تحضير مواد مركبة نانوية مضادة للأحياء الدقيقة وتوصيفها وتقييمها لتطبيقات تغليف الغذاء

Abstract

جرى في هذا البحث اصطناع جسيمات أكسيد الزنك الثانوي ZnO-NPs بطريقة الترسيب الكيميائي المشترك بواسطة التقنية التقليدية وتقنية الكيمياء الصوتية Sonochemistry كلاً على حدة، وقورنت المنتجات التي حصل عليها بالطريقتين المذكورتين بعد معالجتها حراريا. وجرى تحديد أبعادها وتراكيبها العنصرية وبنيتها المورفولوجية بمطياف انعراج الأشعة السينية XRD ، ومطيافية تشتت الطاقة بالأشعة السينية EDX. أكدت نتائج هذه التحاليل الحصول على بلورات Zno نانوية نقية في كلتا الطريقتين، وأظهرت اختلافاً في متوسط أبعاد الجسيمات. وأوضحت صور المجهر الإلكتروني الماسح SEM أشكالاً هندسية شبه كروية منتظمة بمتوسط أبعاد لا يتجاوز 100nm ، وبينت النتائج أن استعمال تقنية الأمواج فوق الصوتية في أثناء تفاعل اصطناع جسيمات Zno النانوي له تأثير كبير في مورفولوجيا الجسيمات وتجانسها وتقليل حجمها، إذ انخفض نحو 35nm تقريباً مقارنة بالتقنية التقليدية. تحقق من الفعالية المضادة للأحياء الدقيقة لجسيمات ZnO الثانوي المحضرة بتقنية الكيمياء الصوتية من خلال اختبار سلسلة تراكيز، حيث جرى عليها الاختبار بطريقة التخفيف القياسية CLSI 2015-07-10 على نوعين من البكتيريا هما المكورات العنقودية الذهبية Staphylococcus aureus إيجابية الغرام والإشريكية القولونية Escherichia coli سلبية الغرام. أظهرت النتائج ازدياداً في فعالية جسيمات Zno النانوي على كلا النوعين من البكتيريا بازدياد التركيز، وتبين أن بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية كانت أكثر حساسية لجسيمات Zno النانوي مقارنة بالإشريكية القولونية. كان التركيز المثبط الأدنى (MIC) لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية 25ug/ml ولبكتيريا الإشريكية القولونية 50ug/ml ، وكان التركيز المبيد الأدنى (MBC) للمكورات العنقودية الذهبية 800g/m2 وللإشريكية القولونية 1600g/m2 حضرت مواد مركبة نانوية مكونة من مزيج من البولي إيتلن منخفض الكثافة الخطي LLDPE محملة بجسيمات ZnO-NPs وشكل منها أفلام مركبة بخمسة تراكيز وزنية 0.25 0.5، 1، 2.5 %5% إضافة إلى فيلم من LLDPE الصرف، بغرض دراسة تأثير إضافة ZnO NPS في تحسين أداء بعض خصائص LLDPE . أجريت القياسات الضوئية والاختبارات الحرارية والميكانيكية وقيمت الفعالية ضد نوعين من البكتيريا الممرضة المنقولة بالأغذية هما المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية وفقاً للمعيار القياسي 22196 ISO، وكذلك رصدت التجمعات وتجانس المزج بالمجهر الإلكتروني النافذ (TEM). أظهرت هذه الأفلام تحسناً في الخصائص الضوئية إذ إن الأفلام المركبة النانوية LLDPE/ZnO-NPS التي تزيد فيها نسبة ZnO NPS على 0.5% وزناً حجيت الأشعة فوق البنفسجية حتى الطول الموجي 380nm وبينت نتائج قياس المسح الحراري التفاضلي (DSC) أن جميع التراكيز الوزنية للأفلام المركبة الثانوية ذات بنية أحادية الطور استناداً إلى درجات الانصهار المتقاربة با نحراف معياري أقل من 10، فضلاً عن ذلك أظهرت النتائج أن الأفلام المركبة ذات التركيز الوزني 2.5% من ZnO-NPS هي الأفضل من ناحية مقاومة قوة الشد 24-180.78a ونسبة الاستطالة عند القطع %1383.2036.77. كما أكدت نتائج تقييم الفعالية المضادة للبكتيريا أن الأفلام المركبة الثانوية التي تحتوي على نسب %0.5% فأكثر من ZnO NPS لها فعالية مثبطة لنمو البكتيريا، وتزداد هذه الفعالية بازدياد - ZnO NPs في الطور البوليمري LLDPE، وأن أعلى تأثير مضاد للبكتيريا كان في الأفلام المركبة النانوية ذات النسبة %5 وزناً، ومن ثم يمكن لهذه الأفلام المركبة الثانوية LLDPE/ZnO أن تحمي المستهلك من مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء، وأن تزيد العمر الافتراضي للمنتجات الغذائية، وخفض خسائر الأغذية بالحد من التغيرات الميكروبيولوجية والكيميائية والفيزيائية، وأن توفر طريقة آمنة لحفظ الأغذية.