ حال روغن گردو به‌دلیل دارا بودن قطبیت‌های مختلف، بر خواص مکانیکی تأثیر منفی دارد؛ بنابراین با ادغام نانو ذراتی مانند سلولز در فیلم‌‌ها خواص مکانیکی را تقویت کرده‌اند.

سلولز به‌دلیل گروه‌های هیدروکسیل فراوان در ساختار آن، ماهیت هیدروفیلی دارد که باعث می‌شود پراکندگی پلیمرها در حلال‌های غیر قطبی دشوار شود؛ بنابراین برای اصلاح سطح سلولز از پلی ‌متیل‌ متاکریلات استفاده کردند و بررسی پیوند شیمیایی بین آن‌ها توسط FT-IR انجام شد.

در این پژوهش برای مشاهده اندازه قطرات روغن و میزان توزیع آن‌ها از میکروسکوپ نوری، بررسی آب‌گریز بودن سطوح توسط اندازه‌گیری زاویه تماس آب و آزمون شفافیت فیلم توسط اسپکتروفتومتر انجام شد. با بررسی میزان نفوذپذیری فیلم در برابر بخار آب، مشاهده کردند که با افزایش میزان روغن گردو تا ۱۵ درصد باعث کاهش میزان نفوذ بخار آب می‌شود، ولی با افزایش میزان روغن تا ۲۰ درصد میزان نفوذپذیری بخار آب افزایش می‌یابد که مربوط به توزیع نامناسب قطرات روغن است.

بنابراین به‌طور کلی این نوع از فیلم‌های بسته‌بندی به‌دلیل زیست سازگاری، خاصیت ضد میکروبی، پایداری حرارتی مناسب، استحکام مکانیکی بالا، زیست‌تخریب‌پذیری، قیمت مناسب و وزن کم، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.