سنتز رایحه دارچین در مقیاس نانو و کاربرد آن در ساخت بسته‌بندی موثر ضد فساد مواد غذایی

هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر سنتز رایحه دارچین در مقیاس نانو و کاربرد آن در ساخت بسته‌بندی موثر ضد فساد مواد غذایی بود.

بخش پروژه های دانش آموزی - مهدی رحمانی

دوازدهمین دوره از پروژه ‌های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال ‌های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ‌ها و ایده ‌های خلاقانه خود در منوی"پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ‌ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده ‌های جالب ، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح ‌های جدید شما عزیزان هستیم.

نام ایده: سنتز رایحه دارچین در مقیاس نانو و کاربرد آن در ساخت بسته‌بندی موثر ضد فساد مواد غذایی

نام ارائه دهنده/دهند گان: شقایق نصیری و حنانه قادری

زمینه و نوع پروژه: مواد غذایی

درجه سختی: متوسط

نام مدرسه: دبیرستان دخترانه دوره اول فرزانگان 2

مقدمه

در ﺳﺎل‌ ﻫﺎی اﺧﻴﺮ، ﻣﻮارد زﻳﺎدی از ﻓﺴﺎد ﻣﻮاد ﻏﺬاﻳﻲ و ﺑﻴﻤﺎری ‌ﻫﺎی ﺑﺎ ﻣﻨﺸﺎ ﻏﺬاﻳﻲ ﻧﺎﺷﻲ از رﺷﺪ ﻣﻴﻜﺮوارﮔﺎﻧﻴﺴﻢ‌ ﻫﺎ در ﺳﺮاﺳﺮ ﺟﻬﺎن ﮔﺰارش ﺷﺪه اﺳﺖ.

سالانه یك سوم مواد غذایى جهان بر اثر فساد از بین رفته و دور ریخته مى‌ شوند. ﺗﻼش‌ ﻫﺎی زﻳﺎدی ﻣﺎﻧﻨﺪ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻮاد ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﺳﻨﺘﺰی ﺟﻬﺖ ﻛﻨﺘﺮل رﺷﺪ ﻣﻴﻜﺮوﺑﻲ و ﻛﺎﻫﺶ ﺷﻴﻮع ﻣﺴﻤﻮﻣﻴﺖ ﻏﺬاﻳﻲ و ﻓﺴﺎد صورت پذیرفته است. ماده مورد استفاده برای جلوگیری از فساد مواد غذایی باید به عمق ماده غذائی برسد و اثر کند و اثرات منفی روی مصرف‌ کننده نداشته باشد تا غذایی ایمن مصرف شود.

اﺳﺎﻧﺲ دارﭼﻴﻦ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻨﺒﻊ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺿﺪﻗﺎرﭼﻲ و ضدمیکروبی شناخته شده که ﻗﺎدر اﺳﺖ ﻛﻪ از رﺷﺪ ﻣﻴﻜﺮوارﮔﺎﻧﻴسم‌ ﻫﺎی اﺻﻠﻲ ﻓﺎﺳﺪ ﻛﻨﻨﺪه‌ ﻏﺬاﻫﺎی ﺑﺎ رﻃﻮﺑﺖ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﭘﻴﺸﮕﻴﺮی کند كه این آثار مربوط به محتوای ارتومتوكسی سینامالدئید است. 

هدف

هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر سنتز رایحه دارچین در مقیاس نانو و کاربرد آن در ساخت بسته‌بندی موثر ضد فساد مواد غذایی بود.

روش

در پژوهش حاضر، عصاره دارچین به دو روش حلال سرد و استفاده از سیستم رفلاکس استخراج شد. هم‌ چنین به منظور افزایش اثر این ترکیب و قابلیت نفوذ آن به انواع بسته ‌بندی مواد غذایی و ساخت بسته ‌بندی فعال مواد غذایی تلاش بر سنتز آن در مقیاس نانو، با استفاده از امواج ماوراء صوت به عمل آمده است. که در نتیجه عملکرد بسیار موثر آن بر جلوگیری از فساد مواد غذایی مشاهده شد.

 اسانس دارچین مایع بی‌ رنگ با بوی قوی مطبوع و طعم سوزاننده می‌ باشد. اﺳﺎﻧﺲ دارﭼﻴﻦ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻨﺒﻊ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﺿﺪ ﻗﺎرﭼﻲ و ﺑﺎﻛﺘﺮﻳایی شناخته شده که ﻗﺎدر اﺳﺖ از رﺷﺪ ﻣﻴﻜﺮوارﮔﺎﻧﻴﺰم ‌ﻫﺎی اﺻﻠﻲ ﻓﺎﺳﺪ ﻛﻨﻨﺪه‌ ﻏﺬاﻫﺎی ﺑﺎ رﻃﻮﺑﺖ ﻣﺘﻮﺳﻂ ﭘﻴﺸﮕﻴﺮی کند. ترکیبات اصلی اسانس دارچین عبارتند از سینامون آلدهید، که طعم و مزه شیرین دارچین به دلیل این ماده است. اسانس دارچین آثار ضدمیكروبی و ضدقارچی دارد كه این آثار مربوط به محتوای ارتومتوكسی سینامالدئید است. ارتومتوکسی سینامالدهید ترکیب اصلی در اسانس دارچین می‌ باشد. فرمول شیمیایی آن C9H8O و دارای رنگ زرد تا سبز روشن می‌ باشد.

 جرم مولکولی آن برابر 19/162 گرم بر مول و نقطه ذوب آن 44-48 درجه سانتی ‌گراد  می ‌باشد و خواص ضدمیکروبی و ضدقارچی اسانس دارچین به این ترکیب نسبت داده می ‌شود. با توجه به اطلاعات به دست آمده، دانش آموزان که نانو ذرات متوکسی سینامالدهید را با استفاده از دستگاه حمام اولتراسونیک سنتز کرده و در بسته ‌بندی مواد غذایی به کار ببرند. به این منظور، ۲-هیدروکسی بنزالدهید و دی‌ متیل سولفات را با سرنگ برداشته و در یک ارلن ریختند. سپس محلول سدیم هیدروکسید را قطره قطره به آن افزودند. در اثر افزایش سدیم هیدروکسید دمای واکنش بالا می‌رود، برای کاهش دما از حمام یخ استفاده نموده و ظرف واکنش را در حمام یخ قرار دادند.

 هم ‌چنین به طور مداوم، مخلوط واکنش را با همزن شیشه ‌ای هم زدند. به محض اضافه کردن محلول سدیم هیدروکسید، تشکیل محصول به رنگ زرد را مشاهده کردند. پس از اتمام اضافه کردن محلول سدیم هیدروکسید، ۳ ساعت زمان دادند تا واکنش کامل شود. پس از اتمام این مرحله، ظرف واکنش را در حمام اولتراسونیک قرار داده و به صورت قطره قطره 1/0 مول استالدهید را به آن افزودند.

در کنار سنتز نانو ذرات ارتومتوکسی سینامالدهید، اسانس دارچین نیز با استفاده از روش حلال سرد و استفاده از سیستم رفلاکس، با استفاده از حلال متانول، استخراج شده و اثرات ضد فساد مواد غذایی آن بررسی و با ترکیب سنتز شده مقایسه گردید. 

به منظور عصاره‌ گیری از گیاه دارچین، مقدار ۴۰ گرم دارچین به صورت کاملا پودر شده درآمد و در دو بالون حاوی ۱۵۰ میلی ‌لیتر حلال متانول ریخته شد. یکی از بالون ‌ها برای مدت دو هفته در کمد تاریک قرار داده شد و دیگری به مبرد متصل شده و برای مدت ۵ ساعت تحت دمای ۷۰ درجه سانتی‌ گراد بر روی هیتر مگنت قرار گرفت. برای یک نواخت ساختن دما، حمام آبی در نظر گرفته شد و بالون را در حمام آبی همراه مگنت قرار دادند. برای مقایسه اثرات ضدفساد مواد غذایی، ۳ ظرف حاوی مقدار کمی گوشت مرغ در نظر گرفته شد. به طوری که، در یک طرف هر سه ظرف، گوشت قرار داشت و در طرف دیگر ظرف‌ ها مقدار کمی عصاره‌ استخراج شده دارچین، اسانس سنتز شده قرار گرفت و یک ظرف هم به عنوان شاهد در نظر گرفته شد و هرچند ساعت روند فساد آن بررسی گردید. هم‌ چنین ترکیب سنتز شده به روش آغشته‌ سازی در ساختار بسته ‌بندی مواد غذایی قرار گرفت.

مهارت ‌های کسب شده

1. روش ایده یابی (بارش مغزی)

2. مهارت کار در آزمایشگاه (رعایت نکات ایمنی)

3.  آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز

4.  آشنایی با پروپوزال نویسی

5. آَشنایی با مقاله نویسی

6. آشنایی با تهیه پاورپوینت

7. آشنایی با نحوه جستجوی اطلاعات

8. آشنایی نحوه فیش برداری

9. مهارت ساخت پوستر علمی

10. مهارت انجام کارگروهی

تنظیم کننده: محبوبه همت