ساخت و بررسی خواص مقوای بسته‌بندی آنتی‌باکتریال از طریق پوشش‌دهی با کربوکسی‌متیل‌سلولز و سیپروفلوکساسین

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی گروه سلولزی و بسته بندی -پژوهشکده شیمی و پتروشیمی - پژوهشگاه استاندارد

2 گروه سلولزی و بسته بندی، پژوهشکدة شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران.

3 گروه سلولزی و بسته‌بندی، پژوهشکدة شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران.

4 استادیار صنایع چوب و کاغذ، گروه سلولزی و بسته بندی، پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

doi
10.22034/ijwp.2025.2066623.1716
چکیده

بیان مساله و اهداف: بسته‌بندی ضدمیکروبی نقش بسیار مهمی در حفظ کیفیت و افزایش ماندگاری مواد غذایی ایفا می‌کند. این نوع بسته‌بندی با به‌کارگیری موادی که از رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و دیگر میکروارگانیسم‌ها جلوگیری می‌کنند، ایمنی و تازگی محصولات غذایی را تضمین می‌نماید. در این پژوهش، برای تولید مقوای آنتی‌باکتریال، از پوشش‌دهی مقوا با کربوکسی‌متیل سلولز حاوی سیپروفلوکساسین استفاده شد. این روش نه تنها خواص ضدمیکروبی بسته‌بندی را بهبود می‌بخشد، بلکه با کاهش وابستگی به مواد شیمیایی مصنوعی و ترویج زیست‌تخریب‌پذیری، نگرانی‌های زیست‌محیطی را نیز برطرف می‌کند.مواد و روش‌ها: برای ساخت مقوای آنتی‌باکتریال، سطح کاغذ پایه با لایه‌ای از کربوکسی متیل سلولز به همراه سیپروفلوکساسین پوشش داده شد. برای این منظور،گراماژ پوشش‌دهی به اندازه 5، 10 و 15 گرم در متر مربع در نظر گرفته و بر اساس آن و مساحت کاغذ پایه، جرم خشک موردنیاز پوشش‌دهی محاسبه شد. از سیپروفلوکساسین به اندازه 3 و 5 درصد وزنی پوشش به عنوان عامل آنتی باکتریال استفاده شد. کاغذ پایه بر روی یک سطح صاف و صلب قرار داده شده و بوسیله چسب نواری مهار شد تا تغییرات ابعادی آن در اثر اعمال لایه پوشش‌ به حداقل ممکن برسد. مواد پوشش‌دهی بر اساس فرمولاسیون تعیین شده تهیه شد. مورفولوژی نمونه‌ها و چگونگی قرارگیری لایه پوشش بر روی کاغذ پایه، بوسیله میکروسکوپ نوری دیجیتال استفاده شد. ویژگی آنتی‌باکتریایی نمونه ها با دو نوع باکتری گرم منفی و گرم مثبت اشرشیا کلای و استافیلوکوکوس اورئوس انجام شد. خواص ممانعتی نمونه‌ها شامل نفوذپذیری نسبت به بخار آب (WVP) و نفوذپذیری به هوا و ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌ها نظیر آزمون کشش، آزمون مقاومت خمشی و آزمون مقاومت به ترکیدن مورد بررسی قرار گرفت.نتایج: نتایج حاصل از بررسی لایه پوشش‌دهی با میکروسکوپ نوری دیجیتال نشان داد که لایة پوشش‌دهی آنتی باکتریال متشکل از مخلوط کربوکسی‌متیل‌سلولز و سیپروفلوکساسین یک ساختار لایه‌ای یکپارچه را روی کاغذ پایه شکل داده است. در همه نمونه‌ها با اضافه شدن لایه پوشش‌دهی بر روی کاغذ، خواص ممانعتی نظیر میزان سرعت عبور بخار آب و نفوذپذیری در برابر هوا کاهش نشان داد. همچنین پوشش‌دهی مقوا منجر به افزایش خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی، مقاومت به ترکیدن، مقاومت خمشی شد. نتایج آزمون ضدباکتریایی حاکی از تشکیل هاله عدم رشد باکتری برای هر دو نوع باکتری بود. بیشترین قطر هاله عدم رشد برای باکتری اشرشیا کلای در نمونه‌های دارای پوشش 15 گرم‌ بر مترمربع و 3 درصد سیپروفلوکساسین و پوشش‌ 15 گرم بر مترمربع و 5 درصد سیپروفلوکساسین و کمترین آن مربوط به باکتری استافیلوکوکوس اورئوس در نمونه دارای پوشش‌ 5 گرم بر مترمربع و 5 درصد سیپروفلوکساسین بود. کاغذ تیمار نشده فعالیت ضدباکتری از خود بروز نداد.نتیجه‌‌گیری: مقوای پوشش‌دهی شده ویژگی آنتی‌باکتریایی موثری را در برابر دو نوع باکتری گرم منفی و گرم مثبت اشرشیا کلای و استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد. با اضافه شدن لایه پوشش خواص ممانعتی مقوای بسته بندی شامل نفوذپذیری نسبت به بخار آب و مقاومت نسبت به عبور هوا بهبود پیدا کردند. لایه پوشش همچنین موجب افزایش استحکام مکانیکی مقوای پوشش‌دهی شده نظیر مقاومت کششی، مقاومت خمشی و مقاومت به ترکیدن شد. نتایج نشان داد که پوشش‌دهی مقوای بسته‌بندی با لایه‌ای از کربوکسی‌متیل سلولز و سیپروفلوکساسین می‌تواند منجر به تولید مقوای بسته بندی آنتی‌باکتریال شود.