مطالعات سینتیکی و ایزوترم استخراج کروسین زعفران با استفاده از نانوکامپوزیت 3 بعدی اکسیدگرافن اصلاح شده با کیتوزان

استخراج و خالص سازی ترکیب مسیول رنگ زعفران، کروسین، یکی از چالش های اصلی در زمینه فرآوری آن می باشد. ترکیبات گرافنی به واسطه خصوصیات بی نظیرشان در مرکز توجه محققان در رشته های مختلف قرار گرفته اند. اکسیدگرافن (GO) بواسطه ویژگی هایی همچون ساختار مسطح، مساحت سطحی بالا، تنوع گروه های عملکردی اکسیژن دار در سطح و سهولت و ارزان بودن تولید آن از گرافیت یک جاذب عالی برای جداسازی ترکیبات از محیط می باشد لذا در این پژوهش، استخراج و خالص سازی کروسین زعفران با استفاده از نانوساختار 3بعدی GO اصلاح شده با بیوپلیمر کیتوزان مورد ارزیابی قرار گرفت.

سنتز اکسیدگرافن با روش هامرز بهبودیافته انجام شده و سپس با کیتوزان اصلاح گردید. نانوساختار 3بعدی با روش خشک کردن انجمادی تولید گردید. آزمایشات برای تعیین شرایط بهینه فرآیند با کروسین خالص انجام شد. مقدار 15میلی لیتر از محلول کروسین با غلظت های مختلف (25، 50، 100 و200 میلی گرم بر لیتر) با 15میلی گرم از نانوساختار مخلوط شده و در شرایط کنترل شده دما (298، 308 و 318 کلوین)، سرعت همزدن (rpm 100، 200 و 300) و pH (5، 7 و 10) قرار داده شد. در بازه های زمانی مشخص، جذب محلول کروسین در طول موج 440 نانومتر اندازه گیری شد. مطالعات سینتیکی، ایزوترم و ترمودینامیک جذب کروسین انجام شد. به منظور بررسی توانایی نانوساختار در خالص سازی کروسین، از عصاره زعفران استفاده شد. برای حذف ترکیبات مزاحم، کلاله خشک زعفران طی دو مرحله تیمار شده و سپس عصاره گیری با استفاده از آب مقطر انجام شد. عصاره حاصل از واشویش نانوساختار به دستگاه HPLC تزریق شد.

بهترین شرایط محیط برای جداسازی کروسین به صورت سرعت همزدن rpm=300، دمای K 318، غلظت mg/l 100 و pH طبیعی محلول کروسین بود. جذب کروسین از مدل شبه مرتبه دوم و ایزوترم فروندلیچ پیروی کرده و واکنش ازنوع جذب فیزیکی گرماگیر بود. نتایج HPLC نشان داد خلوص کروسین جداسازی شده بالا بوده و بسیار نزدیک به نمونه استاندارد می باشد.

آزمون های دستگاهی شکل گیری نانوساختار را تایید کردند. تاثیر متغیرهای فرآیند شامل pH، دما، سرعت همزدن و غلظت عصاره کروسین بر راندمان فرآیند جداسازی ارزیابی شده و بهترین شرایط فرآیند مشخص گردید. فرآیند جذب کروسین روی نانوساختار از مدل شبه مرتبه دوم پیروی کرده و جذب از نوع فیزیکی بود. نتایج این تحقیق نشان داد نانوساختار سنتزشده می تواند به خوبی در فرآیند خالص سازی ترکیبات ارزشمند بکار برده شود.