۰

۱۲٫۹۵±۰٫۴۱A

۲۵٫۱۴±۱٫۰۱A

۱٫۴۷±۰٫۱۹A

۱

۱۱٫۰۹±۰٫۲۴AB

۲۱٫۱۶±۰٫۷۰B

۱٫۳۱±۰٫۰۷B

۳

۱۰٫۴۱±۰٫۲۳C

۲۰٫۲۴±۱٫۰۴C

۱٫۲۲±۰٫۰۶C

۵

۱۰٫۰۸±۰٫۱۷D

۱۹٫۰۲±۱٫۲۳D

۰٫۹۱±۰٫۱۲D

داده ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار می باشد. اختلاف در حروف لاتین بیانگر وجود اختلاف معنی دار بین میانگین ها در سطح احتمال ۵% می باشد.حروف کوچک لاتین برای تعیین اختلاف اثر میکرودی اکسید تیتانیوم و حروف بزرگ برای نانو دی اکسید تیتانیوم می باشد.

همانگونه که مشخص است با اضافه کردن ذرات دی اکسید تیتانیوم در فیلم های نشاسته سیب زمینی جذب آب(^[۳]WAC) به طور معنی داری (۰۵/۰p<)کاهش می یابد.جذب رطوبت به دلیل گروه های هیدروکسیل موجود در بایوپلیمرها مثل نشاسته است که با آب پیوند برقرار می کند. در این تحقیق با افزودن ذرات در ماتریکس بایوپلیمر گروه های هیدروکسیل قابل دسترس برای مولکول های آب کاهش پیدا میکنند. در نتبجه سبب کاهش خاصیت آبدوستی فیلم های نشاسته ای می شوند. در تحقیقی که بر روی فیلمهای ژلاتینی نیز صورت گرفته با افزودن ذرات نانو قابلیت جذب آب این فیلمها نیز به شدت کاهش یافته است.
حلالیت در آب یک فاکتور مهم در تعریف کاربردهای ممکن برای فیلم­های بایو پلیمر کامپوزیت است.بیشتر بایو پلیمرها در حالت طبیعی خود به رطوبت حساس و محلول در آب هستند که می­توان با روش­های مختلف مانند گنجانده شدن اجزای چربی از منشاء خوراکی در فیلم، کامپوزیت پروتئین- چربی، استفاده از ریز ذرات با ایجاد پیوندهای عرضی حلالیت را کاهش داد]۷۷[.
همانگونه که از نتایج پیداست انحلال­پذیری فیلم­های بایو کامپوزیتی با افزایش میزان ریزذرات کاهش می یابد. نشاسته خالص به علت آبدوست بودن، کمی محلول در آّب است. حضور گروه های هیدروکسیل وحلالیت بالا به پلاستیسایزرهای هیدروفیل (سوربیتول/گلیسرول) نسبت داده شود که برای ایجاد انعطاف­پذیری کافی به فیلم­ها افزوده شده است.
با اضافه کردن میکرو و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به شبکه فیلم کاهش مشاهده شده در انحلال­پذیری آب را می­توان به تشکیل پیوندهای هیدروژنی قوی بین شبکه نشاسته ای و ریز ذراتدی اکسید تیتانیوم نسبت داد. این نتایج، قابل مقایسه با گزارشات قبلی تانگ و دودمان (۲۰۱۰)است که کاهش در انحلال­پذیری آب را در هنگام اضافه کردن MMT به فیلم­های متیل سلولز گزارش داده­اند. به علاوه کاهش در انحلال­پذیری آب در فیلم­های ایزوله شده پروتیین سویا مشاهده شده (با انواع مختلف خاک رس)که در آن مقاومت آب بدلیل توسعه ساختار کامپوزیت پلیمری با مواد معدنی خاک رس بهبود یافته است]۷۸[. تانگ و همکارانش (۲۰۰۸)و اگزیونگ(۲۰۰۸) پیشرفت­های اساسی در مقاومت آب نشاسته / فیلم­های قابل تجزیه زیستی نانو Sio2 / PVOH گزارش داده­اند که نتایج حاصل از این پژوهش نیز با نتایج آنها کاملا مشابه است. انحلال­پذیری پایین آب ویژگی مطلوبی برای بسته­بندی مواد غذایی است.چون فیلم­های بسته­بندی با چنین ویژگی می­توانند در برابر شرایط با رطوبت بالا مقاوم باشند.
همچنین در تحقیقی که توسط هانگ چین ونو همکاران در سال ۲۰۱۰ دریافتندکه با افزایش محتوی نانو رس یا SiO₂ به فیلم­های ژلاتین گاوی حلالیت در آب کاهش پیدا می­ کند. آنها کاهش حلالیت فیلمهار ا به شکل­ گیری پیوندهای هیدروژنی قوی بین ماتریکس ژلاتین و نانو ذرات (رس یا SiO₂) نسبت دادند]۷۹[.کاهش محتوای رطوبت فیلمها در اثر افزودن ذرات نانو را نیز می توان به پر شدن فضاهای خالی بین بایوپلیمرها توسط ریز ذراتدی اکسید تیتانیوم نسبت داد.
آنالیز آماری همچنین نشان می دهد که اختلاف معنی داری بین اثر میکرو و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم بر نشاسته سیب زمینی وجود دارد و اثر نانو ذرات به وضوح در کاهش میزان خواص وابسته به آب موثر است. این اختلاف به دلیل اندازه ذرات بوده و به دلیل این است که نانو ذرات به خوبی می توانند در شبکه بایوپلیمری نفوذ کرده و بر آنها اثر بگذارند.

۴-۳-۲- جستجوی ایجاد پیوندشیمیایی با روش FTIR

طیف FTIRاز ماتریکس فیلم­های نشاسته ای در شکل ۴-۲ نشان داده شده است. کاملا واضح است که هیچ گروه عاملی جدیدی بعد از بهکاربردن نانو ذراتدی اکسید تیتانیوم ظاهر نشده است. این نشان می­دهد تنها تعامل فیزیکی بین نانوذرات و ماتریکس فیلم نشاسته ای رخ می­دهد. نتایج مشابهی از طیف FTIRنشاسته سیب زمینی و میکروذرات دی اکسید تیتانیوم مشاهده شد که به دلیل تکراری بودن در اینجا نشان داده نشده است. محمدی نافچی و همکاران (۲۰۱۲) نیز نشان دادند که اثرات نانو ذرات بر بایو پلیمرها بیشتر فیزیکی است تا شیمیایی]۸۰[.
******
شکل ۴- ۲: طیف FTIR فیلمهای نشاسته سیب زمینی حاوی ۰، ۳ و ۵% نانو دی اکسید تیتانیوم

۴-۳-۳- بررسی میزان عبور و جذب نور در ناحیه مرئی و ماوراء بنفش

شکل های ۴-۳ و ۴-۴ به ترتیب میزان جذب و عبور نور در طول موجهای ۲۰۰ تا ۸۰۰ نانومتر را از فیلمهای نشاسته کاساوا حاوی نانومیله های دی اکسید تیتانیوم در غلظت های مختلف نشان می دهد.همانگونه که از نتایج پیداست حتی غلظت ۱ درصد از نانو تاثیرزیادی بر خواص نوری فیلم نشاسته سیب زمینی داشته و درصد عبور و میزان جذب فیلمها را تغییر معنی داری می دهد. از غلظت۳ % به بالاتر جذب به شدت افزایش پیدا کرده و حضور ۵ درصد نانوذرات دی اکسید تیتانیوم اشعه ماورابنفش را به طور کلی جذب کرده و درصد خیلی بالایی از طیف مرئی را نیز جذب می کند.
*****شکل ۴- ۳: اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر میزان جذب نور فیلمهای نشاسته سیب زمینی در طول موجهای ۲۰۰ تا ۸۰۰
****شکل ۴- ۴: اثر نانو دی اکسید تیتانیوم بر درصد عبور نور فیلمهای نشاسته سیب زمینی در طول موجهای ۲۰۰ تا ۸۰۰
محمدی نافچی و همکاران (۲۰۱۲) نیز با به کاربردن نانومیله های اکسید روی بر فیلم نشاسته ساگو نشان دادند که درصدهای بسیار کم این نانو ذره می تواند عبور اشعه ماورا بنفش را به شدت محدود کند]۸۰[.
******
شکل ۴- ۵: اثر میکرو دی اکسید تیتانیوم بر میزان جذب نور فیلمهای نشاسته سیب زمینی در طول موجهای ۲۰۰ تا ۸۰۰
شکلهای ۴-۵ و ۴-۶ اثرات میکرو دی اکسید تیتانیوم را بر میزان جذب و درصد عبور نور در ناحیه ۲۰۰ تا ۸۰۰ نانومتری طول موج را نشان می دهد. همان گونه که پیداست ۱% میکرو ذرات دی اکسید تیتانیوم هیچ اثر محسوسی بر خواص نوری فیلم نداشته است. نتایج این پژوهش نشان داد که اثر میکروذرات دی اکسید تیتانیوم به اندازه نانو میله های دی اکسید تیتانیوم نیست. علت این امر را می توان به شکل ویژه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم ربط داد. همان گونه که محققان پیشین گزارش داده اند شکل میله ای در نانو ذرات در انحراف و بازتاب نور در ناحیه های مرئی و ماورا بنفش توانا تر از شکل های کروی شکل یا تخته ای می باشد.
******
شکل ۴- ۶: اثر میکرو دی اکسید تیتانیوم بر درصد عبور نور فیلمهای نشاسته سیب زمینی در طول موجهای ۲۰۰ تا ۸۰۰

۴-۳-۴- مشخصه های رنگی