دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

 آمار

تعداد نشریات14
تعداد شماره‌ها682
تعداد مقالات7,081
تعداد مشاهده مقاله10,980,098
تعداد دریافت فایل اصل مقاله10,049,543
علی محمدی فرد, اسماعیل, امام جمعه, زهرا, اکرامی, محمد. (1404). بهینه سازی فرایند الکتروریسی نانوحامل پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش (Oxalis corniculata Linn). , 17(2), 1-22. doi: 10.22069/fppj.2024.22653.1828
اسماعیل علی محمدی فرد; زهرا امام جمعه; محمد اکرامی. "بهینه سازی فرایند الکتروریسی نانوحامل پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش (Oxalis corniculata Linn)". , 17, 2, 1404, 1-22. doi: 10.22069/fppj.2024.22653.1828
علی محمدی فرد, اسماعیل, امام جمعه, زهرا, اکرامی, محمد. (1404). 'بهینه سازی فرایند الکتروریسی نانوحامل پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش (Oxalis corniculata Linn)', , 17(2), pp. 1-22. doi: 10.22069/fppj.2024.22653.1828
علی محمدی فرد, اسماعیل, امام جمعه, زهرا, اکرامی, محمد. بهینه سازی فرایند الکتروریسی نانوحامل پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش (Oxalis corniculata Linn). , 1404; 17(2): 1-22. doi: 10.22069/fppj.2024.22653.1828

بهینه سازی فرایند الکتروریسی نانوحامل پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش (Oxalis corniculata Linn)

نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 17، شماره 2، خرداد 1404، صفحه 1-22    اصل مقاله (1.73 M)
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/fppj.2024.22653.1828
نویسندگان
اسماعیل علی محمدی فرد1؛ زهرا امام جمعه* 2؛ محمد اکرامی3
1دانشجو دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، پردیس بین المللی ارس، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2استاد، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
3دانش آموخته دکتری، گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
چکیده
سابقه و هدف: در حال حاضر روش الکتروریسی تنها روش کارآمد تولید الیاف پیوسته با قطرهای کمتر از چند نانومتر است. این روش در محدوده وسیعی از پلیمرهای مصنوعی و طبیعی استفاده می‌شود. امکان تولید الیافی حاوی ساختار پیچیده مانند هسته-پوسته یا الیاف توخالی نیز با روش‌های ویژه‌ی الکتروریسی وجود دارد. همچنین این روش امکان تولید الیاف تصادفی و موازی را دارا است. تولید نانوحامل‌های یکنواخت با مورفولوژی و قطر خاص تحت تأثیر شرایط الکتروریسی است. در همین حال، کنترل متغیرهای مختلف درگیر با فرآیند الکتروریسی کار آسانی نیست، از این رو در تحقیق حاضر روش‌شناسی سطح پاسخ با بهینه‌سازی اثرات متغیرهای مستقل روش الکتروریسی و تولید نانوحامل‌های پلی (وینیل الکل) حاوی عصاره‌ ترش‌واش برای بهبود پایداری، حلالیت و افزایش شانس تحویل عصاره مورد مطالعه قرار گرفته است.
مواد و روش ها: در این تحقیق از دستگاه الکتروریسی برای انکپسولاسیون عصاره Oxalis corniculata Linn (OCEX) با استفاده از پلی وینیل الکل (PVA) استفاده شد. برای مدل‌سازی و بهینه‌سازی از روش آماری سطح پاسخ (RSM) با متغیرهای ورودی شامل غلظت OCEX (5/4 – 5/1 درصد حجمی)، ولتاژ اعمال شده (25 – 15 کیلوولت)، دبی پمپ (1 – 5/0 میلی‌لیتر بر ساعت) و فاصله بین نوک سوزن تا جمع کننده (10 تا 20 سانتی‌متر) استفاده گردید.
یافته ها: طرح مرکب مرکزی (CCD) جهت اجرا و تجزیه و تحلیل مدل استفاده شد آنالیز ریخت‌شناسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نتایج بهینه‌سازی الکتروریسی را تأیید نمود. بر این اساس شرایط بهینه برای ساخت نانوالیاف عملکردی PVA بارگذاری شده با OCEX (PVANF-OCEX) با قطر پیش‌بینی شده - صحت سنجی شده 311 - 2/320 نانومتر شامل غلظت 5/2 درصد حجمی OCEx، فاصله 5/16 سانتی‌متری بین نوک سوزن تا جمع کننده، ولتاژ اعمالی 5/21 کیلوولتی و نرخ پمپ 7/0 میلی‌لیتر بر ساعت ارزیابی شد.
یافته ها: طرح آماری مرکب مرکزی (CCD) جهت اجرا و تجزیه و تحلیل مدل استفاده شد آنالیز ریخت‌شناسی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نتایج بهینه‌سازی الکتروریسی را تأیید نمود. بر این اساس شرایط بهینه برای ساخت نانوالیاف عملکردی PVA بارگذاری شده با OCEX (PVANF-OCEX) با قطر پیش‌بینی شده - صحت سنجی شده 311 - 2/320 نانومتر شامل غلظت 5/2 درصد حجمی OCEx، فاصله 5/16 سانتی‌متری بین نوک سوزن تا جمع کننده، ولتاژ اعمالی 5/21 کیلوولتی و نرخ پمپ 7/0 میلی‌لیتر بر ساعت ارزیابی شد.
نتیجه گیری: تجزیه و تحلیل SEM تأیید کرد که نانوحامل‌های PVANF-OCEX در نقطه بهینه بدون مهره، سطوح همگن، صاف، توزیع نرمال و OCEX با موفقیت با PVA پوشانده شده‌اند.
کلیدواژه‌ها
الکتروریسی؛ ترش‌واش؛ انکپسولاسیون؛ روش سطح پاسخ؛ بهینه‌سازی
مراجع
  1. Emam-Djomeh Z, Mobahi N, Ekrami M, Pourmohammad E. Role of Nanotechnology in Food Industries. Nanotechnology in the Food Industry: CRC Press; 2024. p. 93-110.
  2. Keirouz A, Wang Z, Reddy VS, Nagy ZK, Vass P, Buzgo M, et al. The history of electrospinning: past, present, and future developments. Advanced Materials Technologies. 2023; 8(11): 2201723.
  3. Zulkifli MZA, Nordin D, Shaari N, Kamarudin SK. 2023. Overview of Electrospinning for Tissue Engineering Applications. Polymers. 15(11):2418.
  4. Ekrami M, Ekrami A, Esmaeily R, Emam-Djomeh Z. Nanotechnology-based formulation for alternative medicines and natural products: an introduction with clinical studies. 2022.
  5. Ekrami M, Ekrami A, Moghadam RH, Joolaei-Ahranjani P, Emam-Djomeh Z. Food-based polymers for encapsulation and delivery of bioactive compounds. 2022.
  6. Ji D, Lin Y, Guo X, Ramasubramanian B, Wang R, Radacsi N, et al. Electrospinning of nanofibres. Nature Reviews Methods Primers. 2024;4(1):1.
  7. Si Y, Shi S, Hu J. Applications of electrospinning in human health: From detection, protection, regulation to reconstruction. Nano Today. 2023;48:101723.
  8. Emam-Djomeh Z, Ekrami M, Mobahi N, Esmaeily R, Tousi SS. Nanoparticles and Methods Involved in Their Synthesis. Nanotechnology in the Food Industry: CRC Press; 2024. p. 1-19.
  9. Emam‐Djomeh Z, Ekrami M, Ekrami, Ali. Overview of Types of Materials Used for Food Component Encapsulation. Materials Science and Engineering in Food Product Development. 2023:73-92.
  10. Moradinezhad F, Hedayati S, Ansarifar E. Assessment of zataria multiflora essential oil—incorporated electrospun polyvinyl alcohol Fiber mat as active packaging. Polymers. 2023;15(4):1048.
  11. Chaudhary PK, Saini D, Mishra P, Pandav K, Prasad R. Essential oil active constituents loaded PVA nanofibers enhance antibiofilm activity against Candida albicans and Candida tropicalis. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2024:105871.
  12. Tampau A, González-Martínez C, Chiralt A. Polyvinyl alcohol-based materials encapsulating carvacrol obtained by solvent casting and electrospinning. Reactive and Functional Polymers. 2020;153:104603.
  13. Gundewadi G, Rudra SG, Gogoi R, Banerjee T, Singh SK, Dhakate S, et al. Electrospun essential oil encapsulated nanofibers for the management of anthracnose disease in Sapota. Industrial Crops and Products. 2021;170:113727.
  14. Mirzakhani M, Ekrami M, Moini S. Chemical composition, total phenolic content and antimicrobial activities of Zhumeria majdae. Journal of Food and Bioprocess Engineering. 2018; (1): 47-52.
  15. Ekrami A, Ghadermazi M, Ekrami M, Hosseini MA, Emam-Djomeh Z, Hamidi-Moghadam R. Development and evaluation of Zhumeria majdae essential oil-loaded nanoliposome against multidrug-resistant clinical pathogens causing nosocomial infection. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2022; 69:103148.
  16. Sarkar T, Ghosh P, Poddar S, Choudhury S, Sarkar A, Chatterjee S. Oxalis corniculata Linn.(Oxalidaceae): A brief review. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2020;9(4): 651-5.
  17. Mukherjee S, Pal S, Chakraborty R, Koley H, Dhar P. Biochemical assessment of extract from Oxalis corniculata L.: Its role in food preservation, antimicrobial and antioxidative paradigms using in situ and in vitro models. 2018.
  18. Golbarg H, Mehdipour Moghaddam MJ. Antibacterial potency of medicinal plants including Artemisia annua and Oxalis corniculata against multi-drug resistance E. coil. BioMed Research International. 2021;2021.
  19. Anika AK, Shorna F, Upoma SSK, Singh T, Dash PR. Therapeutic potentials of Oxalis corniculata Linn. As a medicinal plant: A review. Int J Pharmacognosy. 2020;7(4):87-95.
  20. Ekrami M, Emam-Djomeh Z, Joolaei-Ahranjani P, Mahmoodi S, Khaleghi S. Eco-friendly UV protective bionanocomposite based on Salep-mucilage/flower-like ZnO nanostructures to control photo-oxidation of kilka fish oil. International Journal of Biological Macromolecules. 2021;168:591-600.
  21. Ekrami M, Ekrami A, Hosseini MA, Emam-Djomeh Z. Characterization and optimization of salep mucilage bionanocomposite films containing Allium jesdianum Boiss. Nanoliposomes for antibacterial food packaging utilization. Molecules. 2022;27(20):7032.
  22. Badwaik H, Singh MK, Thakur D, Giri TK, Tripathi D. The botany, chemistry, pharmacological and therapeutic application of Oxalis corniculata Linn-a review. International Journal of Phytomedicine. 2011;3(1):01.
  23. Raghavendra M, Satish S, Raveesha K. Phytochemical analysis and antibacterial activity of Oxalis corniculata; a known medicinal plant. My science. 2006;1(1):72-8.
  24. Wen P, Zong M-H, Linhardt RJ, Feng K, Wu H. Electrospinning: A novel nano-encapsulation approach for bioactive compounds. Trends in Food Science & Technology. 2017;70:56-68.
  25. 25Şahin S, Şamlı R. Optimization of olive leaf extract obtained by ultrasound-assisted extraction with response surface methodology. Ultrasonics sonochemistry. 2013;20(1):595-602.
  26. Zeinali T, Alemzadeh E, Zarban A, Khorashadizadeh M, Ansarifar E. Fabrication and characterization of jujube extract‐loaded electrospun polyvinyl alcohol nanofiber for strawberry preservation. Food Science & Nutrition. 2021;9(11):6353-61.
  27. Ekrami M, Roshani-Dehlaghi N, Ekrami A, Shakouri M, Emam-Djomeh Z. pH-Responsive Color Indicator of Saffron (Crocus sativus) Anthocyanin-Activated Salep Mucilage Edible Film for Real-Time Monitoring of Fish Fillet Freshness. Chemistry. 2022;4(4):1360-81.
  28. Senthilkumar T, Chattopadhyay S, Miranda LR. Optimization of activated carbon preparation from pomegranate peel (Punica granatum peel) using RSM. Chemical engineering communications. 2017;204(2):238-48.
  29. Angel N, Guo L, Yan F, Wang H, Kong L. Effect of processing parameters on the electrospinning of cellulose acetate studied by response surface methodology. Journal of Agriculture and Food Research. 2:100015
  30. Topuz F, Abdulhamid MA, Holtzl T, Szekely G. Nanofiber engineering of microporous polyimides through electrospinning: Influence of electrospinning parameters and salt addition. Materials & Design. 2021; 198:109280.
  31. Ziyadi H, Baghali M, Bagherianfar M, Mehrali F, Faridi-Majidi R. An investigation of factors affecting the electrospinning of poly (vinyl alcohol)/kefiran composite nanofibers. Advanced Composites and Hybrid Materials. 2021; 4:768-79.
  32. Ataei S, Azari P, Hassan A, Pingguan-Murphy B, Yahya R, Muhamad F. Essential oils‐loaded electrospun biopolymers: A future perspective for active food packaging. Advances in Polymer Technology. 2020;2020(1):9040535.
  33. Singh YP, Dasgupta S, Nayar S, Bhaskar R. Optimization of electrospinning process & parameters for producing defect-free chitosan/polyethylene oxide nanofibers for bone tissue engineering. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 2020;31(6):781-803.
  34. Hosseini F, Miri MA, Najafi M, Soleimanifard S, Aran M. Encapsulation of rosemary essential oil in zein by electrospinning technique. Journal of Food Science. 2021;86(9):4070-86.
  35. Rieger KA, Birch NP, Schiffman JD. Electrospinning chitosan/poly (ethylene oxide) solutions with essential oils: Correlating solution rheology to nanofiber formation. Carbohydrate polymers. 2016;139:131-8.
  36. Thompson C, Chase GG, Yarin A, Reneker D. Effects of parameters on nanofiber diameter determined from electrospinning model. Polymer. 2007;48(23):6913-22.
  37. Haider A, Haider S, Kang I-K. A comprehensive review summarizing the effect of electrospinning parameters and potential applications of nanofibers in biomedical and biotechnology. Arabian Journal of Chemistry. 2018;11(8):1165-88.
  38. Zargham S, Bazgir S, Tavakoli A, Rashidi AS, Damerchely R. The effect of flow rate on morphology and deposition area of electrospun nylon 6 nanofiber. Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 2012;7(4):155892501200700414.
  39. Alwan T, Toma Z, Kudhier M, Ziadan K. Preparation and characterization of the PVA nanofibers produced by electrospinning. Madridge J Nanotechnol Nanosci. 2016;1(1):1-3.
  40. Kalluri L, Satpathy M, Duan Y. Effect of electrospinning parameters on the fiber diameter and morphology of PLGA nanofibers. Dental Oral Biology and Craniofacial Research. 2021;4(2).
  41. Topuz F, Uyar T. Electrospinning of cyclodextrin nanofibers: the effect of process parameters. Journal of Nanomaterials. 2020;2020(1):7529306.
  42. Ahmadian A, Shafiee A, Aliahmad N, Agarwal M. Overview of nano-fiber mats fabrication via electrospinning and morphology analysis. Textiles. 2021;1(2):206-26.
  43. Li Z, Wang C, Li Z, Wang C. Effects of working parameters on electrospinning. One-dimensional nanostructures: Electrospinning technique and unique nanofibers. 2001.15:28-3.
  44. Theron S, Zussman E, Yarin A. Experimental investigation of the governing parameters in the electrospinning of polymer solutions. Polymer. 2004;45(6):2017-30.
  45. Kailasa S, Reddy MSB, Maurya MR, Rani BG, Rao KV, Sadasivuni KK. Electrospun nanofibers: materials, synthesis parameters, and their role in sensing applications. Macromolecular Materials and Engineering. 2021; 306(11):2100410.
  46. Lian S, Lamprou D, Zhao M. Electrospinning technologies for the delivery of biopharmaceuticals: current status and future trends. International Journal of Pharmaceutics. 2023:123641.
  47. Yoon J, Yang HS, Lee BS, Yu WR. Recent progress in coaxial electrospinning: New parameters, various structures, and wide applications. Advanced Materials. 2018; 30(42):17047.
  48. Farahmand E, Emam-Djomeh Z, Ekrami M, Razavi SH. Polymethacrylate coated electrospun chitosan/PEO nanofibers loaded with thyme essential oil: a newfound potential for antimicrobial food packaging. Journal of Food and Bioprocess Engineering. 2023. 2(6):16-8.
  49. Parın FN, Aydemir Çİ, Taner G, Yıldırım K. Co-electrospun-electrosprayed PVA/folic acid nanofibers for transdermal drug delivery: Preparation, characterization, and in vitro cytocompatibility. Journal of Industrial Textiles. 2021:15280837219.
  50. Baykara T, Taylan G. Coaxial electrospinning of PVA/Nigella seed oil nanofibers: Processing and morphological characterization. Materials Science and Engineering: B. 2021;265:115012.
  51. Lenth RV. Response-surface methods in R, using rsm. Journal of statistical Software. 2010;32:1-17.
  52. Baş D, Boyacı İH. Modeling and optimization I: Usability of response surface methodology. Journal of food engineering. 2007;78(3):836-45.
  53. Khuri AI, Mukhopadhyay S. Response surface methodology. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics. 2010;2(2):128-49.
  54. Sencadas V, Correia DM, Areias A, Botelho G, Fonseca A, Neves I, et al. Determination of the parameters affecting electrospun chitosan fiber size distribution and morphology. Carbohydrate Polymers. 2012;87(2):1295-301.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 449
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 396


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب