جوامع پيشرفته به طور فزاينده اي به سمت استفاده از مواد طبيعي در بسته بندي و نگهداري مواد غذايي روي آورده است. اما خواص نامناسب مكانيكي و مقاومت كم در برابر نفوذ رطوبت و هوا امكان جايگزيني كامل مواد طبيعي با مواد مرسوم را نمي دهد. صنعت بسته بندي نيازمند تلفيق كاربري مواد مصنوعي و طبيعي است. روشي كه بتواند پاسخگوي سرعت بالاي توليد باشد و امكان پايش همزمان، و توليد بر خط و متناسب با محصول را ايجاد نمايد ضروري است. در اين نوآوري با فرآيند الكتروريسي محلول پليمري كيتوزان به اليافي در حد نانو تبديل شده و روي بسته بندي بافته مي شود. طبق روش پيشنهادي، هر نوع فيلم مصنوعي مرسوم مورد استفاده در بسته بندي با روش الكتروريسي داراي خواص مورد نظر صنايع غذايي (براي مثال خواص ضد ميكروبي) به كمك نانو الياف ها خواهد شد. بيوپليمر كيتوزان در نازل و فيلم پلي وينيل كلرايد روي نوار فلزي قرار گرفته به نازل و نوار (كالكتور) الكترود متصل گرديد. سپس با اعمال جريان و ايجاد ميدان، بافتن فيلم كيتوزان روي فيلم بسته بندي انجام شد. اين ويژگي مي تواند شامل بافتن مواد ضد ميكروبي، رنگدانه ها و ... در درون يا سطح نانو الياف باشد. در آزمايشگاه، فيلم با ويژگي نانوفن آوري، با سرعت بالا و در سطح وسيع مد نظر قرار گرفت و براي بسته بندي توليد شد. اين روش اكنون به صورت صنعتي قابل استفاده است چنانكه دستگاه صنعتي آن در ايران توسط شركت فناوران نانومقياس توليد مي شود.

در اين پژوهش و اختراع، ابتدا ريزسازواره توليدكننده آنزيم فسفوليپاز از ضايعات كارخانجات روغن جداسازي و شناسايي گرديد و با نام Trichoderma atroviride ZB-ZH192 و شماره ثبت KP233811 در پايگاه NCBI به عنوان توليد كننده آنزيم فسفوليپاز ثبت شد. فسفوليپاز توليدشده تخليص و نوع آن شناسايي گرديد. بررسي ها نشان داد گونه جداسازي شده، قادر به توليد نوع A1 فسفوليپاز مي باشد. به منظور افزايش قابليت استفاده مجدد آنزيم از روش تثبيت بر نانوالياف استفاده شد. نانوالياف كيتوزان-پلي اتيلن اكسايد به روش الكتروريسي تهيه گرديد. نتايج حاصل از بررسي با ميكروسكوپ الكتروني نشان داد قطر الياف توليدي مناسب و در محدوده نانو مي باشد. جهت افزايش بارگذاري آنزيم بر روي نانوالياف، سطح آن با فناوري پلاسما اصلاح گرديد. بررسي شيميايي سطح نانوالياف تيمارشده با پلاسماي اتمسفريك بيانگر تغييرات مساعد و قابل توجه در جهت ايجاد پيوندهاي مناسب با آنزيم براي بارگذاري بيشتر بود. پس از بهينه سازي شرايط و تثبيت آنزيم فسفوليپاز A1 بر روي نانوالياف كيتوزان، شرايط جهت صمغ زدايي آنزيمي روغن سويا (به عنوان روغن گياهي با بيشترين ميزان صمغ يا فسفوليپيد) ارزيابي گرديد. نتايج نشان داد كه آنزيم تثبيت شده قادر است ميزان صمغ يا فسفوليپيد موجود در روغن را تا حد مجاز و استاندارد كاهش دهد.

فرايند رنگبري قسمتي از فرايند تصفيه روغن است. فرايند رنگبري اساسا يك عمل جذب فيزيكي است كه رنگ و بسياري از ناخالصي¬هاي چون صمغ¬ها، صابون¬ها، فلزات كمياب و محصولات اكسيداسيون از روغن در اين مرحله از طريق جذب در يك جاذب كه معمولا خاك رنگبر است جدا مي شود. هم چنين ممكن است بعضي از رنگدانه¬ها در طي حرارت از بين بروند كه اين اثر حرارتي در مورد رنگ¬هاي با روغن¬هايي با رنگ زياد بسيار مهم است. در بيشتر موارد بي¬رنگ كردن آخرين فرصت براي خارج كردن ناخالصي¬هاي باقيمانده در روغن است. اگر منظور توليد روغن هيدروژنه باشد، باقيمانده صابون¬ها و فسفاتيدها در روغن سبب مسموم و غير فعال كردن كاتاليست هيدروژناسيون شده و بر انتخابي عمل كردن (سلكتيويته كاتاليست) تاثير مي گذارد. هزينه خارج كردن اين ناخالصي¬ها در عمل هيدروژناسيون توسط جذب در كاتاليست نيكل به مراتب بيشتر از هزينه¬اي است كه صرف بي¬رنگ كردن روغن مي شود. همچنين باقيماندن صابون در روغن سبب پليمريزاسيون در دستگاه بي¬بوكننده شده و در كار دستگاه و در كيفيت روغن بي¬بوشده تاثير مي گذارد. روش¬هاي رنگبري مانند رنگبري توسط آب و يا رنگبري شيميايي در تصفيه روغن خوراكي استفاده نمي شوند. در ابتدا از خاك رس طبيعي به منظور رنگبري استفاده گرديد، خاك¬هاي رس طبيعي عبارتند از سيليكات آلومينيوم (بنتونيت ، آتاپولگيت ، مونتموريلونيت ) كه شامل مقادير زيادي منيزيم، كلسيم و يا آهن مي¬باشد. اين تركيبات توسط تيمار گرمايي فعال مي¬شوند. مهمترين خاصيت خاك¬هاي رنگبر فعال شده با اسيد، تجزيه پراكسيدها توسط دهيدراسيون است، بنابراين آلدهيدها، كتون¬ها و تركيبات مزدوج تشكيل مي¬شوند و در نتيجه دي¬ان¬ها و تري¬ان¬ها افزايش مي¬يابند، علاوه بر اين، خاك¬هاي رنگبر مي¬توانند باعث تشكيل ميزان كمي اسيدهاي چرب ترانس (1/0-05/0%) و تري اسيل گليسرول ديمريك شوند. خواص تبادل يوني خاك¬هاي رنگبر توسط فعال¬سازي كاهش مي¬يابند. در عمل خاك¬هاي فعال به عنوان تبادل كننده¬هاي كاتيوني عمل كرده و فلزات (Fe, Cu,….) را از روغن جدا مي كنند. خواص كاتاليتيكي خاكهاي رنگبر فعال شده با اسيد، توسط حالت اسيدي آنها بيان مي¬شود كه مربوط به حضور اسيد باقي مانده (1-1/0%) و يا حضور يونهاي H+ مي¬باشد كه اين امر مي¬تواند باعث افزايش ميزان اسيد چرب آزاد در طي رنگبري به واسطه واكنش هاي زير شود توليد اسيد چرب آزاد را مي¬توان با محدود كردن ميزان آب در روغن و يا خاك رنگبر، كاهش داد. ميزان آب در خاك رنگبر فعال شده با اسيد بين 20-10% متفاوت است كه البته در انبارداري نامناسب اين ميزان افزايش مي¬يابد، از سوي ديگر حد معيني از آب براي حفظ فعاليت خاك رنگبر لازم است. رنگبري با در نظر گرفتن هزينه¬هاي عمليات (هزينه¬هاي بالاي تامين خاك رنگبر، ضايعات روغن در خاك رنگبر، افزايش تركيبات ضد مغذي چون اسيد چرب آزاد، دي ان و تري ان، تجزيه هيدروپراكسيد و توليد آلدهيد و كتونها، دور ريختن خاك پس از مصرف و از طرفي خاك رنگبر حاوي روغن عامل ايجاد آلودگي هاي زيست محيطي نيز مي¬باشند) گرانترين مرحله در فرايند تصفيه روغن است. هدف از اين تحقيق تيمار خاك رنگبر توسط فراصوت حمام و پروب جهت كاهش در اسيد ،، دما و زمان مصرفي جهت فعال¬سازي و كاربرد آن جهت تصفيه روغن هاي خوراكي است. اين تكنيك قادر است كه ضمن كاهش ميزان خاك رنگبر مصرفي، كاهش دما و زمان توانسته توليد روغني با كيفيت مطلوب شود. از طرفي به كمك تكنيك فراصوت با كاويتاسيون هايي كه در سطح ايجاد مي¬كند مي تواند، جايگزين اسيد جهت فعال¬سازي خاك رنگبر شوند.

ساخت غشاي پليمري شبكه تركيبي به وسيله پلي وينيل دي ان فلورايد و نانوذرات سيليكا با استفاده از روش خشك- مرطوب به منظور تغليظ اسيد¬هاي چرب امگا 3 بلند زنجير خلاصه توصيف: در سال¬هاي اخير روش¬هاي مختلفي به منظور تغليظ اسيد¬هاي چرب امگا 3 از روغن ماهي مورد بررسي قرار گرفتند. اما فقط تعداد كمي از آنها براي توليد در مقياس صنعتي مناسب بوده و در اكثر روش¬هاي رايج، جداسازي اسيد¬هاي چرب امگا 3 در ساختار تري گليسيريدي انجام نمي¬پذيرد كه اين مسئله سبب بروز مشكلاتي در زمينه جذب روده¬اي و پايداري اكسيداتيو شده و در نهايت كاربرد دارويي و غذايي اسيد¬هاي چرب امگا 3 تغليظ شده را به شدت كاهش مي¬دهد. با توجه به افزايش مداوم قيمت انرژي و توسعه عمليات¬ جداسازي در صنايع مختلف، روش¬هاي جداسازي غشايي از اهميت ويژه¬اي برخوردار گشته¬¬است. از مزاياي اصلي اين روش مي¬توان به كنترل ساده فرآيند، نياز به فضاي عملياتي كمتر، كاهش مصرف انرژي، عدم استفاده از حلال آلي و مواد شيميايي در نمونه غذايي، عدم نياز به عمليات مازاد به منظور جداسازي نمونه تغليظ شده از عامل تغليظ كننده و انجام جداسازي در دماهاي پايين (مناسب تركيبات حساس به حرارت مانند اسيد¬هاي چرب امگا 3) اشاره كرد. امروزه استفاده از انواع پليمرها در ساخت غشاها به دليل ارزان¬تر بودن، شكل¬ دهي مناسب و آسان¬تر بودن ايجاد تغيير در ساختار غشا هنگام ساخت آن، مورد توجه قرار گرفته است. پليمرهاي مختلف بسته به آب¬ دوست و آب گريز بودن از كاربردهاي مختلفي در صنايع غذايي بر¬خوردار هستند. تغيير در ساختار غشا در حين فرآيند ساخت، مي¬تواند بر عملكرد بهتر غشا تاثير گذار باشد. مواردي از قبيل افزودن انواع مواد فعال سطحي و جاذب¬هاي انتخابگر نسبت به يك تركيب خاص، تركيب درصد بسپار در غشاي حاصله، تغيير در اندازه منافذ غشا مي¬توانند فرايند جداسازي غشايي مربوطه را به اهداف مورد نظر نزديك¬تر كنند. به همين دليل روش¬هاي مختلفي در ساخت غشا¬هاي شبكه تركيبي با درصد¬هاي وزني مختلف از نانو ذرات سيليكا به كار گرفته و در نهايت روش خشك- مرطوب (Dry-Wet) و كنترل دماي حمام انعقاد استفاده شد كه توانست نقش قابل توجهي بر عملكرد غشا داشته باشد. نتايج حاصل از جداسازي توسط غشاهاي پليمري شبكه تركيبي پلي وينيل دي ان فلورايد و نانو ذرات متخلخل سيليكا نشان داد كه غشاي شبكه تركيبي حاوي 12 درصد وزني از نانو ذرات سيليكا كه به روش Dry-Wet و در دماي حمام انعقاد صفر درجه سلسيوس ساخته شد توانايي تغليظ اسيد¬هاي چرب امگا 3 را تا 43 درصد وزني از خود نشان داد كه بهترين عملكرد را در بين غشاهاي ساخته شده، دارا بوده است . و اين تغليظ در ساختار طبيعي تري گليسيريدي صورت گرفته و در مقايسه با روش¬هاي تبلور و تقطير مولكولي كه قابليت كاربرد صنعتي را پيدا كرده اند بيشتر مي¬باشد. همچنين به علت تغليظ اسيد¬هاي چرب امگا 3 در فاز ناتراوا و ورود فلزات سنگين به فاز تراوا (به علت كمتر بودن اندازه) با استفاده از اين روش فلزات سنگين تا 80 درصد كاهش يافته است.

استفاده از گیاهان بومی ایران در نگهداری بلندمدت کیفی ماهی‌ها

در اختراع حاضر از روش هايي به منظور بارگذاري اسيدهاي چرب روغن ماهي استفاده شد. اين اسيدهاي چرب ميتواند دوكوزاهگزاانوئيك اسيد، دوكوزاپنتاانوئيك اسيد و آلفا لينولنيك اسيد (EPA ،DHA و (ALA باشند. روشي مفيد مبتني بر تهيه سوسپانسيوني از ليپوزومهاي تشكيل يافته از تركيبات زيست سازگار و سپس بارگذاري اسيدهاي چرب روغن ماهي ابداع شد. از ويژگي هاي منحصر به فرد اين روش بارگذاري اين تركيبات زيست فعال چربي دوست در غشاء دولايه ليپيدي صرفاً مركب از يك نوع فسفوليپيد بود. بارگذاري اسيدهاي چرب روغن ماهي در ليپوزومهاي از پيش تهيه شده توسط روش سونيكاسيون نسبت به ساير روش ها قابل توجه بود. با اين روش نانوذراتي با اندازه كوچكتر از 100 نانومتر حاصل شد.

در اين ابداع ساخت فرمولاسيون نانوليپوزومي پايدار بر اساس درون پوشاني اسيدهاي چرب امگا 3 در نانوليپوزوم هاي از پيش تهيه شده به روش آب پوشاني فيلم نازك ليپيدي و سونيكاسيون ميله اي، متشكل از يك نوع فسفوليپيد و α-توكوفرول انجام شد. ايكوزاپنتاانوئيك اسيد (EPA, 22:6 n-3) و دوكوزاهگزاانوئيك اسيد (DHA, 22:6 n-3) نسبت به اكسايش بسيار حساس هستند و در طي فراوري به دليل داشتن ماهيت غيراشباعي متحمل تغييراتي مي شوند. ويژگيهاي فيزيكوشيميايي نانوليپوزوم حاويDHA و EPA به عواملي مانند روش ساخت و مواد به كار رفته در تشكيل غشاء دولايه ليپيدي بسيار وابسته است. ادغام ماده ضداكسايش موجب حفظ ويژگيهاي كاربردي تركيبات زيست فعال بارگذاري شده در ليپوزوم ها مي گردد. علاوه بر اين فرمولاسيون ساخته شده با پايدارسازي اين تركيبات غذا-دارو، فاقد بو و طعم نامطلوب ناشي از اكسايش يا فساد است. با فائق آمدن بر فساد اكسيداتيو اسيدهاي چرب امگا 3 اين تركيبات به عنوان مناسب¬ترين گزينه اجزاي مواد غذايي فراسودمند مطرح هستند.

در روش رنگبري كه يكي از مهمترين مراحل در تصفيه روغن هاي خوراكي مي باشد، از تركيب خاك رنگبر در غلظت هاي پايين به همراه ميدان الكتريكي استفاده شد و در ولتاژ 1 كيلوولت ، تعداد متفاوت كاتد-آند، مدت زمان 20 الي 30 دقيقه و دماي 65 درجه سانتي گراد رنگبري انجام پذيرفت.

زعفران به دليل ارزش اقتصادي بالا مستعد به تقلبات گسترده از جمله افزودن گياهان با خواص ظاهري و شيميايي مشابه است. روشي كه به طور مرسوم توسط استاندارد ملي ايران براي تشخيص تقلبات شبه‌زيستي در اين ادويه با ارزش استفاده مي‌شود، طيف‌بيني مرئي-فرابنفش است. اساس كار روش طيف‌بيني مرئي-فرابنفش اندازه‌گيري جذب حاصل از عصاره نمونه است. رنگ و ظاهر مشابه تقلبات شبه‌زيستي با زعفران خالص باعث جذب يكسان و عدم تشخيص در ناحيه مرئي-فرابنفش مي‌شود. از طرف ديگر ايجاد پيك‌هاي پهن توسط طيف‌بيني مرئي-فرابنفش باعث تداخل طيفي سافرانال (عامل آروما زعفران) و كروسين (عامل رنگ زعفران) مي‌گردد. از اين جهت كه طيف‌سنجي تحرك يون بر مبناي يونيزاسيون متابوليت‌هاي ثانويه (سافرانال، كروسين و پيكروكروسين) و تفكيك آن‌ها براساس اندازه، بار و جرم يون عمل مي‌كند، لذا اين تداخل طيفي ديده نمي‌شود. از طرف ديگر پهناي پيك‌ها كم بوده و تيز مي‌باشند. اين امر منجر به تفكيك و جداسازي بهتر متابوليت‌هاي اصلي و تعيين كننده كيفيت زعفران مي‌شود. علاوه‌براين روش‌هاي مرسوم در تشخيص تقلبات زعفران به دليل زمان‌بر بودن، هزينه بالا و همچنين نياز به كاربر ماهر داراي محدوديت كاربردي هستند كه روش طيف‌سنجي تحرك يون همانطور كه در بخش مزاياي اختراع ذكر شد فاقد اين محدوديت‌هاي كاربردي است.

در اختراع حاضر كاربرد طيف‌سنج تحرك يوني براي بررسي تقلبات صورت گرفته در زعفران با رنگ‌دهنده‌هاي خوراكي مصنوعي شامل: تارترازين، سان‌ست‌يلو، پانسئا-4R و اريتروزين در نسبت‌هاي بين 0 تا 30 درصد وزني به وزني از اين رنگ‌دهنده‌هاي مصنوعي مورد مطالعه قرار گرفت. مدل‌هاي تجزيه مؤلفه‌هاي اصلي (PCA) و خوشه‌بندي سلسله مراتبي (HCA) الگوهاي گروه‌بندي بسيار خوبي را براي تفكيك زعفران خالص از تقلبات مربوط به آن ارائه دادند. اين مشاهده صورت گرفته منطقي و دقيق بود چرا كه در حدود 28%/92 (مؤلفه اول: 78%/74، مؤلفه دوم: 22%/13 و مؤلفه سوم: 28%/4) از واريانس‌هاي حاصل از داده‌هاي جمع‌آوري شده مربوط به نمونه خالص زعفران و 4 نوع رنگ‌دهنده مصنوعي را توصيف كرد. در حالت كلي، ادويه‌هاي دستكاري شده تحت تيمار با روش‌هاي مختلف تجزيه و تحليل چند متغيره قرار گرفتند، در اين راستا، يون‌هاي مشخص مختلفي به عنوان متابوليت‌هاي مهم با استفاده از شاخص تعيين متغيرهاي مهم در مدل‌سازي (1VIP >) به عنوان ويژگي‌هاي متمايزكننده براي ساخت مدل‌هاي رگرسيوني حداقل مربعات جزئي (PLSR) براي پيش‌بيني نسبت‌هاي مختلف از تقلبات افزوده شده استفاده شدند. نتايج خوبي براي پيش‌بيني نسبت‌هاي مختلف از تقلبات در زعفران دستكاري شده به دست آمد. در اين راستا، مقادير RMSE و R2 براي مخلوط‌هاي آزمون زعفران-رنگ‌دهنده‌هاي مصنوعي به ترتيب در دامنه بين %53/3-39/2 و 954/0-880/0 بود.