جمعه 31 شهریور 1402 کد خبر: 164

1346

آزمایش شماره ۲۳: تولید الیاف نانوسلولزی

فاطمه گودرزی
نانوسلولز از جداسازی و استخراج فيبرهاي سلولزي گیاهان و ضایعات تولیدی کشاورزی، که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض یا قطر) در مقیاس نانومتری باشد، به‌دست می‌آید. برای تولید الیاف نانوسلولزی راه‌های دیگری هم وجود دارد؛ مثلا به کمک باکتری‌ها؛ باکتری‌ها و مخمرهایی که از انگور سرکه می‌سازند یا حتی قارچ کامبوجا.

۱- هدف

تولید الیاف نانوسلولزی به کمک قارچ کامبوجا

 

۲- تئوری آزمایش

سلولز، یک زنجیره بلند پلی‌ساکاریدی از زیر واحدهای گلوکز است. این پلیمر کربوهیدراتی، فراوان‌ترین ترکیب آلی در کل جهان به شمار می‌رود. دیواره سلولی گیاهان سبز، از سلولز تشکیل شده است و این ترکیب یکی از پرکاربردترین مواد طبیعی است و به یکی از مهمترین مواد اولیه تجاری تبدیل شده‌است. منابع عمده آن الیاف گیاهی (پنبه ، کنف و کتان تقریباً همه سلولز هستند) و چوب (حدود ۴۲ درصد سلولز) است. از آنجا که سلولز در آب نامحلول است، به‌راحتی از سایر ترکیبات گیاه جدا می‌شود. سلولز در سال ۱۸۳۸ توسط شیمیدان فرانسوی کشف شد، وی آن را از مواد گیاهی جدا کرد و فرمول شیمیایی آن را (C6H10O5) تعیین کرد. سلولز یک پلیمر طبیعی سازگار با محیط زیست و مقرون‌به‌صرفه است که با توسعه فناوری نانو، نانوسلولز به عنوان ماده‌ای کارآمد به دلیل صرفه‌جویی در انرژی، توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌است.

 

شکل ۱- استخراج سلولز از گیاهان

نانوسلولز از جداسازی و استخراج فيبرهاي سلولزي گیاهان و ضایعات تولیدی کشاورزی، که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض یا قطر) در مقیاس نانومتری باشد، به‌دست می‌آید. برای تولید الیاف نانوسلولزی راه‌های دیگری هم وجود دارد؛ مثلا به کمک باکتری‌ها؛ باکتری‌ها و مخمرهایی که از انگور سرکه می‌سازند یا حتی قارچ کامبوجا. این باکتری‌ها برای تخمیر به مقدار بسیار زیادی افزودنی از جمله شکر و مایعات نیاز دارند. گفتنی است که قارچ کامبوجا خواص درمانی مؤثر برای مقابله با سختی رگ‌ها و عروق دارد. مصرف چای کامبوجا آثار مطلوبی در رفع سختی رگ‌های کلیه و مویرگ‌های مغزی دارد.؛ همچنین این نوشیدنی در تنظیم فعالیت‌های روده و پاکسازی کبد نیز بسیار مؤثر است.

 

۳- روش کار آزمایش

۱-۳- مواد و وسایل موردنیاز

چای ایرانی، شکر، چای کامبوجا*، قوری چینی، قاشق پلاستیکی، ظرف شیشه‌ای

*چای کامبوجا: شامل دو بخش شربت (استارتر) و قارچ (اسکوبی) می‌باشد و می‌توان آن را از عطاری و داروخانه‌های طب سنتی تهیه کرد و یا به صورت اینترتی از سایت‌های معتبر سفارش داد.

۲-۳- روش انجام آزمایش

الف- درون یک قوری چای غلیظ دم کنید.

ب- یک لیتر آب بجوشانید.

پ- یک لیوان شکر( معادل ۸۰ گرم) به آب درحال‌جوش اضافه نمایید و به خوبی هم بزنید تا محلول یکدست بدست آید.

ت- یک لیوان از چای‌دم‌کشیده را صاف کرده و به یک لیتر آب جوشانده‌شده اضافه کنید.

ث- تا هم‌دماشدن محلول حاصل با محیط صبر کنید و سپس یک سوم فنجان ازشربت (استارتر) به آن اضافه کنید.

ج- محلول را به یک ظرف شیشه ای تمیز و خشک با دهانه بزرگ منتقل کرده و یک برش از قارچ (اسکوبی) را درون آن قرار دهید.

چ- درب ظرف شیشه‌ای را با پارچه نازکی محکم ببندید (شکل ۲).

به مدت زمان ۷ الی ۱۰ روز آن را در جای تاریک و ساکن قرار دهید. پس از گذشت این مدت شما شاهد تولید لایه تازه‌ای قارچ کامبوجا برای تخمیرهای آینده و همینطور نوشیدنی آن خواهید بود (شکل ۳).

این لایه نازک یک فیلم نانوسلولزی است که به وسیله باکتری‌های پروبیوتیک تولید شده و می‌توان به کمک  روش‌های مشخصه‌یابی مانند XRD و تصویرمیکروسکوپ SEM به ساختار نانویی آن پی برد.

  • تذکر ۱: برای اینکه الیاف سلولزی با کیفیت مطلوب تهیه شود، از وسایل فلزی در روند سنتز استفاده نشود.
  • تذکر۲: زمان اضافه کردن استارتر و اسکوبی باید دمای محلول حدود25 درجه سانتی‌گراد باشد و اگر دماسنج ندارید به صورت تجربی این کار را انجام دهید. دمای محلول باید ولرم باشد به طوریکه اگر انگشتان را درآن فرو بردید دست را اذیت نکند. داغ بودن محلول باعث از بین رفتن باکتری های سودمند قارچ کامبوجا خواهد شد و سرد بودن محلول چای شیرین باعث کاهش فعالیت باکتری‌های پروبیوتیک و عدم تکثیرآنها و تخمیر ناقص نوشیدنی کامبوجا می‌شود.

 

شکل۲- چای کامبوجا درون بطری شیشه‌ای

 

شکل ۳- قارچ کامبوجا

۴- پرسش

  • سه کاربرد سلولز در صنعت را نام ببرید.
  • سه خواص منحصر به فرد سلولز را نام ببرید.
  • انواع ساختارهای نانو سلولز را نام ببرید.