به گزارش بستاپرس به نقل از بازار بسته بندی، مهمترین مشکل مواد بستهبندی سنتزی، زمانبر بودن فرآیند تجزیه آنها میباشد که باعث آلودگی محیط زیـست میگردند. از طرفی، آلودگی مواد بستهبندی پلاستیکی به وسیله مواد غذایی یا مـواد بیولـوژیکی و مهـاجرت از بسته غذا، از مشکلات دیگر این مواد است که باعث کاهش امنیت غذایی و تغییر طعم میشوند. این مـشکلات، زمینهساز توسعه مواد بستهبندی زیست تخریبپذیر مانند فیلمهای خوراکی از جنس پلیساکاریدها و پروتئینها شده است. در این مقاله مروری، چندین بیوپلیمر پروتئینی با منشأ گیاهی به همـراه ویژگـیهـا، شـرایط تولیـد، ویژگیهای فیلم حاصل و موارد کاربرد آنها در صنعت بستهبندی مواد غذایی به تفکیـک مـورد بررسـی قـرار گرفته است.
انواع بیوپلیمرهاي مورد استفاده در تولید بستهبنـديهـاي زیستی به چهار دسته پروتئینها، کربوهیدراتهـا٥، لیپیـدها و پلیاسترها تقسیمبندي میشوند. بیوپلیمرهاي پروتئینی نیز
بر اساس منشأ پروتئین به دو دسته حیوانی (کـازئین٦ و میوفیبریـــل٧) و گیـــاهی(زئـــین و گلـــوتن٨) تقـــسیم میگردند]١. [ هر یک از این بیوپلیمرها از نظر سـاختاري متفاوت هـستند، برخـی داراي سـاختار رشـتهاي و برخـی کروي میباشند که هر یک از ایـن نـوع سـاختارها، داراي ویژگیهاي منحصر به فردي هستند. پروتئینهاي رشتهاي، بیشتر در بافـتهـاي حیـوانی(ماننـد کـلاژن٩، کـراتین١٠ و میوزین١١) وجود دارند، در آب نامحلول و یا کـم محلـول بوده، نوع پیوند مطرح در این نوع پروتئینهـا، هیـدروژنی میباشد و نسبت به دناتوراسـیون١٢ حرارتـی، هیـدرولیز١٣
شیمیایی و آنزیمینسبتا مقاوم میباشند؛ اما پـروتئینهـاي کروي بیشتر در بافتهـاي گیـاهی (زئـینذرgت، گلیـسینین١ سـویا و پــروتئینهـاي آب پنیـر) وجـود دارنـد و در آب یـا محلولهاي آبی اسیدها، بازها و نمکها محلول هستند. نـوع پیوندهاي مطـرح در ایـن نـوع پـروتئینهـا، هیـدروژنی، دي سولفید، آبگریز و یونی میباشـند و نـسبت بـه دناتوراسـیون حرارتی، شیمیایی و آنزیمی حساس هستند .
شــاخصهــایی همچــون، توانــایی پــروتئین در تــشکیل پیوندهاي بین مولکولی، شکل پروتئین (نسبت طول زنجیر بر قطر پـروتئین) و شـرایط تولیـد تعیـینکننـده میـزان توانـایی تشکیل فیلم توسط پروتئینهـا اسـت. بـه طـور مثـال هرچـه نسبت طول زنجیـر بـر قطـر پـروتئین بیـشتر باشـد. توانـایی تشکیل فیلم بیشتر خواهد بود. همچنین هرچه زنجیر پروتئین گستردهتر و توزیع گروههاي قطبی، آبگریز و تیول٢ در طـول زنجیره بیوپلیمر یکنواختتر باشـد، فـیلم حاصـل، قـويتـر، انعطافپذیري کمتر و نفوذپذیري پایینتر نـسبت بـه گازهـا، بخارها و مایعات خواهد داشت.
براي تشکیل یک فیلم پروتئینی، ابتدا باید پیوندهاي بـین مولکولی شکسته شده، سـپس زنجیـرههـاي پلیمـري توسـط پیوندهاي جدید آرایش یابد و در نهایت یک شبکه سه بعدي پایدار تشکیل گردد فیلم حاصل، بسته به شرایط مختلف اعم از نوع و غلظت پروتئین، نوع و pH حلال، نوع و غلظت نرمکننده و روش تولیـد مـیتوانـد ویژگـیهـاي عملکـردي متفــاوتی داشــته باشــد . از نظــر بازدارنــدگی داراي خصوصیات بازدارندگی خوبی در برابر اکـسیژن و گازهـایی همچون ٢CO میباشد به طـوري کـه ایـن فـیلمهـا را بـراي بستهبندي مواد حساس به اکسیژن مناسب میکند. نفوذپذیري پایین نسبت به مواد غیـرقطبـی مثـل آرومـا٣ و روغـن، و در مقابل نفوذپذیري بالا به مواد قطبی مثـل بخـارآب دارنـد. در بین بیوپلیمرهاي پروتئینی، پروتئینهـاي محلـول در اتـانول٤ Glycinine -١ Thiol -٢ Aroma -٣ Ethanol -٤
آبی (زئین، گلوتن، کافیرین٥ و میوفیبریل٦ ماهی) بـه دلیـل داشتن گروههاي آبگریز در مقادیر بالا در سـاختمان خـود، فیلمــی تولیــد مــیکننــد کــه نفــوذپــذیري بــه بخــار آب (WVP) کمتري داشته، همچنـین٨(OP) کمتـر نـسبت بـه دیگر فیلمهاي پروتئینی دارند. بنابراین با استفاده از اجزاي لیپیدي و آبگریز در محلول تـشکیلدهنـده فـیلم مـیتـوان نفوذپذیري به بخـار آب((WVP را کـاهش داد. در ارتبـاط با ویژگیهاي مکانیکی، فیلمهـاي پروتئینـی در مقایـسه بـا اغلب فیلمهاي پلیسـاکاریدي اسـتحکام کشـشی نهـایی کمتري (UTS) داشته و نسبت بـه فـیلمهـاي سـنتزي(UTS) و ازدیاد طول تا نقطـه شکـست ETB) کمتـري دارند. همچنین با افزایش مقـدار پلاسـتیسـایزر در ایـن نوع از فیلمها، مـدول یانـگ YM و UTSکـاهش (ETB) افزایش مییابد .
به طور کلی، نوع و غلظت پـروتئین در حـلال، نـوع و pH حلال، نوع و غلظت نرمکننـده و روش تولیـد فـیلم از عوامل مؤثر بر ویژگیهاي عملکردي فـیلمهـاي پروتئینـی میباشند.
- فیلم حاصل از پروتئین زئین
* ترکیب و ساختار پروتئین زئین
زئین یکی از پـروتئینهـاي ذرت اسـت کـه در دسـته پرولامینها قرار دارد. درصد اجزاي پروتئینی دانـهذرت در (جدول ١) آمده است.
جدول١- اجزای پروتئین در دانهذرت (درصد بر پایه خشک)
اجزای پروتئینی دانه ذرت
پروتئین حلالیت دانه کامل آندوسپرم جوانه
آلبومینها آب ٨ ٤ ٣٠
گلوبولینها آب نمک ٩ ٤ ٣٠
گلوتلینها محلول قلیایی ٤٠ ٣٩ ٢٥
پرولامین (زئین) الکل ٣٩ ٤٧ ٥
زئین طبیعی از نظر حلالیت در اتانول بـه دو بخـش آلفـا زئین١ و بتا زئین٢ تقسیم میشود. آلفا زئین، ٨٠درصد زئین طبیعی را شامل میشود که در اتانول ٩٥-٩٠درصد و ایزوپروپانول٣ ٨٥درصد محلول میباشد. بتا زئین، ٢٠درصد زئین طبیعی است و در اتانول ٦٠درصد محلول است. بتا زئـین در واقـع آلفـا زئینـی اسـت کـه توسط اتصالات دي سولفیدي٤ بهم متـصل شـده اسـت و در مرحله خیساندن فرآیند استخراج زئین، به دلیل وجود شرایط احیاء بتا زئین به آلفا تبدیل میشود. به همین دلیـل در زئـین تجاري فقط آلفا زئین وجود دارد.
زئین طی دو مرحله اسـتخراج مـیشـود. در مرحلـه اول گلوتن ازذرg ت استخراج شده و در مرحله دوم پروتئین زئین از گلوتن به دست مـیآیـد. در مرحلـه اول، بـه ترتیـب ایـن فرآیندها بر رويذرgت انجام میشود:تمیز کردن، خیساندن و آسیاب کردن اول.
محصول فرعی به دسـت آمـده در ایـن مرحلـه، جوانـه میباشد که جهت روغن کشی استفاده میگردد و بقایـاي آنCGF به مصرف خـوراک دام مـیرسـد. در ادامـه آسـیاب کردن دوم با هدف حذف فیبر و در نهایت جداسازي نشاسته از گلوتن صورت میپذیرد. این جداسازي توسط سانتریفوژ٦ با دور بالا انجام میشود و محصول فرعی به دست آمده در ایــن مرحلــه آرد گلــوتنذرت CGM) اســت کــه پروتئین زئـین از آن بـه دسـت مـیآیـد. مرحلـه دوم(CPC) یعنــی اســتخراج زئــین از گلــوتن بــه دو روش (CPC) و نیوتري لایت٩ انجام میشود. در روش(شـکل١) ابتدا یک تیمار حرارتی بـا اتـانول (درصد٩٥) یـا ایـزو پروپیـل الکل (درصد٨٦) در دماي °C ٦٠-٥٠، بهمدت ٣٠ دقیقـه تـا ٢ ســاعت انجــام شــده و ســپس بــا عمــل فیلتراســیون١٠ یــا سانتریفوژ کردن، محلول زئـین ٦درصد بـه همـراه یـک سـري ناخالصیها به دست میآید. در ادامـه بـا اسـتفاده از فیلتـر خلأ و افزودن حلال غیـرقطبـی هگـزان١١ ناخالـصیهـاي غیرپروتئینی نظیر: چربیها و رنـگ جداسـازي مـیشـوند. محلول حاصل در ایـن مرحلـه، حـاوي ٢٤درصد زئـین اسـت.
رسوبدهی زئین توسـط آب سـرد °C) ١٠-٥) در تانـک رسوبدهی و با کمک فیلتراسیون انجام میشود. در پایـان نیز پس از آسیاب و خشک کردن در خلأ، پـروتئین زئـین تولید میشود .
این روش به دلیل بالا بودن هزینـه عملیـات، رانـدمان کم، افت بالاي حلال و تغییرات pH که منجر به ژلاسـیون مکرر زئین شده و کیفیت نهایی را کاهش مـیدهـد، کمتـر مورد استفاده قرار میگیرد.
شکل ١- فرآیند تولید زئین به روش CPC
بـــه دلیـــل معایـــب موجـــود در روش(CPC)، روش نوتریلیت جهت استخراج پروتئین زئین مورد اسـتفاده قـرار میگیرد (شکل ٢). در این روش از حلالهاي غیرقطبی نظیر:
هگــزان و بنــزن جهــت اســتخراج لیپیــدها و رنــگ اســتفاده نمیشود و پس از اسـتخراج و فیلتراسـیون، زئـین در تانـک تحت دماي °C ١٥- رسوب داده مـیشـود. در نهایـت زئـین حاوي روغن دو مسیر را میتواند طی کند، یکی اینکه همـراه با روغن خشک و پودر شده و به عنوان زئـین بـا 2درصد روغـن عرضه گردد و دیگري اینکهمجددا در الکل حل شده و یـک مرحله دیگر رسوب داده شود و در نهایت پـس از خـشک و پـــودر شـــدن بـــه عنـــوان زئـــین حـــاوي ٦/٠ درصد روغـــن عرضه گردد.
روشهای تولید فیلمهای زئینی
این نوع از فیلمها به روشهاي کاسـتینگ(مرطـوب)،ترموپلاســتیک (خــشک) و رزینـی (نیمــه مرطــوب) تهیـه میشود. در روش رزینی امولـسیون تهیـه شـده بـه روش مرطوب را با آب سرد5 °C رسوب داده و ماده نرمی به نام رزین را از آن جدا میکنند. رزیـن حاصـل قالـبپـذیر است. سپس از طریق کشیدن رزین تا ایجاد غشائی نـازک، در نهایت خشک کردن در دما و رطوبت نسبی محیط و یـا از طریق قرار دادن درون قالب فلـزي و پـرس داغ (دمـاي٧٠ تا ٨٥ درجـه سـانتیگـراد و فـشار ٢٥ مگـا پاسـکال) تشکیل میشود .
شکل ٢- فرآیند تولید زئین به روش نوتریلیت
ویژگیهـای عملکـردی(خـواص مکـانیکی و بازدارندگی نسبت به بخار آب) فیلمهای زئینی بــستگی بــه عوامــل مختلفــی همچــون: نــوع، غلظــت نرمکننده و اتصالدهندهها، نوع حلال، روش تولیـد، رطوبـت نسبی، دماي اندازهگیري و لامینه کردن با بیوپلیمرهـاي دیگـر دارد. به دلیل بالا بودن مقادیر بالاي اسیدهاي آمینه غیرقطبـی در فیلمهاي رزینی، بازدارندگی بهتري نسبت به بخار آب در مقایسه با فیلمهاي خوراکی دیگر دارند. همچنین نفوذپـذیري فیلمهاي زئینی نسبت به گازهاي اکسیژن و دي اکسید کـربن در رطوبت نسبی پایین، پایینتر از فیلمهاي سـنتزي همچـون پلیاتـیلن اسـت و میـزان (OP) فـیلمهـاي زئینـی کمتـر از فــیلمهــاي پلـیســاکاریدي و ترکیــب پلـیســاکارید- لیپیـد میباشد.
کاربرد فیلم زئـین مـیتـوان بـه افـزایش مقاومـت پوسـته تخممرغ، بازدارندگی در مقابل تبادل گازهـا و رطوبـت در میوهها و سبزیجاتی همچون سیب، گلابی، گوجه فرنگی و فرآورده گوشتی سوسیس اشاره کرد.
فیلم حاصل از پروتئین گلوتن
*ترکیب و ساختار پروتئینهای گلوتن
آرد گندم داراي درصد ١٣-٩ پروتئین و درصد ٨٠-٧٥ نـشاسته اسـت. ایـن درحـالی اسـت کـه گلـوتن حــاوي درصد ٨٠-٧٠ پــــروتئین، درصد١٤-١٠ نــــشاسته و پلــــیســــاکاریدهاي غیرنـشاستهاي، درصد ٨-٦ چربـی و درصد ٤/١-٨/٠ مـواد معـدنی میباشد. پروتئینهاي گندم را براساس حلالیـت بـه چهـار دسته تقسیمبندي مـیکننـد کـه در (جـدول٢)آمده است.
جدول ٢- تقسیمبندی پروتئینهای گندم بر اساس حلالیت بیوپلیمرهای توسط موادغذایی بندیبسته
موارد کاربرد فیلمهای زئین در بـستهبنـدی
مواد غذایی، مطالعات آزمایشگاهی بر روي فیلم زئـین حـاکی از ایـن امــر اســت کــه از آن مــیتــوان بــه عنــوان حامــل ترکیبــات ضدمیکروبی اسـتفاده کـرد. تاجیـک و همکـاران (١٣٩١)، از فیلم زئینی حـاوي ترکیبـات ضـدمیکروبـی اسـانس آویـشن شــیرازي (٢ و ٣ درصـد) و مونولــورین (١ درصـد) جهـت کنترل رشـد لیـستریا مونوسـیتوژنز و اشرشـیاکلی اسـتفاده کردند. نتایج نشان داد فیلم زئین حاوي اسانس و مونولـورین موجب افزایش معنیداري در اثرات ضدباکتریایی در مقایـسه با فیلم کنترل داشت و این افـزایش، متـأثر از میـزان ترکیـب ضدمیکروبی و نوع باکتري بود. از نظـر اثربخـشی نیـز فـیلم حــاوي ٣ درصــد اســانس آویــشن شــیرازي بهتــرین اثــر ضدباکتریایی علیه هر دو باکتري داشت . از موارد دیگـر
پروتئین حلالیت مقدار (درصد)
آلبومین آب ٢٢-١٥
گلوبولین آب نمک
گلیادین (پرولامین گندم) الکل ٤٥-٣٣
گلوتنین (گلوتلین گندم) محلول رقیق اسید یا باز ٤٥-٤٠
شرایط تولید فیلمهای گلوتن
براي تولید این نوع از فیلمهامعمولا، از روش مرطوب استفاده میشود ولی روش قالبگیري حرارتـی نیـز قابـل انجام است. به دلیل نامحلول بودن پروتئینهـاي گلـوتنی، از حلال کمـپلکس اسـتفاده مـیشـود. حـلال کمـپلکس بایستی داراي شـرایط اسـیدي یـا بـازي، حـاوي الکـل و ترکیبـات احیــاءکننـده ســولفید باشـد. حــضور اتــانول در ترکیب حلال، ضروري اسـت، زیـرا حـذف آن منجـر بـه افزایش نفوذپذیري بـه بخـار آب و کـاهش مقاومـت بـه کــشش مــیشــود. افــزودن نــرمکننــدههــا (متــداولتــرین: گلیــسرول١ و اتــانول آمــین) بــه مخلــوط گلــوتن جهــت جلـــوگیري از شـــکنندگی و تـــردي فـــیلم و افـــزایش انعطافپذیري همچون دیگر فـیلمهـاي پروتئینـی ضـروري است. بازها، ترکیبـات احیـاءکننـده و اسـیدهاي متـداول در تولید فیلم گلوتنی به شرح ذیل است.
بازهــای مــورد اســتفاده: هیدروکــسید ســدیم، هیدروکسید پتاسیم و هیدروکسید آمونیوم.
ترکیبات احیاءکننده: سولفیت سـدیم، سیـستئین یـا مرکاپتواتانول (مورد استفاده در محیطهاي اسیدي).
اســیدهای مــورد اســتفاده : اســید ســیتریک، اســید استیک، اسید فـسفریک، اسـید پروپیونیـک و اسـید لاکتیک.
ویژگیهـای عملکـردی (خـواص مکـانیکی و مقاومت نسبت به کشش(TS) تـشکیل مـیشـود؛ امـا از نقطه نظر بازدارندگی نسبت به بخار آب، داراي نفوذپذیري به بخار آب((WVP برابر با سـایر فـیلمهـاي پروتئینـی یـا پلیساکاریدي هستند ولی در مقایسه با پلیمرهـاي سـنتزي نفوذپذیري به بخار آب WVPبالاتري دارد. همچنـین بـا افــزایش رطوبــت نــسبی و دمــا ســرعت انتقــال بخــار آب افزایش یافته و پوشش دادن فیلمهاي گلوتنی با چربیهایی نظیر: موم زنبـور عـسل WVP را تـا حـد زیـادي کـاهش میدهد. به دلیل افزایش تحرک زنجیرهاي ماکرومولکول آبدوسـت در اثـر افـزایش رطوبـت نـسبی و بـه دنبــال آن افزایش حلالیت گاز در اثر تورم ماتریکس به وسیله آب جذب شده، نفوذپذیري نـسبت بـه گازهـا در ایـن نـوع از فیلمها افزایش مییابد .( بازدارندگی نسبت بـه بخـار آب و گـاز) فـیلمهـای گلوتنی غلظــت گلــوتن و pH محلــول تــشکیلدهنــده فــیلم، از مهمترین عوامل تعیـینکننـده خـواص ایـن نـوع از فـیلمهـا هستند. از نظر خواص مکانیکی در مقایسه بـا سـایر فـیلمهـا مقاومت به کشش کمتر و افـزایش طـول تـا نقطـه شکـست بالاتري دارند و افـزایش دمـا طـی تیمـار حرارتـی در روش کستینگ١٣ منجر بـه افـزایش مقاومـت بـه کـشش و کـاهش انعطافپذیري فیلم مـیشـود. همچنـین در pH هـاي بـالاي ناحیه ایزوالکتریک پروتئینها
عوامل مؤثر در ویژگیهای عملکـردی فـیلم گلوتنی
مطالعات نشان داده است عواملی همچـون pH حـلال، دماي خشک کردن و میزان رطوبت فـیلم در ویژگـیهـاي مکانیکی (میزان تنش حداکثر، کـرنش در تـنش حـداکثر و مدول الاستیک) و نفوذپذیري فـیلم نـسبت بـه بخـارآب WVPنقش به سزایی دارند.
روشهای بهبود خواص مکانیکی
به منظور بهبـود خـواص مکـانیکی فـیلم، مـیتـوان از روش خیـساندن فـیلم در فــرم آلدهیـد و یـا بخــار دادن توسط آن، تابش دهی با اشـعه گامـا KGy)١٠) و اشـعهUV، تیمار حرارتی فیلم حاصل و تیمار شیمیایی توسـط بخار Co٢H استفاده کرد. اساس عمل در کلیه این روشهـا ایجــاد اتــصالات عرضــی کووالانــسی(پــلهــاي متــیلن) میباشد.
موارد کاربرد فیلمهای گلـوتنی در بـستهبنـدی
مواد غذایی، فیلمهاي گلوتن باتوجه بـه داشـتن نفوذپـذیري انتخـابی نسبت به گازها براي بستهبندي میـوههـا و سـبزيهـا تحـت شرایط اتمسفر اصلاح شده و به دلیل بازدارندگی نـسبت بـه آرومــا بــراي محــصولات حــاوي مــواد غیــرقطبــی نظیــر اسانسهاي روغنی مناسب هستند .
فیلم حاصل از پروتئین سویا
* ترکیب و ساختار پروتئین سویا
پروتئینهاي سویا در دانههاي آلرون قرار دارند و حاوي مقادیر زیادي اسیدهاي آمینه لیزین، آسپارژین و گلوتـامین هستند و از نظر متیونینو تریپتوفان فقیر میباشـند. بخـش اعظم پـروتئینهـاي سـویا در آب نـامحلول و در آب نمـک محلول میباشند. به همین دلیل، جزء گلوبولینها دستهبندي میشوند. محصولات پـروتئین سـویا کـه در صـنایع غـذایی کـاربرد دارنــد عبارتنــد از: آرد سـویا بــا درصد٥٩-٥٠ پــروتئین، کنسانتره پروتئین سویا (SPC) با درصد٧٢-٦٥ پروتئین و ایزوله پروتئین سویا(SPI) با بیش از درصد ٩٠ پروتئین .
روش تولید فیلم پروتئین سویا
فیلم سویا سالیان طولانی به طور سنتی در ژاپـن تولیـد مــیشــده و یوبــا نــام دارد. پیونــدهاي دي ســولفیدي، هیدروفوبی و هیـدروژنی پیونـدهاي دخیـل در تـشکیل فیلم هستند. فیلم را میتوان بـه روش مرطـوب و روش خــشک (کــه بــه ویژگــی ترموپلاســتیک ســویا مربــوط مــیشــود) تولیــد کــرد. گلیــسرول و ســوربیتول، متداولترین پلاستیسایزرهاي مورد استفاده در این نـوع از فیلمها میباشند. مزایاي این نوع از فیلمهـا توانـایی ایجـاد اتصالات عرضـی pr-pr اسـیدهاي آمینـه درگیـر در ایـن ارتباط، لیزین و سیستئین میباشند، قابلیـت تـشکیل فـیلم با شبکهاي قوي و اثر ممانعتی خوب نسبت بـه اکـسیژن و چربی است و نفوذپـذیري بـالا نـسبت بـه رطوبـت از معایب این نوع از فیلمها میباشد. از طریق ایجاد اتصالات عرضی به روش شیمیایی (NaOH)، تیمار فـیلم بـا اشـعه UV و نیز ایجاد اتصالات عرضی به روش آنزیمی (آنـزیم ترانس گلوتامیناز١٧) میتوان ویژگیهـاي فـیلم حاصـل را بهبود بخشید .
از فیلم سویا براي افزایش مقاومت پوسـته تخـم مـرغ، بازدارندگی در مقابل تبادل رطوبت و گازها در محصولاتی همچون میوهها و سـبزیجات خـشک، سوسـیس و حامـل ترکیبات آنتیاکسیدانی و آنتیمیکروبی استفاده میشود .
فیلمهای حاصل از پروتئین پنبه دانه
*ترکیب و ساختار پروتئین پنبه دانه
پنبه دانه، گیاهی است که سالها براي تولید لیـف کاشـته میشده است. در سالهاي اخیر، علاوه بر الیاف، روغن نیز از آن استخراج میشود. پروتئین پنبه دانه ٣٠ الی ٤٠ درصد مغز پنبه دانه را شامل میشود. این پروتئینها شامل، گلوبولینهـا١٦٠درصد)، آلبومینها٢ (٣٠درصد)، پرولامینهـا٣ (درصد٨/٦) و گلـوتنین (درصد٥/٠) هستند. پروتئینهاي پنبـه دانـه داراي مقـادیر زیـادي اسیدهاي آمینه یونیزه (آرژنین، لیـزین، آسـپارتیک اسـید و گلوتامیــک اســید) هــستند و مقــدار کمــی آمینـو اســیدهاي گوگردي دارند و از آنجایی کـه ایـن نـوع از پـروتئینهـا در محیط بازي نسبت به اسیدي از حلالیت بالاتري برخوردارند، از حلال بازي رقیق جهت تهیه فیلم استفاده میشود .
ویژگیهای عملکردی فیلم پنبه دانه
این نوع فیلمها نیز هماننـد دیگـر فـیلمهـاي پروتئینـی شدیدا آبدوست هستند. به همین دلیل، با افـزایش فعالیـت آبی، میزان جذب رطوبت در آنها افزایش مییابد. هماننـد دیگر فیلمهاي پروتئینی، میتوان ویژگـیهـاي مکـانیکی و عملکردي این نوع از فیلمها را از طریق ایجـاد پیونـدهاي عرضی با استفاده از ترکیباتی همچـون فـرم آلدهیـد، گلـی اکسال و گلوتارالدئیـد بهبـود بخـشید. بـه طـوري کـه مطالعات مارکوئی بر روي اثر سه ترکیـب فـرم آلدهیــد، گلوتارالدهیــد و گلــیاکــسال بــر ویژگــیهــاي عملکردي فیلم پنبه دانـه نـشان داد، افـزودن فـرم آلدهیـد منجر به تولید فیلم مقاومتـري نـسبت بـه دیگـر ترکیبـات میشود
روش تهیه فیلمهای حاصل از پروتئین پنبه دانه
فــیلم حاصــل از پنبــه دانــه بــا اســتفاده از مغــز و آرد آن امکانپذیر است. در روش استفاده از مغز پنبه دانه، ابتدا آن را خیسانده تا محلولی به نام شیر دانه روغنـی بـه دسـت آیـد.
مایع به دست آمده را تا دماي °C٥± ٩٠ حرارت میدهند تـا فیلم تشکیل گردد. در صورت استفاده از آرد پنبه دانـه از روش تبخیر حلال(کاستینگ) استفاده میشود کـه بـه ترتیـب شامل مراحل مخلوط کردن آرد پنبه دانـه و آب، تنظـیم pH، گرم کردن (بین ٧٠-٢٠ درجه سانتیگراد)، سانتریفوژ کردن و جداسازي مایع رویی، افزودن پلاسـتیسـایزر، پخـش کـردن محلول تشکیلدهنده فیلم و تبخیر حلال در °C ٦٠ بهمـدت ٢٤ ساعت میباشد.
نتیجه گیری
همانگونه که از بررسی تحقیقات انجام گرفته برمیآید، فرآینــد طراحــی و تولیــد فــیلمهــاي خــوراکی و زیــست تخریبپذیر بر پایه پروتئین، علیرغم سادگی روش تولید، از پیچیدگی خاصی برخوردار است. به طوري که هر یـک از عوامل، نوع پروتئین، غلظت پروتئین در حـلال، نـوع و pH حلال، نوع و غلظت نرمکننده و روش تولید در تعیـین ویژگیهاي عملکردي فیلم حاصل تأثیر به سزایی دارد، لذا در تولید این نوع فیلمها با در نظر گرفتن نوع ماده غـذایی و ماهیـت آن و نیــز انتظارهــاي مــورد نظــر از بــستهبنــدي بایستی فرمولاسیون فیلم تنظیم گـردد. همچنـین بـه دلیـل ماهیت آبدوستی این نوع از فیلمها، جهت بستهبندي مـواد غــذایی حــساس بــه رطوبــت حــضور یــک ترکیــب لیپیــدي(تــشکیل فــیلم امولــسیونی)، لمینیــت کــردن بــا بیوپلیمرهاي دیگر و یا استفاده از اتصالدهندههاي عرضـی میتواند مفید باشد. در نهایت باتوجه بـه وجـود پتانـسیل بالا در صنایع مختلف کشور، اسـتفاده از محـصولات فرعـی کارخانجات کهاکثراb دور ریخته میشوند(ماننـد آب پنیـر) و یا مصارف محدودي دارند(مانند کنجاله دانـههـاي روغنـی و سبوس برنج که به مصرف دام و طیـور مـیرسـد) در تولیـد فیلم و ترکیبات بستهبندي نه تنها به کـاهش آلـودگی زیـست محیطی کمـک شـایانی مـیکنـد بلکـه ایجـاد ارزش افـزوده فراوانی نیز خواهد کرد، که این امر، مستلزم مطالعات بیشتر و منسجمتر و ترغیب سرمایهداران بـه سـرمایهگـذاري در ایـن زمینه میباشد. نکته حـائز اهمیـت دیگـر، ایـن اسـت کـه در صورت خوراکی بودن این نوع از بستهبندي (پایـه پروتئینـی) به طور غیرمستقیم ارزش غذایی محصول نیز افزایش مییابد.
منابع در دفتر نشریه محفوظ است.