Karboksimetil sellüloza/sink oksid/kəklikotu efir yağı kompozit filmi (CMC/ZnO/TEO), plyonka əmələ gətirən karboksimetil sellüloza matrisinə sink oksid nanohissəciklərinin (ZnO NPs) və kəklikotu efir yağının (thyme essential oil, TEO) birlikdə daxil edildiyi aktiv qida qablaşdırma materialı namizədidir. Tədqiqatda 5 g CMC əsaslı altı film formulasyonu hazırlanmış; ZnO və TEO miqdarları sistematik şəkildə dəyişdirilərək kimyəvi quruluş, səth morfologiyası, optik xüsusiyyətlər, termal davranış, su buxarı keçiriciliyi, mexaniki xüsusiyyətlər və antibakterial performans araşdırılmışdır. Filmlər həmçinin 4 °C-də 14 gün saxlanılan yumşaq pendir üzərində qiymətləndirilmişdir.

Nəzarət filmi CMC0 yalnız aktiv ZnO/TEO komponentlərini ehtiva etməyən CMC əsaslı nəzarəti təmsil etdiyi halda, CTZ1–CTZ5 filmlərinin hamısı həm ZnO, həm də TEO ehtiva edir. CTZ1, CTZ2 və CTZ3 seriyasında ZnO miqdarı 0,50 g-da sabit saxlanılmış, TEO isə müvafiq olaraq 0,5, 1 və 2 mL-ə artırılmışdır. CTZ4, CTZ2 və CTZ5 müqayisəsində TEO 1 mL-də sabit saxlanılmış, ZnO miqdarı isə müvafiq olaraq 0,25, 0,50 və 1,00 g olaraq dəyişdirilmişdir. Bu dizayn hər bir aktiv komponentin miqdar təsirini araşdırmağa imkan verir; lakin ZnO-only və TEO-only filmlər olmadığından klassik mənada kəmiyyət sinerji testi deyil.

Kompozit filmlər görünən işıqda yüksək keçiriciliyi qoruyarkən UV işığını güclü şəkildə məhdudlaşdırmışdır. CMC0 filmində UV-A keçiriciliyi %76,21 olduğu halda CTZ filmlərində %6,10–6,56; UV-B keçiriciliyi %43,23 olduğu halda kompozitlərdə %7,31–7,74 intervalında ölçülmüşdür. Görünən sahədə keçiricilik CMC0 üçün %97,30, CTZ filmləri üçün %88,80–90,78 intervalındadır.

Su buxarı keçiriciliyi CMC0 filmində 0,77 ± 0,02 × 10⁻¹⁰ g/(Pa·m·s) olduğu halda bütün kompozit filmlərdə daha aşağı olmuşdur. Ən aşağı dəyər 2 mL TEO və 0,50 g ZnO ehtiva edən CTZ3-də 0,40 ± 0,02 × 10⁻¹⁰ g/(Pa·m·s) olmuşdur. Mənbə bu davranışı hidrofob TEO damcıları, keçirimsiz ZnO hissəcikləri və su molekullarının film daxilində daha dolanbac yol keçməli olması ilə izah edir. Bu mexanizm mənbədə təklif olunan fiziki şərhdir; su molekullarının ayrı-ayrı real yolları birbaşa görüntülənməmişdir.

Mexaniki nəticələr bir istiqamətli deyil. Dartılma möhkəmliyi CMC0-da 2,37 ± 0,10 MPa olduğu halda CTZ1-də 7,54 ± 0,26 MPa ilə ən yüksək dəyərə çatmışdır. CTZ5-in Young modulu 37,11 ± 3,19 MPa ilə açıq şəkildə ən yüksək dəyər olsa da dartılma möhkəmliyi 3,07 ± 0,51 MPa və qopma uzanması %34,58 ± 4,95-dir. CTZ4-ün qopma uzanması yalnız %19,69 ± 2,83-dür. Buna görə “daha çox ZnO və ya TEO hər mexaniki xüsusiyyəti davamlı yaxşılaşdırır” nəticəsi dəstəklənmir.

Antibakterial təcrübələrdə CTZ filmləri həm Staphylococcus aureus ATCC 25923, həm də Escherichia coli ATCC 25922-yə qarşı güclü aktivlik göstərmişdir. Disk diffuziya testində inhibisiya zonası CTZ3 üçün 30 mm-ə çatmışdır. TEO miqdarının CTZ1-dən CTZ2-yə artırılması ilə mənbədə 18 mm-dən 28 mm-ə yüksəliş, CTZ3-də isə 30 mm-ə çatan daha məhdud əlavə artım bildirilmişdir.

Planktonik hüceyrə təcrübəsində 2 saatın sonunda CTZ2, CTZ3 və CTZ5 ən güclü formulasyonlar arasında yer almış, CTZ3 və CTZ5 üçün E. coli artımının tamamilə aradan qalxdığı bildirilmişdir. Tam eliminasiya vaxtı ilə bağlı mənbədaxili uyğunsuzluq vardır: məqalənin xülasəsi “3 saat”, təcrübə nəticələri “4 saat”, nəticə bölməsi isə “3–4 saat” ifadəsini istifadə edir. Metodda nümunə götürmə vaxtları 2, 4, 8 və 24 saat olaraq verildiyindən, birbaşa təcrübə nəticələri baxımından ən təhlükəsiz ifadə 4 saatlıq zaman nöqtəsində hər iki bakteriyadan canlı hüceyrə geri əldə edilməməsidir.

Yumşaq pendir sınaqlarında kompozit filmlərlə bükülmüş nümunələrdə 14 günlük kütlə itkisi CMC0 nəzarətindəki %30,57 ± 0,68 dəyərindən %16,49–21,60 intervalına düşmüşdür. Ən aşağı kütlə itkisi CTZ3-də %16,49 ± 0,02-dir. Başlanğıc pendir pH-ı 4,51-dir; mənbə kompozit filmlərdə pH-ın 14 günün sonunda dəyişmədiyini, CMC0 ilə bükülmüş nəzarətdə isə 5,13-ə yüksəldiyini bildirir.

Ayrı bir mikrobioloji pendir təcrübəsində təxminən 5 log CFU/g S. aureus ilə inokulyasiya edilmiş pendir dilimləri CTZ filmləri ilə təmas etdirilmişdir. Bütün kompozit film qruplarında 3-cü gündən etibarən S. aureus “N.D.”, yəni aşkar edilmədi kimi bildirilmişdir. Mənbə kəmiyyət aşkarlama limitini vermədiyindən “sıfır bakteriya var idi” əvəzinə “istifadə olunan üsulla aşkar edilmədi” ifadəsi daha doğrudur.

Əsas şərh sərhədi: Tədqiqat laboratoriya miqyasında CMC/ZnO/TEO filmlərinin aktiv qida qablaşdırması üçün güclü namizəd olduğunu göstərir. Bununla belə, ZnO-nun pendirə miqrasiyası ölçülməmiş, bioloji parçalanma birbaşa sınaqdan keçirilməmiş, istehlakçı sensor qiymətləndirilməsi aparılmamış, ZnO-only və TEO-only nəzarət filmləri istifadə edilməmiş və pendir təcrübəsi 14 gündən artıq davam etdirilməmişdir. Buna görə qida ilə təmas təhlükəsizliyi, real kommersiya raf ömrü və riyazi sinerji bu tədqiqatla təkbaşına qəti müəyyən edilə bilməz.

Ətraflı İzah

Tədqiqatın əsas problemi nədir?

Qida qablaşdırmasının yalnız məhsulu ətraf mühitdən fiziki olaraq ayırması kifayət etməyə bilər. Xüsusilə yüksək su tərkibli və mikrob mənşəli xarab olmaya həssas məhsullarda qablaşdırmadan su itkisinin məhdudlaşdırılması, işıqla əlaqəli oksidləşmə proseslərinin azaldılması və mikroorqanizmlərin çoxalmasının qarşısının alınması arzu edilir. Ənənəvi neft mənşəli plastiklər yaxşı baryer və mexaniki xüsusiyyətlərə malik olsa da, onların ətraf mühitdə davamlılığı mühüm problemdir.

Sellüloza və onun törəmələri bərpa olunan mənbələrdən əldə edilə bilən polimerlərdir. Karboksimetil sellüloza (CMC), sellüloza skeletinə karboksimetil qruplarının əlavə edilməsi ilə alınan, suda həll olan və film əmələ gətirə bilən sellüloza törəməsidir. CMC özü-özlüyündə təbii olaraq güclü antibakterial aktivliyə malik deyil. Buna görə tədqiqatda CMC matrisinin ZnO nanohissəcikləri və TEO ilə aktivləşdirilməsi məqsəd qoyulmuşdur.

Sink oksid nanohissəcikləri (ZnO NPs), tədqiqatda təxminən 20 nm ölçülü və poliedrik morfologiyaya malik qeyri-üzvi aktiv fazadır. Kəklikotu efir yağı (TEO) isə kəklikotundan alınan və ədəbiyyatda thymol, carvacrol, borneol, p-cymene və γ-terpinene kimi uçucu komponentlərlə əlaqələndirilən təbii aktiv fazadır. Bu tədqiqatda istifadə olunan TEO-nun ətraflı GC-MS tərkibi ayrıca ölçülməmişdir; buna görə bu birləşmələrin mənbədə müzakirə olunan mexanizmləri ümumi TEO ədəbiyyatına əsaslanır.

Müəlliflər Clarivate verilənlər bazasında “cellulose”, “ZnO” və “thyme” açar sözlərinin birlikdə istifadə edildiyi axtarışda əvvəlki hesabat müəyyən edə bilmədiklərini bildirirlər. Bu ifadə müəlliflərin apardığı ədəbiyyat axtarışının nəticəsidir; bütün elmi ədəbiyyatda mütləq şəkildə daha əvvəl heç bir tədqiqat aparılmadığının müstəqil sübutu kimi şərh edilməməlidir.

ZnO nanohissəcikləri necə hazırlanmışdır?

Mənbədə verilən qısa sintez xülasəsinə görə 2,5 g Zn(CH₃COO)₂·2H₂O, 50 mL n-bütanolda həll edilmiş və geri soyuducu altında saxlanılmışdır. Daha sonra sentrifuqalama və etanolla təkrarlanan yuma tətbiq edilmiş, təxminən 20 nm ölçülü poliedrik ZnO nanohissəcikləri əldə edilmişdir.

Bu məqalə ZnO sintezinin bütün parametrlərini təkrar vermir və ətraflı prosedur üçün müəlliflərin əvvəlki tədqiqatına yönləndirir. Buna görə geri soyutma müddəti və ya burada açıq şəkildə bildirilməyən sintez təfərrüatları Verianla tərəfindən tamamlanmamışdır.

Altı film formulasyonu necə dizayn edilmişdir?

Mənbə mətni ZnO və TEO suspenziyasının 10 mL, %10 Tween 80 məhlulunda ultrasəslə hazırlandığını bildirir; Cədvəl 1-də bunun hər CTZ formulasyonu üçün 1 mL Tween 80-ə uyğun tərkib kimi yazıldığı görünür.

Qliserol plastikləşdirici kimi əlavə edilmişdir. Sitrik turşu isə mənbə tərəfindən “reticulation agent” adlandırılan şəbəkə yaradan/çarpaz bağlayıcı agentdir. Mənbə hər formulasyonda 0,1 g sitrik turşu istifadə edildiyini bildirir.

Film kodlarının təcrübə məntiqi

CTZ1–CTZ3 seriyası xüsusilə TEO miqdarının təsirini araşdırmağı asanlaşdırır; ZnO 0,50 g-da saxlanarkən TEO 0,5 → 1 → 2 mL artırılır. CTZ4–CTZ2–CTZ5 seriyası isə ZnO miqdarının təsirini araşdırmağı asanlaşdırır; TEO 1 mL-də saxlanarkən ZnO 0,25 → 0,50 → 1,00 g artırılır.

Bu yanaşma bir komponentin miqdarını digər komponentin mövcudluğu şəraitində dəyişdirir. Buna görə hər aktiv fazanın təkbaşına göstərdiyi performans bu təcrübədən çıxarıla bilməz.

ZnO və Kəklikotu Efir Yağının Antibakterial Sinerjisi Bu Tədqiqatda Sübut Edildimi?

Tam mənada xeyr. Tədqiqat ZnO və TEO-nun birlikdə olduğu filmlərdə konsentrasiyadan asılı güclü antibakterial performans göstərmiş və müəlliflər bunu tamamlayıcı/sinergetik təsirlə əlaqələndirmişlər; lakin ZnO-only və TEO-only film nəzarətləri olmadığından birgə təsirin iki komponentin ayrı-ayrılıqda təsirlərinin cəmindən statistik baxımdan daha böyük olub-olmadığı birbaşa hesablanmamışdır.

Bu fərq vacibdir. CTZ1–CTZ3 seriyasında TEO miqdarı artırıldıqda antibakterial aktivliyin artması, CTZ4–CTZ2–CTZ5 seriyasında ZnO miqdarının dəyişdirilməsi ilə bakterial canlılığın dəyişməsi hər iki komponentin töhfə verdiyini dəstəkləyir. Lakin “töhfə var” ilə “riyazi/eksperimental sinerji sübut edildi” eyni iddia deyil.

FTIR analizi hansı struktur işarələrini göstərdi?

FTIR, molekulyar rabitələrin infraqırmızı şüalanmanı hansı dalğa ədədlərində udduğunu ölçərək funksional qruplar haqqında məlumat verir. Spektrlər Nicolet iS50 FTIR cihazında ATR modulu və DTGS detektoru istifadə edilərək 400–4000 cm⁻¹ intervalında, 4 cm⁻¹ ayırdetmə və 32 skan ortalaması ilə qeydə alınmışdır.

1289 cm⁻¹ zolağının bütün CTZ filmlərində müşahidə olunması TEO-nun mövcudluğu ilə əlaqələndirilmiş, ən yüksək intensivlik ən çox TEO ehtiva edən CTZ3-də görülmüşdür. FTIR mikroskopiya xəritələri ümumilikdə homogen paylanmaya işarə etmiş və TEO üçün böyük paylanma qradiyenti müşahidə edilməmişdir.

FTIR xəritələrinin makroskopik/kimyəvi homogenlik göstərməsi ilə SEM-də yerli ZnO aqreqasiyalarının müşahidə edilməsi bir-birini zəruri olaraq istisna etmir. İki üsul fərqli məkan miqyaslarına və fərqli fiziki xüsusiyyətlərə həssasdır.

Filmin şəffaflığı və UV baryeri necə dəyişmişdir?

UV-Vis ölçmələri JASCO V560 cihazında 200–900 nm intervalında, diffuz əksolunma rejimində və 60 mm inteqrasiya kürəsi istifadə edilərək aparılmışdır.

Burada \(A_{600}\), 600 nm-də absorbans dəyəridir; \(x\), filmin üç nöqtədə ölçülmüş orta qalınlığıdır və mənbə bunu millimetrlə müəyyən edir. Daha yüksək dəyər daha aşağı şəffaflıq deməkdir. Absorbans ölçüsüz, qalınlıq isə mm olduğundan riyazi baxımdan nisbət mm⁻¹ növündə düşünülə bilər; lakin mənbə Cədvəl 2-də qeyri-şəffaflıq üçün ayrıca vahid yazmamışdır.

Mənbə CTZ4-ü kompozitlər arasında ən şəffaf nümunə kimi təsvir edir; bu şərh qeyri-şəffaflıq indeksində CTZ4-ün ən aşağı kompozit dəyərinə, 0,099-a malik olması ilə uyğundur. Bununla belə, Cədvəl 2-də görünən sahənin ümumi keçiriciliyi CTZ1 üçün %90,78, CTZ4 üçün %90,59-dur. Buna görə “şəffaflıq” sözünün qeyri-şəffaflıq indeksi, yoxsa görünən keçiricilik faizi əsasında istifadə edildiyi ayrılmalıdır.

Fotolüminessensiya ölçməsi nə göstərdi?

Fotolüminessensiya (PL), material işıqla həyəcanlandırıldıqdan sonra yaydığı işığı ölçür. Ölçmə Perkin Elmer LS55 cihazında 320 nm həyəcanlandırma dalğa uzunluğu, 350 nm cutoff filtri, 200 nm/dəqiqə skan sürəti və 10 nm yarıqlarla aparılmışdır.

CMC0 filmi yüksək flüoressensiya emissiyası göstərmişdir. Mənbə bunu polisaxaridlərin bərk halda göstərə bildiyi aqreqasiya mənşəli emissiya davranışı ilə əlaqələndirir. ZnO və TEO əlavə edildikdə flüoressensiya intensivliyi nəzərəçarpacaq dərəcədə azalmışdır. CTZ1–CTZ3 seriyasında TEO miqdarı artdıqca orta səviyyəli azalma, CTZ4–CTZ2–CTZ5 ZnO seriyasında isə ZnO miqdarı artdıqca daha kəskin azalma bildirilmişdir.

Müəlliflərin izahına görə ZnO hissəcikləri və TEO molekulları CMC zəncirləri arasına paylanaraq əvvəlki yaxın zəncir paketlənməsini poza və şüalanmasız enerji itkisi yollarını artıra bilər. Bu mikroskopik izah mənbə tərəfindən təklif olunan mexanistik şərhdir; tədqiqat zəncirlərarası elektron qarşılıqlı təsiri ayrıca təcrübə ilə birbaşa ölçməmişdir.

SEM və EDX nə göstərmişdir?

Skanedici elektron mikroskopiyası (SEM) film səthinin morfologiyasını, enerji-dispersiv rentgen spektroskopiyası (EDX/EDS) isə səthdə element paylanmasını araşdırmaq üçün istifadə edilmişdir. Cihaz QUANTA INSPECT F50-dir.

CMC0 nəzarət filmi hamar və kompakt səthə malikdir. CTZ1–CTZ3 seriyasında TEO miqdarı artdıqca əvvəlcə daha çox damcı paylanması, daha sonra daha böyük damcıların yaranması müşahidə edilmişdir. Mənbə ZnO nanohissəciklərinin TEO damcılarının kənarlarında yerli olaraq toplanmağa meylli olduğunu bildirir.

CTZ4–CTZ2–CTZ5 ZnO seriyasında ən az ZnO ehtiva edən CTZ4 ən hamar səthə malik nümunədir. Ən çox ZnO ehtiva edən CTZ5 isə ən az uniform səthi göstərmiş; böyük səth çökəklikləri və məsamələr, həmçinin bu sahələrdə sıx ZnO yığılması müşahidə edilmişdir. Mənbə bu məsamələrin film qalınlığını tam keçən əlaqəli şəbəkə yaratmadığını, daha çox səth qüsurları xarakterində olduğunu şərh edir.

SEM və EDX mikroqrafları real eksperimental görüntülər olduğundan Verianla tərəfindən saxta mikroskopiya kimi yenidən yaradılmamışdır.

Termal analiz hansı mərhələləri göstərmişdir?

Termal davranış STA 449C Jupiter TG-DSC sistemi ilə 20–900 °C arasında və 50 mL/dəqiqə hava axınında araşdırılmışdır. TG əyrisi nümunənin temperaturla kütlə itkisini, DSC əyrisi isə endotermik və ya ekzotermik istilik hadisələrini göstərir.

Mənbənin şərhinə görə təxminən 150 °C-yə qədər əsasən qalıq su və TEO-nun daha uçucu komponentləri uzaqlaşır. 150–340 °C intervalında CMC matrisi parçalanır, struktur su itkisi və bəzi oksidləşmə hadisələri baş verir, daha yüksək qaynama nöqtəli thymol, borneol və carvacrol kimi TEO komponentləri uzaqlaşır. 340 °C-dən yuxarı CMC-dən qalan karbonlu qalıq hava mühitində yanır.

T_1%, T_5% və T_10%, başlanğıc kütləsinin müvafiq olaraq %1, %5 və %10-unun itirildiyi temperaturlardır. CMC0 bu temperaturlarda ümumilikdə ən aşağı dəyərlərə malik olduğu halda ZnO ehtiva edən filmlər daha yüksək dəyərlər göstərmişdir.

CTZ4 → CTZ2 → CTZ5 seriyasında ZnO miqdarı artdıqca 340 °C-yə qədər ümumi kütlə itkisi %73,06 → %68,65 → %65,52-yə düşmüş və qalan kütlə %9,23 → %11,90 → %15,30-a yüksəlmişdir. Mənbə bunu ZnO-nun termal baxımdan daha sabit qeyri-üzvi faza olması və polimer şəbəkəsindəki fiziki rolu ilə əlaqələndirir.

Su Buxarı Keçiriciliyi WVP Nəyi Ölçür?

Su buxarı keçiriciliyi, müəyyən qalınlıqdakı filmin iki tərəfindəki su buxarı təzyiq fərqi altında su molekullarını nə dərəcədə keçirdiyini ifadə edir; bu tədqiqatda daha aşağı WVP dəyəri filmin rütubətə qarşı daha güclü baryer yaratması deməkdir. Ölçmə 25 °C-də, 100% nisbi rütubət qradiyenti və 3169 Pa buxar təzyiqi fərqi altında aparılmışdır.

Təcrübədə 1,2 cm diametrli şüşə flakonların ağzı filmlə örtülmüş və hər flakona 1,1 g susuz CaCl₂ qoyulmuşdur. Flakonlar 25 °C və %100 RH mühitinə yerləşdirilmiş, zamanla qazanılan kütlə su buxarı keçidinin göstəricisi kimi istifadə edilmişdir.

Mənbə notasiya: Məqalə Tənlik (2)-nin sol tərəfində “WPV” yazır; bölmə başlığı, mətn və Cədvəl 2 isə eyni xüsusiyyəti “WVP” adlandırır. Verianla bu fərqi səssizcə düzəltməmişdir.

• \(M_0\): flakonun başlanğıc kütləsi.
• \(M_t\): \(t\) zamanındakı flakon kütləsi.
• \(M_t-M_0\): filmdən keçərək CaCl₂ tərəfindən tutulmuş suya bağlı kütlə artımı.
• \(\Delta t\): ölçmə müddəti, saniyə.
• \(\Delta P\): filmin iki tərəfindəki su buxarı təzyiq fərqi; bu təcrübədə 3169 Pa.
• \(S\): açıq film sahəsi, m².
• \(L\): film qalınlığı, m.

Tənlikdə kütlə artımı böyüdükcə WVP artır; daha uzun müddət, daha böyük təzyiq fərqi və ya daha böyük açıq sahə üçün eyni kütlə keçidi müşahidə edilirsə normallaşdırılmış keçiricilik azalır. Qalınlıq vuruğu müxtəlif qalınlıqdakı filmlərin müqayisəsini təmin edir.

Bütün CTZ filmləri CMC0-dan daha aşağı WVP göstərmişdir. TEO damcıları hidrofob olduqları üçün suyun birbaşa irəliləyə biləcəyi hidrofil yolları kəsə bilər; ZnO hissəcikləri isə keçirimsiz fiziki maneələr yaradaraq yol uzunluğunu artıra bilər. Mənbə həmçinin ZnO-nun polimer zəncirlərini daha sıx şəbəkəyə çevirən düyünlər kimi davrana biləcəyini və sərbəst sink ionlarının “egg-box” bənzəri daha sıx şəbəkənin yaranmasına töhfə verə biləcəyini təklif edir. Bunlar struktur şərhləridir; tədqiqat zəncirlər arasındakı real şəbəkə topologiyasını molekulyar səviyyədə birbaşa ölçməmişdir.

Mexaniki xüsusiyyətlər necə hesablanmışdır?

Mexaniki sınaqlar Instron 5965 universal sınaq cihazında 5 kN yük hüceyrəsi ilə, ISO 527-1:2019 və ISO 527-3:2018 rəhbərliyində Tip 1B nümunələri istifadə edilərək aparılmışdır. Başlanğıc tutma məsafəsi 50 mm, çarpaz başlıq sürəti 50 mm/dəqiqədir. Hər film üçün üç nümunə sınaqdan keçirilmiş, film qalınlığı kalibrlənmiş mikrometrlə beş təsadüfi nöqtədə ölçülmüşdür.

\(TS\), dartılma möhkəmliyidir; nümunənin qopmadan əvvəl daşıdığı maksimum gərginliyi təmsil edir. \(F_{\max}\), maksimum yükdür və mənbədə N olaraq verilir. \(A\), başlanğıc kəsik sahəsidir və mənbə bunu m² kimi müəyyən edir. N/m² riyazi olaraq Pa-dır; mənbə nəticələri MPa ilə bildirdiyinə görə ədədi təqdimatda meqapaskal çevrilməsinin tətbiq edilmiş olması lazımdır, lakin çevrilmə addımı tənlikdə ayrıca yazılmamışdır.

\(L_1\), başlanğıc uzunluğu; \(L_2\), qopma anındakı son uzunluqdur. Nisbət başlanğıc uzunluğa görə nisbi uzanmanı verir. Mənbədə Tənlik (4) bu formada və ×100 vuruğu olmadan yazılmışdır; bununla belə nəticələr EB (%) kimi bildirilmişdir. Ölçüsüz uzanma nisbətinin faizlə ifadəsi riyazi olaraq 100 ilə miqyaslama tələb edir. Verianla mənbə tənliyinə səssizcə ×100 əlavə etməmişdir.

Young modulu ayrıca qapalı formula ilə verilməmiş, gərginlik–deformasiya əyrisinin elastik sahəsindəki meyldən hesablanmışdır. Young modulu yüksəldikcə material daha sərt olur, yəni eyni deformasiyanı yaratmaq üçün daha yüksək gərginlik tələb edən quruluşa malik olur.

CTZ1 ən yüksək dartılma möhkəmliyinə malikdir. CTZ1 və CTZ2 ən yüksək qopma uzanmalarını göstərir. CTZ5 isə çox yüksək Young modulu səbəbindən ən sərt filmdir; lakin yüksək sərtlik daha yüksək dartılma möhkəmliyi və ya daha yüksək elastiklik demək deyil.

Mənbə ZnO hissəciklərinin CMC zəncirləri arasında əlavə əlaqə/düyün nöqtələri kimi davrana biləcəyini, TEO komponentlərinin isə bəzi hidrogen rabitələrini pozaraq zəncir hərəkətliliyini artıra biləcəyini müzakirə edir. CTZ5-dəki yerli ZnO aqreqasiyaları və səth qüsurları da yüksək sərtliyə baxmayaraq dartılma möhkəmliyinin və uzanmanın məhdud qalmasına töhfə verə bilən struktur izah kimi təqdim edilmişdir.

Tək Bir Ən Yaxşı Film Formulasyonu Varmı?

Xeyr. CTZ3 ən aşağı WVP-ni, ən aşağı 14 günlük pendir kütlə itkisini və bildirilən ən böyük inhibisiya zonasını göstərdiyi halda; CTZ1 ən yüksək dartılma möhkəmliyinə, CTZ5 ən yüksək Young moduluna və ən yüksək termal qalıq kütləsinə, CTZ4 isə kompozitlər arasında ən aşağı qeyri-şəffaflıq indeksinə malikdir. Buna görə optimal formulasyon hədəflənən antibakterial, baryer, elastiklik, sərtlik və ya optik xüsusiyyətə görə dəyişir.

Antibakterial mexanizm nə dərəcədə birbaşa sübut edilmişdir?

Tədqiqatın birbaşa ölçdüyü bioloji nəticələr inhibisiya zonaları və canlı bakteriya saylarıdır. ROS əmələ gəlməsi, Zn²⁺ buraxılması, bakterial membranın mexaniki zədəsi, Ag43 basdırılması, quorum sensing müdaxiləsi və ya thymol/carvacrol–zülal qarşılıqlı təsirləri bu tədqiqatda ayrıca təcrübələrlə ölçülməmişdir. Müəlliflər bu mexanizmləri əvvəlki ədəbiyyat əsasında mümkün izahlar kimi müzakirə edirlər.

Buna görə “ZnO bu filmdə bu qədər ROS yaradaraq bakteriyanı öldürdü” kimi kəmiyyət nəticəsi mənbədə yoxdur. Düzgün ifadə müşahidə olunan antibakterial performansın ZnO və TEO üçün ədəbiyyatda təsvir edilmiş fərqli mexanizmlərlə uyğun olmasıdır.

Bu Filmlər Pendirin Raf Ömrünü Qəti Olarak 14 Günə Uzadırmı?

Xeyr. Tədqiqatın 4 °C-də 14 günlük ilkin pendir sınaqları kompozit filmlərin kütlə itkisini azaltdığını, pH-ı daha sabit saxladığını, görünən yumşaq/ağ görünüşü qoruduğunu və inokulyasiya edilmiş dilimlərdə S. aureus-u 3-cü gündən etibarən aşkarlama həddinin altına saldığını göstərir; lakin daha uzun saxlama, geniş təbii xarab olma mikrobiotası, sensor qəbul və kommersiya raf ömrünün təsdiqi aparılmamışdır.

İki pendir təcrübəsi bir-birindən necə ayrılır?

Tədqiqatda bir-biri ilə qarışdırılmamalı iki pendir qiymətləndirilməsi vardır.

1. Ümumi qablaşdırma sınağı: təxminən 20 mm kənarlı, nəticələr bölməsində təxminən 8–9 g kimi təsvir edilən pendir parçaları filmlərə bükülmüş və 4 °C, %75 RH-də 14 gün saxlanılmışdır. Kütlə itkisi, görünüş və pH qiymətləndirilmişdir.
2. S. aureus challenge sınağı: təxminən 5 mm qalınlığında və təxminən 5 g pendir dilimləri UV ilə hər iki tərəfdən 20 dəqiqə işlənmiş, təxminən 5 log CFU/g S. aureus ilə inokulyasiya edilmiş, filmlərlə təmas etdirilmiş və 4 ± 1 °C-də 0, 3, 7 və 14-cü günlərdə mikrobioloji olaraq analiz edilmişdir.

N.D. nə deməkdir?

Table 4-dəki N.D., “not detected”, yəni istifadə olunan analitik üsulla aşkar edilmədi deməkdir. Bu ifadə mütləq bioloji sıfır demək deyil. Mənbə bu təcrübə üçün kəmiyyət aşkarlama limitini bildirmədiyindən N.D. dəyərləri “0 CFU/mL” kimi dəyişdirilməməlidir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

1. Film istehsalı

5 g CMC, 100 mL su içində qarışdırılaraq həll edilmiş və 2 mL qliserol əlavə edilmişdir. ZnO nanohissəcikləri və TEO ayrıca 10 mL %10 Tween 80 məhlulunda ultrasəslə paylanmışdır. Hər formulasyona 0,1 g sitrik turşu əlavə edilmiş; qarışıq 30 dəqiqə qarışdırılmış və qabarcıqları çıxarmaq üçün 15 dəqiqə ultrasəsləmə tətbiq edilmişdir. Qarışıqlar Petri qablarına tökülmüş, 40 °C-də 12 saat qurudulmuş və əldə olunan filmlər soyularaq plastik kilidli paketlərdə saxlanılmışdır.

2. FTIR və FTIR mikroskopiyası

Nicolet iS50 FTIR: 400–4000 cm⁻¹, 32 skan, 4 cm⁻¹ ayırdetmə. FTIR mikroskopiya xəritələri Nicolet iS10MX ilə 4000–650 cm⁻¹ intervalında alınmışdır. Mənbə xəritələrdə ZnO və TEO-nun ümumilikdə polimer matrisi daxilində yaxşı paylandığını bildirir.

3. UV-Vis

JASCO V560; 200–900 nm; diffuz əksolunma; 60 mm inteqrasiya kürəsi. Qeyri-şəffaflıq Tənlik (1) ilə hesablanmış və film qalınlığı 20 × 20 mm nümunənin üç mövqeyində ölçülmüşdür.

4. Fotolüminessensiya

Perkin Elmer LS55; həyəcanlandırma 320 nm; cutoff filtr 350 nm; skan sürəti 200 nm/dəqiqə; yarıq enləri 10 nm. ZnO və TEO əlavə edildikdə CMC0-ın güclü emissiyası əhəmiyyətli dərəcədə azalmışdır.

5. SEM və EDX

QUANTA INSPECT F50 ilə film səthi araşdırılmış; cihazdakı EDX sistemi element paylanma xəritələri üçün istifadə edilmişdir. CTZ5 ən nəzərəçarpan səth qüsurlarını və ZnO aqreqasiyalarını göstərmişdir.

6. TG-DSC

STA 449C Jupiter cihazı; 20–900 °C; hava axını 50 mL/dəqiqə. ZnO miqdarı artdıqca xüsusilə qalıq kütlənin artması və 340 °C-yə qədərki kütlə itkisinin azalması termal sabitliyin artması kimi şərh edilmişdir.

7. WVP

1,2 cm diametrli şüşə flakon, 1,1 g susuz CaCl₂, 25 °C, %100 RH və 3169 Pa buxar təzyiqi fərqi istifadə edilmişdir. Ölçmələr üç təkrarla aparılmışdır. Bütün CTZ filmləri CMC0-dan daha aşağı WVP göstərmişdir.

8. Mexaniki sınaq

Instron 5965; 5 kN yük hüceyrəsi; Tip 1B nümunə; 50 mm başlanğıc tutma məsafəsi; 50 mm/dəqiqə sınaq sürəti; hər film üçün üç nümunə. Qalınlıq beş təsadüfi mövqedə ölçülmüşdür. Statistik olaraq mexaniki cavab xüsusiyyətdən xüsusiyyətə dəyişmişdir, buna görə bütün kompozitlərin bütün mexaniki göstəricilərdə eyni istiqamətdə yaxşılaşdığı nəticəsinə gəlmək olmaz.

9. Keyfiyyət antibakterial sınaq

S. aureus ATCC 25923 və E. coli ATCC 25922 istifadə edilmişdir. 24 saatlıq kulturlardan 0,5 McFarland, təxminən 1,5–3 × 10⁸ CFU/mL suspenziya hazırlanmış və modifikasiya edilmiş Kirby–Bauer disk diffuziya üsulu tətbiq edilmişdir. Lövhələr 37 °C-də 18–24 saat inkubasiya edilmiş və inhibisiya zonaları mm ilə ölçülmüşdür. Təcrübələr üç təkrarla aparılmışdır.

10. Planktonik hüceyrə sınağı

24 quyulu steril lövhənin hər quyusuna film nümunəsi, 1 mL qida mühiti və 10 µL 0,5 McFarland mikrob suspenziyası əlavə edilmişdir. Lövhələr 37 °C-də saxlanılmış; 2, 4, 8 və 24 saatlarda ardıcıl onluq durultmalar hazırlanmış və 10 µL nümunələr qida mühitinə ikiqat əkinlə köçürülmüşdür.

2 saatın sonunda CTZ2, CTZ3 və CTZ5 ən güclü təsirlər arasında yer almış; CTZ3 və CTZ5 üçün E. coli-nin tamamilə aradan qaldırıldığı bildirilmişdir. 4 saatlıq zaman nöqtəsində mənbə hər iki bakteriyadan canlı hüceyrə geri əldə edilmədiyini bildirir.

11. Pendir qablaşdırma sınağı

Təxminən 20 mm kənarlı yumşaq pendir parçaları CTZ filmlərinə bükülmüş və 4 °C, %75 RH-də iki həftə saxlanılmışdır. Kütlə gündəlik ölçülmüş, pH başlanğıcda və iki həftənin sonunda müəyyən edilmişdir. Sınaqlar üç təkrarla aparılmışdır.

Mənbə CTZ2, CTZ4 və CTZ5-in kütlə itkisi baxımından statistik olaraq oxşar olduğunu, CTZ1–CTZ3 TEO seriyasında isə TEO miqdarı artdıqca kütlə itkisində nəzərəçarpan azalma olduğunu bildirir.

12. S. aureus ilə inokulyasiya edilmiş pendir sınağı

Təxminən 5 mm qalınlığında və təxminən 5 g çəkidə pendir dilimləri hər iki tərəfdən 20 dəqiqə UV işığına məruz qoyulmuş, təxminən 5 log CFU/g S. aureus ilə inokulyasiya edilmişdir. Filmlər pendirlə təmas etdirilmiş və nümunələr 4 ± 1 °C-də 14 gün saxlanılmışdır.

0, 3, 7 və 14-cü günlərdə nümunələr %0,1 peptonlu su ehtiva edən stomacher paketlərinə alınmış, 90 saniyə homogenləşdirilmiş, ardıcıl durultmalar Baird-Parker agara əkilmiş və 37 °C-də 48 saat inkubasiya edilmişdir.

Başlanğıc inokulyasiya hədəfi CFU/g, son analiz isə log CFU/mL formasında bildirilmişdir. Buna görə “5 log CFU/g başlanğıc hədəfi” ilə Table 4-dəki 0-cı gün dəyərlərini vahid və nümunə emalı fərqlərini nəzərə almadan birbaşa eyni rəqəm kimi qiymətləndirmək düzgün deyil.

Mənbə nəticə bölməsində nəzarət kodunu bir cümlədə “CTMC0” yazmışdır; tədqiqatın bütün digər cədvəllərində və eksperimental dizaynında nəzarət filmi CMC0 kimi kodlandığından bu, mənbədaxili kodlaşdırma/yazı uyğunsuzluğu kimi qeyd edilmişdir.

13. Statistik analiz

Məlumatlar Microsoft Excel 2016 və XLSTAT 2020.5.1 ilə analiz edilmişdir. Normal paylanma Shapiro–Wilk testi, qalıqların dispersiya homogenliyi Levene testi ilə qiymətləndirilmiş; qruplar ANOVA-dan sonra Tukey HSD ilə müqayisə edilmişdir. Statistik əhəmiyyətlilik həddi p < 0,05-dir.

Bir çox ölçmə n = 3 kimi bildirilir. Mənbə bu təkrarların hər vəziyyətdə üç tam müstəqil film istehsal partiyası olub-olmadığını açıq şəkildə ayırmır. Buna görə n = 3 dəyərləri avtomatik olaraq üç müstəqil istehsal batch-i kimi şərh edilməməlidir.

14. Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• ZnO və TEO ehtiva edən CMC kompozitləri laboratoriya miqyasında film şəklində istehsal edilə bilmişdir.
• FTIR və xəritələmə TEO və ZnO ilə uyğun kimyəvi işarələrin film matrisi daxilində olduğunu dəstəkləmişdir.
• Kompozit filmlər görünən işıq keçiriciliyinin böyük hissəsini qoruyarkən UV-A və UV-B keçiriciliyini güclü şəkildə azaltmışdır.
• Bütün CTZ filmlərində WVP CMC0 nəzarətindən daha aşağıdır.
• ZnO və TEO miqdarı film morfologiyasına, mexaniki xüsusiyyətlərə, flüoressensiyaya və termal davranışa təsir etmişdir.
• Antibakterial sınaqlarda CTZ filmləri S. aureus və E. coli canlılığını sürətlə azaltmışdır.
• CTZ3-də inhibisiya zonası 30 mm-ə qədər çatmışdır.
• 4 saatlıq ölçmə nöqtəsində planktonik S. aureus və E. coli üçün canlı hüceyrə geri əldə edilmədiyi bildirilmişdir.
• Kompozit filmlər 14 günlük pendir sınağında CMC0-a nisbətən daha aşağı kütlə itkisi göstərmişdir.
• S. aureus ilə inokulyasiya edilmiş pendirlərdə bütün CTZ qrupları 3-cü gündən etibarən N.D. kimi bildirilmişdir.

15. Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

• ZnO və TEO arasında formal riyazi sinerjinin sübut edildiyini söyləmək olmaz; tək aktiv komponentli nəzarət filmləri yoxdur.
• ZnO nanohissəciklərinin pendirə miqrasiya etmədiyi bu tədqiqat tərəfindən göstərilməmişdir; miqrasiya ölçülməmişdir.
• İonik sink miqrasiyası da bu təcrübədə kəmiyyətcə ölçülməmişdir.
• TEO-nun filmdən buraxılma kinetikası birbaşa ölçülməmişdir.
• ROS əmələ gəlməsi, Zn²⁺ buraxılması və ya real bakterial membran zədəsi bu tədqiqatda birbaşa mexanistik təcrübələrlə ölçülməmişdir.
• “Bioloji parçalana bilən” platform təsviri ayrıca bioloji parçalanma/kompostlaşma sınağı ilə təsdiqlənməmişdir.
• Bütün mexaniki xüsusiyyətlərin hər CTZ formulasyonunda yaxşılaşdığını söyləmək olmaz; xüsusilə EB və TS nəticələri formulasyona görə müxtəlif istiqamətlərdə dəyişmişdir.
• Vahid universal optimal CTZ formulasyonu müəyyən edilməmişdir.
• Pendirdə 14 gündən uzun qoruma göstərilməmişdir.
• Geniş təbii xarab olma mikrobiotası, maya/kif icması və ya bütün qida patogenləri pendir üzərində sınaqdan keçirilməmişdir.
• E. coli üçün pendir matrisi challenge sınağı bildirilməmişdir; pendir üzərində inokulyasiya sınağı S. aureus-a yönəlib.
• İstehlakçı sensor qəbulu, dad, qoxu və ya TEO aromasının pendirə təsiri qiymətləndirilməmişdir.
• Laboratoriya filmlərinin sənaye istehsal xəttində eyni performansı göstərəcəyi sübut edilməmişdir.
• Qida ilə təmasa dair yekun tənzimləyici uyğunluq bu tədqiqatla təkbaşına göstərilməmişdir.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: Antibacterial Packaging for Cheese Based on Carboxymethyl Cellulose Composite with Zinc Oxide and Thyme Essential Oil

Müəlliflər: Ludmila Motelica; Ovidiu-Cristian Oprea; Anton Ficai; Roxana Doina Trusca; Denisa Ficai; Catalina-Elena Constantin; Alina Maria Holban; Gabriel Mustatea; Elena Loredana Cirstoiu (Ungureanu); Carmen Curutiu.

Müəllif sırası: Mənbə PDF-dəki sıra olduğu kimi qorunmuşdur.

Bərabər töhfə: Mənbədə bərabər töhfə/bərabər birinci müəlliflik bəyanatı görünmür.

Məsul müəllif: Ovidiu-Cristian Oprea.

Affiliasiya 1: Research Institute of the University of Bucharest (ICUB), University of Bucharest, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 2: Research Center for Advanced Materials, Products and Processes, National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucharest, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 3: National Research Center for Micro and Nanomaterials, Faculty of Chemical Engineering and Biotechnologies, National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucharest, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 4: Academy of Romanian Scientists, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 5: Faculty of Chemical Engineering and Biotechnologies, National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucharest, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 6: Faculty of Biology, University of Bucharest, Bucharest, Romania.

Affiliasiya 7: National R&D Institute for Food Bioresources—IBA Bucharest, Bucharest, Romania.

Jurnal: Foods.

Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.

Cild / nömrə / məqalə nömrəsi: 15 / 10 / 1724.

DOI: 10.3390/foods15101724.

Rəsmi nəşr kimliyi: Foods 2026, 15(10), 1724; DOI 10.3390/foods15101724.

Təqdim: 28 Mart 2026.

Reviziya: 9 May 2026.

Qəbul: 12 May 2026.

Nəşr: 14 May 2026.

Mənbə növü: Laboratoriya miqyaslı polimer-kompozit material hazırlanması, qida qablaşdırmasının xarakterizasiyası, in vitro antibakterial təcrübə və pendir matrisi saxlama/challenge tədqiqatı.

Resenziya statusu: Foods jurnalında yayımlanmış version of record.

Preprint statusu: Yüklənmiş mənbə yayımlanmış jurnal versiyasıdır; mənbədə ayrıca preprint identifikatoru bildirilmir.

Lisenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Akademik redaktor: Amalia Conte.

Maliyyələşdirmə: PN-IV-P6-6.1-CoEx-2024-0025/11CoEx/2026 “Strategii inovative pentru asigurarea securității nutriționale prin stimularea exploatării resurselor de proteine sustenabile” PROfutureFood layihəsi.

Etika komitəsi: Tətbiq edilmir.

Məlumatlandırılmış razılıq: Tətbiq edilmir.

Məlumatların əlçatanlığı: Mənbə tədqiqatın orijinal töhfələrinin məqalədə olduğunu və əlavə sualların məsul müəllifə yönəldilə biləcəyini bildirir.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşmasının olmadığını bəyan etmişlər.

Müəllif töhfələri: Ludmila Motelica və Ovidiu-Cristian Oprea konseptuallaşdırma və metod; Ludmila Motelica, Ovidiu-Cristian Oprea, Roxana Doina Trusca, Carmen Curutiu, Anton Ficai, Denisa Ficai, Gabriel Mustatea və Elena Loredana Cirstoiu (Ungureanu) araşdırma; Ludmila Motelica, Ovidiu-Cristian Oprea, Alina Maria Holban və Catalina-Elena Constantin ilkin layihə; Roxana Doina Trusca, Carmen Curutiu, Ludmila Motelica, Ovidiu-Cristian Oprea, Alina Maria Holban, Catalina-Elena Constantin, Anton Ficai, Denisa Ficai, Gabriel Mustatea və Elena Loredana Cirstoiu (Ungureanu) nəzərdən keçirmə/redaktə; Ovidiu-Cristian Oprea məsləhətçilik və maliyyə əldə edilməsi; Ludmila Motelica layihə idarəetməsi vəzifələrini yerinə yetirmişdir.

Formula qeydi 1: Mənbə Tənlik (2)-də su buxarı keçiriciliyi simvolunu “WPV”, bölmə və cədvəldə isə “WVP” kimi yazır. Bu mənbədaxili notasiya fərqi qorunmuşdur.

Formula qeydi 2: Mənbə Tənlik (4)-də EB (%) ifadəsini \((L_2-L_1)/L_1\) kimi verir və ×100 vuruğunu yazmır. Verianla tənliyi səssizcə dəyişdirməmiş; riyazi faiz çevrilməsi ayrıca izah edilmişdir.

Zamanlama qeydi: Planktonik hüceyrələrin tamamilə aradan qalxma müddəti mənbə xülasəsində 3 saat, nəticələr mətnində 4 saat və nəticə bölməsində 3–4 saat kimi keçir. Metodda real nümunə götürmə vaxtları 2, 4, 8 və 24 saatdır.

Nəzarət kodu qeydi: Mənbə pH nəticələri paraqrafında bir dəfə “CTMC0” yazır; bütün digər təcrübə və cədvəllərdə nəzarət kodu CMC0 kimi verilir.

Sinerji sərhədi: CTZ1–CTZ5 filmlərinin hamısı ZnO və TEO-nu birlikdə ehtiva edir. TEO-only və ZnO-only kompozit film nəzarəti yoxdur. Buna görə tədqiqat tamamlayıcı aktivliyi güclü şəkildə dəstəkləsə də formal sinerji əmsalı və ya tək komponent müqayisəli sinerji testi yaratmır.

Bioloji parçalanma sərhədi: Məqalə CMC/ZnO/TEO quruluşunu bioloji parçalana bilən qablaşdırma platforması kimi təsvir edir; mövcud tədqiqatda ayrıca bioloji parçalanma və ya kompostlaşma sınağı bildirilməmişdir.

Qida ilə təmas təhlükəsizliyi sərhədi: Mənbə ZnO nanohissəciklərinin CMC matrisindən qablaşdırılmış pendirə buraxılmasını/miqrasiyasını bu tədqiqatda ölçmədiyini açıq şəkildə bildirir. Buna görə qablaşdırmanın yekun tənzimləyici qida ilə təmas təhlükəsizliyi bu tədqiqat tərəfindən təkbaşına təsdiqlənmiş deyil.

Mexanizm sərhədi: ROS, Zn²⁺ buraxılması, membran zədəsi və TEO komponentlərinin bakterial hədəfləri mənbədə ədəbiyyatla dəstəklənən təklif olunmuş mexanizmlərdir; bu mexanizmlər mövcud film sistemində ayrıca biokimyəvi təcrübələrlə birbaşa kəmiyyətcə ölçülməmişdir.

Pendir raf ömrü sərhədi: Tədqiqat 14 günlük soyuq saxlamada müsbət qoruyucu nəticələr göstərmişdir; 14 gündən sonrakı raf ömrü, istehlakçı sensor qəbulu və tam təbii xarab olma mikrobiotası qiymətləndirilməmişdir.