פונקציונליזציה של חומרים מרוכבים מכסף/טיטניום דו חמצני בציפויים מבוססי צ'יטוזן וביצועי שימור הביציות שלהם

Xuandong Chen; Winfred Zhong Wang; Yuanhao Wang; Shifeng Wang

doi:10.3791/61850

Method Article

פונקציונליזציה של חומרים מרוכבים מכסף/טיטניום דו חמצני בציפויים מבוססי צ'יטוזן וביצועי שימור הביציות שלהם

DOI:

10.3791/61850

⸱

July 2nd, 2021

Xuandong Chen¹^,² , Winfred Zhong Wang³ , Yuanhao Wang*⁴^,⁵ , Shifeng Wang*⁶^,⁷

¹College of Civil and Architecture Engineering, Guilin University of Technology, ²Guangxi Key Laboratory of New Energy and Building Energy Saving, ³Saint James School, ⁴Guangxi Beibu Gulf Engineering Research Center for Green Marine Materia, ⁵Guangxi Engineering Research Center for Solid Waste Resources Development and Application, Guilin University of Technology, ⁶Department of Physics, College of Science, Tibet University, ⁷Institute of Oxygen Supply, Tibet University

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כדי לשפר את היציבות והסטריליזציה של ציפויים מבוססי צ'יטוזן ולהרחיב את היישום של ננו-חלקיקים ספציפיים בשימור מזון, חומרים מרוכבים Ag/TiO₂ מסונתזים כדי לתפעל ציפויי צ'יטוזן לשימור ביצים. מורפולוגיה של קליפת הביצה, ירידה במשקל, יחידת Haugh ו- pH חלבון משמשים לאפיון ביצועי השימור של הציפויים.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ביצים הן מקור מצוין לחלבונים, מינרלים וויטמינים, אשר נצרכו באופן פופולרי בתזונה היומית בכל רחבי העולם. עם זאת, המיקרו-נקבוביות והמיקרו-סדקים בקליפות הביצים מובילים לאובדן לחות ולבריחה של CO_2, וכתוצאה מכך להאצת הידרדרות הביצים ואובדן כלכלי. כדי לשפר את היציבות והסטריליזציה של חומרי הציפוי הקיימים מבוססי צ'יטוזן ולפתח ננו-מרוכבים רב-תכליתיים חדשים לשימור אנטי בקטריאלי וביציות, חומרים מרוכבים מכסף/טיטניום דו חמצני (Ag/TiO₂) מסונתזים ומיושמים כדי לשנות את הצ'יטוזן להארכת חיי המדף של הביצים. תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) משמשות לניתוח המבנה והמורפולוגיה של חלקיקים מרוכבים והמורפולוגיה של קליפות ביצה מצופות. ביצועי השימור של ציפויים מרוכבים מוערכים על ידי פרמטרים שונים: ירידה במשקל, יחידת Haugh, pH חלבון ומורפולוגיה של קליפת הביצה של הדגימות. אימוץ חומרים מרוכבים Ag/TiO₂ תורם להשפעה סינרגטית על צ'יטוזן, מה שיכול להאריך את תקופת השימור עוד יותר. הביצועים של ציפוי צ'יטוזן, לעומת זאת, מוגבלים כיום על ידי מיני החלקיקים והריכוז הקיימים, מה שדורש אופטימיזציה במחקרים עתידיים. השיטות במחקר זה בוחנות חומרי ציפוי חדשניים, שניתן ליצור על ידי הוספת ננו-חלקיקים ספציפיים לקודמן הציפוי, כדי להשיג את ההשפעות הקומבינטיביות של הננו-חלקיק והמבשר, כמו גם להכין ציפויים רב-תכליתיים חדשים בתחום שימור המזון.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כמקורות מצוינים ופופולריים לחלבון, מלח אנאורגני וויטמינים, ביצים הן ספקיות פופולריות לתזונה אנושית, המיוצרות ונצרכות ברחבי העולם^בקנה מידה גדול ^1,2. למרות שקליפות ביצה הן מחסומי הגנה טבעיים, הן שבירות מכדי לשמור על שלמותן במהלך הובלת הביצים ואחסונן. חילופי הגזים והחדירה המיקרוביאלית בין חלבון הביצה לסביבה, שיכולים להתרחש בקלות דרך נקבוביות זעירות על קליפות הביצים, יובילו לאובדן_CO2 כמו גם להידרדרות באיכות הביצים ^3,4. יתר על כן, סדקים זעירים בקליפות הביצים יגדילו את הסיכון לזיהום מיקרוביאלי. לכן, יש לפתח בדחיפות שיטות יעילות לשימור ביציות לתועלת כלכלית ולבריאות האדם.

נכון לעכשיו, ישנם שני סוגים של מסלולים לשימור ביצים. הדרך הראשונה היא לנטרל את המיקרואורגניזמים על קליפות הביצה 5,6,7,8. תהליך ההשבתה מאריך את תקופת שימור הביציות על ידי פינוי פני קליפת הביצה הרחק משחיקת מיקרואורגניזמים סביבתיים ולחות. מצד שני, ציפוי הנקבוביות והסדקים הזעירים על קליפת הביצה בחומרים פונקציונליים ספציפיים יכול לשמש גם כשיטה מצוינת למניעת אובדן אדי מים ו-CO₂ מחלבון הביצה, כמו גם להגנה על קליפת הביצה מפני הרס מיקרואורגניזמים. מכיוון שהם פשוטים, יעילים וחסכוניים באנרגיה, ציפויים מושכים תשומת לב הולכת וגוברת לשימור ביציות. העקרונות העיקריים שחומרי ציפוי מתאימים צריכים לעמוד בהם הם יציבות כימית, חדירות יעילה, זמינות רחבה ובטיחות אמינה. חומרי הציפוי הנחקרים ביותר הם שמן ^9,10, חלבונים¹¹, ביופולימרים³ וצ'יטוזן¹².

צ'יטוזן נחשב לחומר ציפוי פופולרי בגלל תכונותיו המצוינות של היווצרות סרטים, פעילות אנטיבקטריאלית ובטיחות¹³. הוכח כי השינויים הפיזיקוכימיים והזיהום המיקרוביאלי של הביצה מוגנים על ידי ציפוי צ'יטוזן, ששימש כדרך יעילה לשימור ביציות. עם זאת, כפולימר הידרופילי עם מחסום אדי מים וספיגת לחות לקוי, צ'יטוזן אינו יציב בסביבת לחות גבוהה, מגביל את השפעות השימור ומפחית את חיי המדף של ביצים במידה מסוימת.

כדי להתגבר על בעיה זו ולקדם את ביצועי שימור הצ'יטוזן, ננו-חלקיקים ספציפיים שימשו כחומר נואף בציפויים מבוססי צ'יטוזן. לפיכך, כחומר מילוי ננו בעל אופי אנטיבקטריאלי¹⁴, ננו כסף (Ag) מסומם לצ'יטוזן. תוספת Ag יכולה לא רק לשפר את תכונת המחסום של סרט צ'יטוזן, אלא גם לשפר את האפקט האנטיבקטריאלי שלו, שהוכח כמשפר את אפקט השימור של הציפוי. עם זאת, הצבירה הקלה והמבנה הפשוט של חלקיקי Ag עשויים להפחית את היציבות והעמידות של סרט הצ'יטוזן, אשר אומתו כמשופרים על ידי הפקדת ננו-חלקיקים ספציפיים. טיטניום דו חמצני (TiO₂) הוא תרכובת תחמוצת מתכת טיפוסית בעלת תכונות מצוינות כגון יציבות כימית, רעילות נמוכה כמו גם עלויות סבירות. תכונות פונקציונליות אלה מעניקות ל-TiO₂ פוטנציאל גדול בתחומי מחקר רבים¹⁵. לדוגמה, חלקיקי TiO₂ יכולים לשמש כתוספים במכשירים רפואיים ובביו-חומרים בשל הדבקתם ופעילותם החיידקית. עם זאת, היישום בפועל של חלקיקי TiO₂ מוגבל במידה רבה על ידי התרמודינמיקה הלא יציבה ומגמות הצבירה שלהם. לכן, סימום חומרים פונקציונליים ספציפיים לתוך TiO₂ הוצע כדי להשיג את האפקט המשולב של פעילות אנטיבקטריאלית, פיזור משופר ויציבות תרמית.

במחקר זה, חומרים מרוכבים אנטיבקטריאליים Ag/TiO₂ מסונתזים ומיושמים על ציפוי צ'יטוזן לשימור ביציות. תמונות SEM משמשות לניתוח המבנה והמורפולוגיה של חלקיקי Ag/TiO₂ וקליפות הביצים. ביצועי השימור של הציפוי מוערכים ומושווים על ידי ירידה במשקל, יחידת Haugh, pH חלבון ומורפולוגיה של קליפת ביצה. מחקר זה מדגים את האפשרות והפוטנציאל של ציפויי צ'יטוזן מעורבבים ננו מרוכבים בשימור מזון.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. סינתזה של חומרים מרוכבים ננו Ag/TiO₂

להכנת סול ננו-כסף, שלבו 100 מ"ל של תמיסת AgNO₃ , 100 מ"ל של חומר מגן ו-50 מ"ל של NaBH₄ לתוך מפסק של 500 מ"ל.
1. מערבבים חומצה אצטית וחומצה מתאנואית (דרגה אנליטית) ביחס נפח של 1:1 כדי לקבל 100 מ"ל של תמיסת חומצה מורכבת כמבשר לחומר המגן. מדללים את תמיסת החומצה במים נטולי יונים (18 MΩ•cm) עד 500 מ"ל כחומר המגן.
2. יש להוסיף תמיסת AgNO₃ (0.3 מול/ליטר) לתוך חומר ההגנה שנוצר תוך ערבוב נמרץ, עד שהמומסים של AgNO₃ מתפזרים באופן שווה בתמיסת ההגנה. הוסף 0.4 גרם של NaBH₄ כדי לקבל את ה-Ag sol המפוזר היטב לאחר תגובה של התערובת למשך שעה בטמפרטורת החדר.
  זהירות: ניתן להתאים את גודל החלקיקים של ננו-כסף על ידי ריכוז חומר ההגנה וקצב הערבוב בשלב 1.1.2.
שלב Ag לתמיסת טטרה-בוטיל טיטנאט (TBOT)-אתנול תוך ערבוב ולאחר מכן הוסף 80 מ"ל של זרז חומצה טיפה.
1. שלב 500 מיקרוליטר של חומצה בנזנסולפונית (BA) וחומצה אצטית קרחונית (AA) כדי לקבל את התמיסה המעורבת (BA ו-AA ביחס נפח של 1:2). מדללים את התמיסה ל-100 מ"ל מים נטולי יונים (18 MΩ•cm) להכנת זרז החומצה.
2. הוסף את ה-Ag sol שנוצר לתמיסת טטרה-בוטיל טיטנאט (TBOT)-אתנול המפוזרת מראש (2.5 של TBOT בתמיסת אתנול של 100 מ"ל) וערבב במשך שעה אחת לקבלת הסול המעורב. לאחר מכן, מוסיפים את הסול טיפה ל-80 מ"ל של זרז חומצי, ומערבבים במשך 4 שעות בחום של 70 מעלות צלזיוס.
3. מערבבים ברציפות את התערובת במשך 48 שעות בטמפרטורת החדר כדי לייצר את החומר המרוכב הסופי Ag/TiO₂ .
  קטיון: ערבוב נמרץ עלול לגרום להתזה של טיפות תמיסה. השתמש באמצעי מגן כדי להבטיח בטיחות, כגון מסכת מגן דרך הפה-אף, חלוק מעבדה וכפפות. אין תקן קפדני למהירות הסיבוב בהליכים שהוזכרו לעיל.

2. הכנת ציפוי צ'יטוזן

ממיסים צ'יטוזן בחומצה אצטית של 1% (נפח) ומערבבים במשך 24 שעות ב-25 מעלות צלזיוס להכנת תמיסת הציפוי (וודאו שריכוז הצ'יטוזן הוא 0.5% (משקל) בתמיסה המתקבלת.
הוסף חלקיקי Ag/TiO₂ לתוך התרחיף בנפרד (0, 0.5, 1 ו-1.5 גרם של Ag/TiO₂ ל-50 גרם של תמיסת צ'יטוזן, בהתאמה), כדי לקבל תמיסות Ag/TiO 2-chitosan של 0%, 1%, 2% ו-3% (wt), המסומנות כ-Ag/TiO_2-CS0, Ag/TiO_2-CS1, Ag/TiO_2-CS2 ו-Ag/TiO_2-CS3, בהתאמה.
זהירות: אין תקן מחמיר למהירות הסיבוב בהליכים שהוזכרו לעיל.

3. תצפית מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM)

חותכים את קליפת הביצה הניסיונית לחתיכות (מידות מרובעות של כ 2-3 מ"מ).
משתקים את חתיכות קליפת הביצה על בדל מתכת בעזרת דבק מוליך (כלומר, סרט מוליך פחמן דו צדדי או חומרים דומים אחרים). השתמש בכפפות במהלך הכנת הדגימה כדי למנוע זיהום של הדגימה מהידיים. סמן את הדגימה (למשל, עם שריטה בצורת L באמצעות חותך עט יהלום).
לחלופין, מרחו ציפוי מקרטע עם חומר מוליך (בעובי ~10 ננומטר) כדי למנוע השפעות טעינה.
רכוש לפחות שלושה מיקרוגרפי SEM ברזולוציה גבוהה (באופן אידיאלי, מינימום חמישה) ממבט עליון של המדגם. ודא שכל תמונה מציגה שטח של לפחות 25 מיקרומטר x 25 מיקרומטר, עם יחס רזולוציה של 20 מיקרומטר. הימנע מצילום תמונות מאזורים עם פגמים מקרוסקופיים בשטח.
השתמש בפרמטרים הבאים של SEM: מתח הפעלה של 30 קילו וולט. הרזולוציה של תמונת האלקטרונים השנייה יכולה להגיע ל-2 ננומטר על ידי שימוש באקדח אלקטרונים פליטת שדה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק בדרגה גבוהה (צפיפות זרם קרן היונים היא כ-10⁵ A/cm²).
שימו לב למיקום המדויק של כל תמונה ביחס לסמן בצורת L.

4. ניסויים בשימור ביציות

הערה: הביצים הטריות המוטלות הן ביצי עוף המסופקות על ידי חווה מקומית בשנג'ן, סין.

סינון ביצי ניסוי על ידי אי הכללת ביצים עם סדקים, מקולה או חול על פני השטח שלהן כדי להבטיח תהליך ניסיוני מתאים לשימור ביציות.
מחלקים את הביצים הטריות שהוטלו לחמש קבוצות עם 30 ביצים בכל קבוצה. תכנן את ארבע הקבוצות המצופות, המצופות על ידי הצ'יטוזן, Ag/TiO 2-chitosan מסומם ב-0%, 1%, 2% ו-3% (wt) כ-Ag/TiO_2-CS0, Ag/TiO_2-CS1, Ag/TiO_2-CS2 ו-Ag/TiO_2-CS3, בהתאמה.
בצע את תהליך הציפוי לטבילת ביצים בתמיסות ציפוי שונות למשך 5 דקות וייבוש בתנאי סביבה למשך 24 שעות. הגדר את הביצים השטופות במים (WE) כניסוי בקרה. לאחר הטיפולים הנ"ל יש לאחסן את הביצים המטופלות בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. קח את חמש הביצים המסומנות כדי למדוד את הירידה במשקל, יחידת הו, pH חלבון ומורפולוגיה של קליפת ביצה כדי להעריך ולהשוות את ביצועי השימור.
1. השג את הירידה במשקל (%) של הביצה על ידי חישוב הפרש המשקל באחוז הביצה בהשוואה ליום הראשון. מדוד את משקל הביצים בכל קבוצה כל 5 ימים.
2. חשב את יחידת ה-Haugh כדי לקשר את משקל הביצה לעובי החלבון (משוואה 1)¹².
  HU = 100 יומן (H-1.7W^0.37+7.6) (1)
  כאשר H מייצג את גובה החלבון (מ"מ) ו-W מייצג את משקל הביצה (g).
  1. על פי הערך של יחידת Haugh, סווגו את הביצים לדרגות AA, A ו-B כאשר יחידת ה-Haugh של הביצה היא מעל 72, בין 71-60 ומתחת ל-60, בהתאמה (הסטנדרטים של ארצות הברית לאיכות ביצי קליפה בודדות).
3. הפרד את החלבון מהחלמון והשתמש במד pH דיגיטלי כדי למדוד את ערכי ה-pH של החלבון.
4. התבונן במורפולוגיה של משטחי קליפות הביצה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק לאחר התזת פלטינה של הדגימות.
  קטיון: קליפות הביצה הן חומרים שבירים שאינם יכולים לסבול פגיעות אלימות. לכן, היזהר להימנע מכל נזק לקליפות הביצה. יתר על כן, ההליכים בשלב 4.3.4 זהים לשלב 3.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גודל החלקיקים של מרכיבי Ag/TiO₂ נע בין 100-300 ננומטר, המושפע מתנאי הסינתזה (איור 1).

figure-results-1
איור 1: תמונות SEM של חלקיקים מרוכבים Ag/TiO₂ ביחסי רזולוציה שונים (500 ננומטר). אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

ירידות המשקל של דגימות ביצים שונות במהלך האחסון מוצגות בטבלה 1. ירידה מוגברת במשקל ברציפות נובעת מבריחת חלבון CO₂ ואדי מים דרך הנקבוביות על קליפות הביצים, מה שמוביל להידרדרות באיכות הביצים. הירידה במשקל של ביצי WE גבוהה בהרבה מאשר בקבוצות אחרות, מה שמעיד על יכולת ההגנה של ציפויים מבוססי צ'יטוזן לאיכות הביצים. לאחר הציפוי על ידי צ'יטוזן, הסדקים בקליפת הביצה מצטמצמים באופן ניכר, מה שמגביל את אובדן ה-CO₂ ואדי המים.

זמן אחסון (יום)	ירידה במשקל (wt%)
זמן אחסון (יום)	אנחנו	Ag/TiO 2-CS0	Ag/TiO 2-CS1	Ag/TiO 2-CS2	Ag/TiO 2-CS3
6	0.78±0.09ג	0.69±0.09ג	0.53±0.12א	0.49±0.21א,ב	0.48±0.06א
11	1.85±0.13ב	1.54±0.18ג	1.34±0.15א	1.28±0.13א,ב	1.26±0.21א
16	2.53±0.21ב	2.34±0.27ג	1.95±0.21b	1.93±0.35א	1.89±0.38א
21	4.01±0.25ג	3.63±0.32ב	3.21±0.09ב	3.18±0.22א	3.09±0.16א
26	4.86±0.34ב	4.18±0.25ב	4.09±0.39ב	4.05±0.29א	3.98±0.21א,ב
31	5.62±0.41א	5.01±0.51ב	4.76±0.48א	4.69±0.17א	4.58±0.35 א
באותה שורה עם אותיות שונות שונות שונות זה מזה באופן משמעותי.

טבלה 1: השונות של ירידה במשקל של ביצים שונות במהלך זמן האחסון.

יתר על כן, ציפויי צ'יטוזן מסוממים בחלקיקי Ag/TiO₂ יעילים יותר באיטום הנקבוביות ויצירת שכבות צפופות, מה שמוביל לירידה במשקל מעוכבת במידה ניכרת. ככל שהמינון של חלקיקי Ag/TiO₂ גדול יותר, כך ההשפעה של הציפוי המתאים להפחתת CO₂ ואובדן אדים חזקה יותר (איור 2).

figure-results-2
איור 2: תמונות SEM של משטחי קליפת הביצה הגולמיים ומשטחי קליפת הביצה שטופלו בצ'יטוזן ביום 0, 11, 16 ו-31. (A) משטחי קליפת הביצה הגולמית; (B) משטחי קליפת ביצה שטופלו בצ'יטוזן. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

יחידת Haugh מחושבת על ידי השינויים הקשורים לגיל של החלבונים הלבנים, המשקפים את וריאציה של דילול החלבון, הקשורה קשר הדוק לפרוטאוליזה של החלבון ול-pH של אלבומין. הירידה המהירה יותר והערכים הנמוכים יותר של יחידת Haugh בקבוצת ה-WE מאשר קבוצות ציפוי הצ'יטוזן מצביעים על יכולת ההגנה האפקטיבית של צ'יטוזן. ביצים בקבוצות שטופלו בצ'יטוזן שומרות על דרגה A עליונה במשך 26 ימים, בעוד שקבוצת WE יורדת לדרגה B לאחר יום 6. הערכים של יחידת Haugh ב-Ag/TiO 2-CS1 הם תמיד הגבוהים ביותר מבין כל הקבוצות המטופלות, מה שמצביע על כך: (i) תוספת של חלקיקי Ag/TiO₂ תורמת לאפקט סינרגטי עם צ'יטוזן, שהם יעילים יותר לייצוב הציפוי ולבקרת חיידקים; בעוד (ii) עודף חלקיקי Ag/TiO₂ יהרוס את המבנה השכבתי של ציפוי הצ'יטוזן, מה שיוביל ליכולת שימור ירודה יותר. על פי התוצאות בטבלה 2, צ'יטוזן מסומם עם חלקיקי Ag/TiO₂ של 1% (wt) מציג את הביצועים הטובים ביותר להאטת ההידרדרות של חלבוני חלבון, ובכך מאריך את חיי המדף עד 30 יום.

זמן אחסון (יום)	יחידת הו
זמן אחסון (יום)	אנחנו	Ag/TiO 2-CS0	Ag/TiO 2-CS1	Ag/TiO 2-CS2	Ag/TiO 2-CS3
6	73.23±0.68ג	80.32±0.59b	83.34±0.12א,ב	81.60±1.41א	77.06±0.35א
11	69.86±3.25ג	75.64±1.27ב	77.18±2.45א,ב	76.05±3.13א,ב	74.32±1.41א
16	67.31±2.43ב	73.88±2.06ב	75.36±1.34א	75.61±2.15א	71.53±2.18א
21	62.93±5.32ג	71.06±3.88ג	73.20±3.09א	72.94±3.52א	69.35±1.34א,ב
26	58.55±2.89 ב	69.85±1.53ג	71.85±2.39א	70.34±4.19א,ב	66.21±2.10א
31	55.24±3.04א	65.26±0.51א	69.31±3.18א	68.96±1.17א	62.64±4.03א
באותה שורה עם אותיות עיליות שונות שונות שונות באופן משמעותי

טבלה 2: הווריאציה של יחידת Haugh של ביצים שונות בזמן האחסון.

השונות ב-pH של חלבומין נגרמת על ידי פינוי CO₂, מה שמוביל לעלייה איטית של ערכי ה-pH עם זמן האחסון. ה-pH של ביצי WE עולה בחדות תוך 10 ימים, ומגיע עד 9.5 ביום ה-30. פירוק החלבונים לשומן ופפטון מוביל לירידה ב-pH. לאחר הגנה על ידי ציפוי צ'יטוזן, ה-pH החלבוניים מציג מגמות דומות תוך 20 יום, שמתייצבות בסביבות pH 8.0-8.2. לאחר היום ה-20, ערכי ה-pH של Ag/TiO 2-CS0 ו-Ag/TiO_2-CS1 מראים תנודות קלות בסביבות pH 8.2 ומתייצבים בין pH 7.5-8.0 עבור Ag/TiO_2-CS2 ו-Ag/TiO_2-CS3. ה-pH היציב יחסית של הקבוצות שטופלו בהשוואה לקבוצת WE ממחיש את ההפחתה האפקטיבית של אובדן_CO2 באלבומין (איור 3). תוספת של חלקיק Ag/TiO₂ מקדמת את יציבות הצ'יטוזן, שיכול לשמור על יציבות טובה עד 31 יום (איור 4).

figure-results-3
איור 3: שינויים ב-pH של ביצים שונות במהלך זמן האחסון. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: תמונות SEM של משטחי קליפת ביצה מצופים Ag/TiO_2-CS ביום 0, 11, 16 ו-31. (א) Ag/TiO 2-CS1; (ב) Ag/TiO 2-CS2; (ג) Ag/TiO 2-CS3. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ניתן להקל על בעיות של שימור איכות חלבון הביצה על ידי ציפוי צ'יטוזן, שהוכח כדרך יעילה להאריך את חיי המדף של הביצים. עם זאת, השימוש בציפוי צ'יטוזן יחיד יוצר מספר בעיות כגון חוסר יציבות, הגבלת תקופת השימור ויישום בפועל של ציפויים מבוססי צ'יטוזן. יש לציין כי סימום ננו-חלקיקים אנטיבקטריאליים ספציפיים לצ'יטוזן הוצע כדי להאריך את חיי המדף עוד יותר. במחקר זה, חלקיקי Ag/TiO₂ מסונתזים בהצלחה ומסוממים לציפוי צ'יטוזן, מה שיכול להאריך את תקופת השימור ל-30 יום לפחות.

תמונות SEM משמשות לניתוח המבנה והמורפולוגיה של חלקיקי Ag/TiO₂ , כמו גם המורפולוגיה של קליפות הביצה המצופות. ביצועי השימור של ציפויים מרוכבים מוערכים על ידי ירידה במשקל, יחידת Haugh, pH חלבון ומורפולוגיה של קליפת הביצה של הדגימות. אימוץ חומרים מרוכבים Ag/TiO₂ תורם להשפעה סינרגטית על צ'יטוזן, מה שיכול להאריך את תקופת השימור עוד יותר.

גדלי החלקיקים של חומרים מרוכבים Ag/TiO₂ הם בטווח של 100-300 ננומטר (נשלט על ידי תנאי הסינתזה), מה שעלול לחסום את הנקבוביות בחלק העליון של קליפת הביצה ולשפר את ביצועי השימור. עם זאת, עודף חלקיקי Ag/TiO₂ יהרוס את המבנה השכבתי של ציפוי הצ'יטוזן, וכתוצאה מכך יכולת שימור נמוכה יותר.

עם זאת, נכון לעכשיו, הביצועים של ציפוי צ'יטוזן במחקר זה מוגבלים על ידי מיני החלקיקים והריכוזים הקיימים, מה שדורש אופטימיזציה במחקרים עתידיים.

השיטות במחקר זה מדגימות חומרי ציפוי חדשניים, שיכולים להיות מעורבבים על ידי ננו-חלקיקים ספציפיים לתוך קודמן הציפוי, כדי להשיג השפעות קומבינטיביות של ננו-חלקיקים וקודמן, כמו גם להכין ציפויים רב-תכליתיים חדשים בתחום שימור המזון.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מעבדת המפתח של גואנגשי לאנרגיה חדשה וקרן לחיסכון באנרגיה בבניין (מס' 19-J-21-17, 19-J-21-30), פרויקט המחקר המדעי של אוניברסיטאות גואנגשי (2020KY06029) וקרן החדשנות המשותפת של אוניברסיטת ווהאן לטכנולוגיה ואוניברסיטת טיבט (LZJ2020003).

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
אצטט	אלאדין	64-19-7	גרם, 99.8%
חומצה בנזנסולפונית	אלאדין	03/11/1998	98%
צ'יטוזן	אלאדין	9012-76-4	< 200 mPa•
s מים נטולי יונים	שהוכנו על ידי עצמנו	-	18 MΩ ושור; ס"מ
איזון דיוק אלקטרוני	Sartorius	BSA124S-CW
אתנול	אלאדין	64-17-5	≥ 99.8%
Formate	Aladdin	64-18-6	תקן ל-GC, >99%
מד pH	HeYi	PHS-25
מיקרוסקופ אלקטרונים סורק	Hiatchi	SU8010
כסף חנקתי (AgNO3)	Aladdin	7761-88-8	≥ 99.9%
נתרן בורוהידריד (NaBH4)	אלאדין	16940-66-2	98%
תא לחות טמפרטורה	YiHeng	LHS-50CH
טיטניום בוטוקסיד (TBOT)	אלאדין	5593-70-4	CP,98%

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nondestructive measurement of yolk viscosity in lightly heated chicken shelleggs. Journal of Food Engineering. 205, 18-24 (2017).">Kuroli, S., Kanoo, T., Itoh, H., Ohkawa, Y. Nondestructive measurement of yolk viscosity in lightly heated chicken shelleggs. Journal of Food Engineering. 205, 18-24 (2017).
Effect of dietary pomegranate seed oil on laying hen performance and physicochemical properties of eggs. Food Chemistry. 221, 1096-1103 (2017).">Kostogrys, R. B., et al. Effect of dietary pomegranate seed oil on laying hen performance and physicochemical properties of eggs. Food Chemistry. 221, 1096-1103 (2017).
Efficacy of antimicrobial pullulan-based coating to improve internal quality and shelf-life of chicken eggs during storage. Journal of Food Science. 80, 1066-1074 (2015).">Morsy, M. K., Sharoba, A. M., Khalaf, H. H., El-Tanahy, H. H., Cutter, C. N. Efficacy of antimicrobial pullulan-based coating to improve internal quality and shelf-life of chicken eggs during storage. Journal of Food Science. 80, 1066-1074 (2015).
Effect of dietary canthaxanthin and iodine on the production performance and egg quality of laying hens. Journal of Poultry Science. , (2018).">Damaziak, K., et al. Effect of dietary canthaxanthin and iodine on the production performance and egg quality of laying hens. Journal of Poultry Science. , (2018).
Effects of ultrasonic treatment and storage temperature on egg quality. Journal of Poultry Science. 90, 869-875 (2011).">Sert, D., Aygun, A., Demir, M. K. Effects of ultrasonic treatment and storage temperature on egg quality. Journal of Poultry Science. 90, 869-875 (2011).
Ozone treatment of shell eggs to preserve functional quality and enhance shelf life during storage. Journal of the Science of Food and Agriculture. 96, 2755-2763 (2016).">Yaceer, M., Aday, M. S., Caner, C. Ozone treatment of shell eggs to preserve functional quality and enhance shelf life during storage. Journal of the Science of Food and Agriculture. 96, 2755-2763 (2016).
Bactericidal paper trays doped with silver nanoparticles for egg storing applications. Bulletin of Materials Science. 39, 819-826 (2016).">Viswanathan, K., Priyadharshini, M. L. M., Nirmala, K., Raman, M., Raj, G. D. Bactericidal paper trays doped with silver nanoparticles for egg storing applications. Bulletin of Materials Science. 39, 819-826 (2016).
Effects of vacuum packing on eggshell microbial activity and egg quality in table eggs under different storage temperatures. Journal of the Science of Food and Agriculture. 93, 1626-1632 (2013).">Aygun, A., Sert, D. Effects of vacuum packing on eggshell microbial activity and egg quality in table eggs under different storage temperatures. Journal of the Science of Food and Agriculture. 93, 1626-1632 (2013).
Internal quality and shelf life of eggs coated with oils from different sources. Journal of Food Science. 76, 325-329 (2011).">Ryu, K. N., No, H. K., Prinyawiwatkul, W. Internal quality and shelf life of eggs coated with oils from different sources. Journal of Food Science. 76, 325-329 (2011).
Effects of packaging, mineral oil coating, and storage time on biogenic amine levels and internal quality of eggs. Journal of Poultry Science. 93, 3171-3178 (2014).">Figueiredo, T. C., et al. Effects of packaging, mineral oil coating, and storage time on biogenic amine levels and internal quality of eggs. Journal of Poultry Science. 93, 3171-3178 (2014).
Efficacy of various protein-based coating on enhancing the shelf life of fresh eggs during storage. Journal of Poultry Science. 94, 1665-1677 (2015).">Caner, C., Ydceer, M. Efficacy of various protein-based coating on enhancing the shelf life of fresh eggs during storage. Journal of Poultry Science. 94, 1665-1677 (2015).
Effects of chitosan coating structure and changes during storage on their egg preservation performance. Coatings. 8, 317(2018).">Xu, D., Wang, J., Ren, D., Wu, X. Y. Effects of chitosan coating structure and changes during storage on their egg preservation performance. Coatings. 8, 317(2018).
Alginate and chitosan as a functional barrier for paper-based packaging materials. Coatings. 8, 235(2018).">Kopacic, S., Bauer, W., Walzl, A., Leitner, E., Zankel, A. Alginate and chitosan as a functional barrier for paper-based packaging materials. Coatings. 8, 235(2018).
Cross-linked amylose bio-plastic:A transgenic-based compostable plastic alternative. International Journal of Molecular Sciences. 18, 2075(2017).">Sagnelli, D., et al. Cross-linked amylose bio-plastic:A transgenic-based compostable plastic alternative. International Journal of Molecular Sciences. 18, 2075(2017).
Nanostructured titanium dioxide coatings prepared by aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD). Journal of Phothchemistry and Photobiology A-Chemistry. 400, 112727(2020).">Megan, T., Robert, C. P., Ivan, P. P., Clara, P. Nanostructured titanium dioxide coatings prepared by aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD). Journal of Phothchemistry and Photobiology A-Chemistry. 400, 112727(2020).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

פונקציונליזציה של חומרים מרוכבים מכסף/טיטניום דו חמצני בציפויים מבוססי צ'יטוזן וביצועי שימור הביציות שלהם

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles