Prof.univ.dr. chim. RODICA MARIANA ION DOCTORAND: MĂRGĂRIT (VLĂDOIU) ELENA ROXANA TÂRGOVIȘTE 2020 MATERIALE REZULTATE DIN PRELUCRAREA CEREALELOR CU… [308993]
TEZĂ DE DOCTORAT
CONDUCĂTOR DE DOCTORAT:
Prof.univ.dr. chim. RODICA MARIANA ION
DOCTORAND: [anonimizat]
2020
MATERIALE REZULTATE DIN PRELUCRAREA CEREALELOR CU APLICAȚII IN DERMATOLOGIE
CUPRINS
PARTE DE LITERATURĂ
Introducere
Noțiuni generale despre materiale
Nanomateriale de argint
Introducere
Metode de obținere a nanomaterialelor
. Sinteza pe cale fizică
Sinteza pe cale chimică
Sinteza pe cale biologică
Sinteza nanoparticulelor de Ag din bacterii
Sinteza nanoparticulelor de Ag din fungi (ciuperci)
Sinteza nanoparticulelor din plante
Sinteze ale nanoparticulelor de argint
Caracterizarea nanoparticulelor
Proprietăți optice
Proprietăți antibacteriene
Proprietăți fizice
Dimensiuni
Formă și cristalinitate
Suprafață
Stabilitatea
Chimia suprafeței și funcționalizare nanoparticulelor
Efectele antimicrobiene ale nanoparticulelor de argint
Efectele antibacteriene
Efectele antifungice
Efectele antivirale
APLICAȚII ALE NANOPARTICULELOR DE ARGINT
Utilizarea nanoparticulelor în domeniul medical
Utilizarea nanoparticulelor în domeniul farmaceutic
Utilizarea nanoparticulelor în domeniul stomatologic
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea aerului
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea apei
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea apelor subterane și a apelor uzate
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru picturi antimicrobiene cu nanoparticule de argint încorporate
Utilizarea nanoparticulelor de argint pe hârtie antimicrobiană de împachetat pentru păstrarea hranei
Teste in vitro și in vivo
Teste în vitro
Teste in vivo
Perspective de viitor pentru utilizarea nanoparticulelor de argint
PARTE EXPERIMENTALA
MATERIALE UTILIZATE
4.1. Grâul
4.2 Grâul spelta
4.3 Secara
4.4 Orz
4.5 Ovãz
ECHIPAMENTE DE CERCETARE UTILIZATE
Spectrometrie IR cu transformata Fourier
Difracție de raze X
Microscopie
Microscopie electronică de baleiaj ambiental (SEM)
Microscopie de forță atomică (AFM)
Metoda termogravimetrică
Calorimetrie diferențială cu baleiaj (DSC) – (Differential Scanning Calorimetry)
Încercări mecanice la tracțiune
Analiză elementală
Spectroscopie de fluorescență de raze X
[anonimizat] – NIR
Difuzie dinamică a luminii (DLS)
pH-metrul pentru măsurarea acidității
Spectrometrie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP – AES)
Cromatografie de lichide de inalta performanta
REZULTATE EXPERIMENTALE ORIGINALE
6.1 Investigații compoziționale ale cerealelor
6.2 Analiza extracte apoase din tãrâțe de grâu, tãrâțe de grâu spelta, tãrâțe de orz, tãrâțe de ovãz, tãrâțe de secarã prin tehnica FTIR si RAMAN
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de grâu
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de grâu spelta
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de orz
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de ovãz
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de secarã
Obținerea de extracte din cereale si adãugare de AgNO3
Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de grâu cu AgNO3
Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul tãrâțe de grâu spelta cu AgNO3
Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de orz cu AgNO3
Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de ovãz cu AgNO3
Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de secarã cu AgNO3
[anonimizat] AgNO3
SEM – EDS – extract grâu și AgNO3
SEM – EDS – extract grâu spelta și AgNO3
SEM- EDS – extract orz și AgNO3
SEM – EDS – extract ovãz și AgNO3
SEM – EDS – extract secarã și AgNO3
Evaluarea activitații antimicrobiene a AgNO3 asupra extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã
Evaluarea bacterianã a extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã
Evaluarea bacterianã a extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã cu AgNO3
Determinarea vitaminelor din taratele de grau și taratele de grau spelta prin tehnica HPLC
Prepararea plasturilor cu tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
CONCLUZII GENERALE
CONTRIBUTII PERSONALE SI PERSPECTIVE DE VIITOR
Contributii personale
Perspective de viitor
BIBLIOGRAFIE
Mulțumiri
La final de activitate stiințifică, mă simt onorată să adresez cuvinte de mulțumire sinceră doamnei Prof. dr. chim. Rodica Mariana Ion, în calitate de conducător științific pentru permanenta sa îndrumare, sprijinire și încurajare de-a lungul perioadei de pregătire a doctoratului și de elaborare a tezei.
În egală măsură, doresc să îi mulțumesc domnei Prof. dr. ing. Lavinia Buruleanu, cea care m-a introdus în lumea cercetarii și m-a sprijinit în mod constant pe toată perioada studiilor doctorale.
Mulțumesc tuturor membrilor comisiei de doctorat, doamnei prof. univ. dr. Tanta Setnesc, domnei prof. dr. ing. Lavinia Buruleanu și domnului prof. dr. ing. Marin Cornel pentru răbdarea cu care au analizat fiecare referat precum și pentru sugestiile acordate.
Țin sã mulțumesc distinsei doamne prof. dr. ing. Maria Iordan pentru sfaturile și încurajãrile de pe tot parcursul doctoratului.
Mulțumesc doamnei conf. dr. ing. Elena Bãrãscu pentru realizarea studiilor microbiologice aferente tezei de doctorat.
Cu această ocazie țin sa mulțumesc tuturor profesorilor de la departamentul de Industrie Alimentara din cadrul Universitãții Valahia Târgoviște, care mi-au dãruit din cunoștințele dumnealor și care mi-au îndreptat pașii spre domeniul cercetării științifice.
Nu în ultimul rând doresc să mulțumesc familiei mele, în mod special soțului meu, pentru înțelegerea și sprijinul moral acordat în această perioadă.
Introducere
Nanomaterialul..este un..material cu..proprietăți particulare..datorate..structurii..sale nanometrice. Proprietățile deosebite..se datorează…caracterului..unidimensional al..structurii. Acest tip de material..se obține, printr-o..nanotehnologie.
Fizicianul..Richard Feynman, premiul..NOBEL pentru fizică în 1965, este considat fondatorul acestei discipline. El a afirmat în fața..Societății Americane..de fizică la 29 decembrie 1959 că există destul…spațiu în jos « There is Plenty of Room at the Bottom ».
Nanotehnologia..este ansamblul de tehnici care vizează producerea, manipularea și utilizarea..obiectelor și materialelor la..scară nanometrică (10-9 nm) mai precis..cu dimensiuni situate între 1 și 100 nanometri. Este..vorba de manipulare directă a moleculelor și atomilor Unele din principalele instrumente de manipulare directă a acestor paticule sunt microscopul cu efect tunnel și cel cu forță atomică cu care..se pot deplasa atomi unul câte unul (1).
Având în vedere evoluția, designul, sinteza și manipularea structurii particulelor, cu dimensiuni cuprinse între 1-100 nm, dezvoltarea nano-tehnologiilor a deschis noi frontiere fundamentale ale aplicabilității, incluzând sinteza materialelor la scară nano-, exploatarea și utilizarea proprietăților fizico-chimice și..optoelectronice. Nanotehnologiile..devin din ce în ce mai importante..în diferite domenii, cum ar fi: sănătate, protecția mediului, cosmetică, alimentație, electronică, mecanică, energetică, aerospațial, medicamente, opto-electronică, catalizatori, emițători de lumină, tranzistori,..reproducere de materiale grafice, dispozitiv..optice neliniare,..aplicații foto-electrochimice etc..
Înainte de..anii 1980, interesul științific și practic al..nanoparticulelor de argint (Ag) s-a datorat posibilității..folosirii acestora ca suport de dispersie pentru consolidarea semnalelor moleculelor organice în spectroscopia Raman. De asemenea, agenții..antibacterieni (ex. Colargol) pe bază de Ag colloidal..s-au dovedit a fi foarte eficienți în medicină.
Studiile fundamentale..puse în practică în anii 1980-1990 au arătat..că nanoparticulele de Ag dețin o combinație rară..de proprietăți, proprietăți..optice unice asociate cu rezonanța plasmonilor de suprafață, suprafețe..bine dezvoltate, activitate catalitică, capacitate..electrică bună a dublului..strat electric etc.. Din aceste motive, nanoparticulele..servesc drept..material în dezvoltarea noii generații de..componente electronice, optice și a dispozitivelor senzoriale. În ultimii 20 de ani, trendul..realizării miniaturizărilor și necesitatea modernizării..proceselor tehnologice au condus..la apariția de publicații..științifice dedicate..sintezelor și proprietăților nano-particulelor de Ag. În prezent, sinteza..lor reprezintă o ramură foarte..activă de dezvoltare a chimiei..coloidale.
In acest context teza prezenta si-a propus urmatoarele obiective;
valorificarea componentelor active din cereal și în special din tãrâțele acestora,
caracterizarea prin metode specifice a vitaminelor și mineralelor din cereale și tãrâțe,
sinteza fitochimica a argintului în prezența extractelor de cereale și tãrâțe,
specific ingineriei materialelor, a nanoparticulelor de argint, extinderea gamei de aplicații a nanoparticulelor de argint sintetizate fotochimic în domeniul dermatologiei și alimentație.
Teza prezentã este structuratã pe șapte capitole.
În capitolul 1. este descrisã o scurtã prezentare a nanomaterialelor și nanoparticulelor de argint.
Capitolul 2 intitulat, Noțiuni generale despre material sunt descrise metode de sintezã a nanoparticulelor de argint, caracterizarea nanoparticulelor de argint și efectele antimicrobiene ale nanoparticulelor de argint.
Capitolul 3 începe prin precizarea utilizarii nanoparticulelor de argint în diferite domenii (medical, farmaceutic, stomatologic, dezinfectarea apei, picturi antimicrobiene, în domeniul alimentar prin impregnarea nanoparticulelor de argint în hârtie pentru împachetarea hranei). Un subcapitol important sunt teste ,, in vivo’’ si ,,in vitro’’. Ultimul subcapitol al acestui capitol se referã la perspectivele de viitor ale nanoparticuleor de argint.
Capitolul 4 , Materiale folosite. Ĩn acest capitol sunt descrise cerealele utilizate în vederea realizãrii tezei și anume: grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã.
Capitolul 5. Echipamente de cercetare utilizate. Ĩn acest capitol sunt descries aparatele folosite la realizarea experimentelor.
Capitolul 6. Rezultate originale. Ĩn acest capitol sunt prezentate investigațiile compoziționale ale cerealelor studiate, analiza extractelor apoase din tãrâțele cerealelor, analiza extractelor de cereale și adãugarea de AgNO3. Ĩntr-un subcapitol sunt prezentate imaginile SEM-EDS pentru extractele de cereale cu AgNO3. Un alt subcapitol cu o importanțã deosebitã este acela în care se prezintã determinarea vitaminelor din tãrâțele de grâu și tãrâțele de grâu spelta prin tehnica HPLC.
Capitolul 7 . Contribuții originale. Ĩn acest capitol sunt descrise perspective de viitor și direcțile în care se pot continua cercetãrile acestei teme.Teza este însotitã și de lista de lucrãri științifice realizate în timpul doctoratului.
NOȚIUNI GENERALE DESPRE MATERIALE
2.1 NANOMATERIALE DE ARGINT
2.1.1 Introducere
Nanomaterialele sunt substanțe chimice sau materiale ale căror particule au cel puțin o dimensiune între 1 și 100 de nanometri (nm). (1) Datorită faptului că, la același volum, suprafața specifică este mai mare, nanomaterialele pot avea caracteristici diferite de cele ale aceluiași material fără structură nanometrică. Prin urmare, proprietățile fizico-chimice ale nanomaterialelor pot diferi de cele ale substanțelor sau particulelor cu dimensiuni mai mari.(2).
Aceste proprietățile deosebite se datorează caracterului unidimensional al structurii acestora. Un asemenea tip de material se obține, de regulă, printr-o nanotehnologie (3).
Nanotehnologia este ansamblul de tehnici care vizează producerea, manipularea și utilizarea obiectelor și materialelor la scară nanometrică (10-9 nm) mai precis cu dimensiuni situate între 1 și 100 nanometri. Este vorba de manipulare directă a moleculelor și atomilor Unele din principalele instrumente de manipulare directă a acestor paticule sunt microscopul cu efect tunnel și cel cu fortă atomică cu care se pot deplasa atomi unul câte unul (4).
Nanotehnologia se extinde rapid. Pe piața europeană există deja numeroase produse care conțin nanomateriale (de exemplu, baterii, straturi de acoperire, îmbrăcăminte cu proprietăți antibacteriene, cosmetice, produse alimentare). Nanomaterialele oferă diverse posibilități tehnice și comerciale, însă pot genera riscuri pentru mediu și pot provoca motive de îngrijorare cu privire la sănătatea și securitatea oamenilor și a animalelor (5).
Având în vedere evoluția, designul, sinteza și manipularea structurii particulelor, cu dimensiuni cuprinse între 1-100 nm, dezvoltarea nano-tehnologiilor a deschis noi frontiere fundamentale ale aplicabilității, incluzând sinteza materialelor la scară nano-, exploatarea și utilizarea proprietăților fizico-chimice și optoelectronice. Nanotehnologiile devin din ce în ce mai importante în diferite domenii, cum ar fi: sănătate, protecția mediului, cosmetică, alimentație, electronică, mecanică, energetică, aerospațial, medicamente, opto-electronică, catalizatori, emițători de lumină, tranzistori, reproducere de materiale grafice, dispozitive optice neliniare, aplicații foto-electrochimice etc. (7).
Înainte de anii 1980, interesul științific și practic al nanoparticulelor de argint (Ag) s-a datorat posibilității folosirii acestora ca suport de dispersie pentru consolidarea semnalelor moleculelor organice în spectroscopia Raman (8, 9). De asemenea, agenții antibacterieni (ex. Colargol) pe bază de Ag coloidal s-au dovedit a fi foarte eficienți în medicină.
Studiile fundamentale puse în practică în anii 1980-1990 au arătat că nanoparticulele de Ag dețin o combinație rară de proprietăți, proprietăți optice unice asociate cu rezonanța plasmonilor de suprafață, suprafețe bine dezvoltate, activitate catalitică, capacitate electrică bună a dublului strat electric etc. (10). Din aceste motive, nanoparticulele servesc drept material în dezvoltarea noii generații de componente electronice, optice și a dispozitivelor senzoriale. În ultimii 20 de ani, trendul realizării miniaturizărilor și necesitatea modernizării proceselor tehnologice au condus la apariția de publicații științifice dedicate sintezelor și proprietăților nano-particulelor de Ag. În prezent, sinteza lor reprezintă o ramură foarte activă de dezvoltare a chimiei coloidale (11).
Deși nanoparticulele de Ag au proprietății optice excelente și dețin abilitatea unică de a amplifica semnalele în spectroscopia de fluorescență și spectroscopia Raman (12, 13, 14), particulele de aur (Au) au aplicații științifice și practice pe scară mai largă datorită rigidității și a sintezei lor mai simple (15). Pe de altă parte, nanoparticulele de Ag nestabilizate într-un mod adecvat suferă o oxidare rapidă și o ușoară agregare în soluție, ceea ce complică utilizarea in domeniul senzorilor și al instrumentelor optice. Ag este mai reactiv decât Au, iar ca o consecință, trebuie elaborate în primul rând metodele de sinteză și de stabilizare a nanoparticulelor cu distribuție îngustă a dimen-siunilor. Bine-cunoscuta problemă a cuplării sintezei nanoparticulelor cu prepararea unui modificator de suprafață corespunzător este un obstacol de neînvins în producția și stabilizarea nanomaterialelor și a aplicațiilor lor ulterioare (16).
Proprietățile unice ale nanoparticulelor de argint au atras atenția multor industrii, în special a celor în care un efect antiseptic este deosebit de dorit. Aceasta se aplică produselor alimentare, textilelor, construcțiilor, medicamentelor, cosmetologiei, farmaciei și altor ramuri ale industriei (17, 18). Nanoparticulele de argint sunt de asemenea utilizate în industria energetică (19) și în biomedicină, în care acționează ca receptori în etichetarea materialelor biologice (20). In figura 1. se ilustrează utilizarea cea mai frecventă a nanoparticulelor de argint în diferite zone.
Figura 1. Categorii de produse care conțin nanoparticule de argint (21)
2.1.2. Metode de obținere a nanomaterialelor
2.1.2.1. Sinteza pe cale fizică
Cele mai importante abordări fizice includ procesele de evaporare-condensare și ablație laser. Numeroase nanoparticule de metal cum ar fi: Ag, Au, sulfitul de cadmiu (Cd) și fulerenele au fost sintetizate în prealabil folosind aceste procese. Absența solventului din învelișurile de material și uniformitatea distribuției nanoparticulelor sunt avantajele sintezei fizice în comparație cu procesul chimic. Sinteza fizică a nanoparticulelor de Ag folosind cuptorul tubular la presiune atmosferică are câteva dezavantaje. De exemplu, cuptorul tubular ocupă un spațiu mare, consumă energie multă încălzind temperatura din mediul apropiat sursei material și necesită destul timp pentru atingerea stabilității termice. În plus, un cuptor tubular tipic necesită putere de consum mare (de câțiva KW) și un timp de preîncălzire de câteva zeci de minute pentru a atinge o temperatură optima (22).
S-a demonstrat că nanoparticulele de Ag ar putea fi sintetizate cu ajutorul unui mic cuptor ceramic cu sursă locală de încălzire. Vaporii pot răci cu o rată corespunzător de rapidă, deoarece gradientul de temperatură din vecinătatea suprafeței cuptorului este foarte abrupt în comparație cu cel al cuptorului tubular. Aceasta face posibil formarea de nanoparticule mici în concentrații mari.
Această metodă fizică poate fi utilă ca un generator de nanoparticule pentru experimentele de durată ale studiilor referitoare la inhalarea toxicității și ca un dispozitiv de calibrare pentru echipamentul de măsurare a nanoparticulelor (23).
Nanoparticulele de Ag ar putea fi sintetizate prin ablația cu laser a materialelor metalice, în soluție. Eficiența ablației și caracteristicile nanoparticulelor de Ag produse depind de mulți factori, cum ar fi: lungimea de undă a laserului ce influențează sarcina metalică, durata pulsațiilor laserului (în regim de femto-, pico-, nanosecunde), fluxul laserului, timpul de ablație și eficacitatea mediului lichid, în absența sau în prezența tensidelor. Un avantaj important al tehnicii ablației laser, comparativ cu alte metode, este evidențiat prin absența reactivilor chimici din soluții. De aceea, metalele coloidale pure și necontaminate pentru aplicațiile viitoare se pot prepara pe baza acestei tehnici. Nanosferoizii (20-50 nm) au fost sintetizați prin ablația laser (în apă) cu pulsații laser în femto-secunde la 800 nm. Eficacitatea formării și mărimea particulelor coloidale au fost comparate cu particulele coloidale obținute prin pulsații laser la nanosecunde. S-a descoperit că eficiența ablației la femto-secunde în apă a fost mai mică față de cea în aer, în timp ce, în cazul pulsațiilor la nanosecunde, eficiența ablației este similară și în cazul apei și în cazul aerului (24).
2.1.2.2. Sinteza pe cale chimică
Cea mai întâlnită abordare pentru sintetizarea de nanoparticule de Ag este reducerea chimică cu agenți reducători organici sau anorganici. În general, diferiți agenți reducători cum ar fi citratul de sodiu, bromhidrura de sodiu (NaBH4), hidrogenul elementar, procesul poliolic, reactivii Tollens, N,N-dimetilformamida (DMF) și polietilenglicolul (PEG) se folosesc pentru reducerea ionilor de Ag în soluții apoase sau neapoase. Agenții reducători menționați mai sus reduc ionii de Ag (Ag+) și conduc la formarea argintului metalic (Ag0), care este urmat de aglomerarea în cluster oligomeric (22). Acești clusteri, în final, conduc la formarea particulelor de Ag coloidal. Este important să se folosească agenți de protecție pentru a stabiliza nanoparticulele dispersate în timpul preparării nanoparticulelor de metal și pentru a proteja nanoparticule care pot fi absorbite sau prinse pe suprafețele nano-particulelor, evitând aglomerarea. Prezența tensidelor ce cuprind grupari functionale (tioli, amine și alcooli) pentru a interacționa cu suprafețele particulelor pot stabiliza creșterea particulelor, le pot proteja de la sedimentare, aglomerare sau pot împiedica pierderea proprietăților de suprafață. Compușii polimerici (polivinilalcool, polivinil-pirolidonă, polietilenglicol, acid polimetacrilic și polimetilmetacrilat) au fost declarați ca fiind agenți de protecție foarte eficienți în procesul de stabilizare a nanoparticulelor (24).
Nanoparticulele uniforme și cu mărime controlată pot fi sintetizate folosind tehnicile de micro-emulsie. Prepararea nanoparticulelor în sisteme organice apoase bifazice se bazează pe separarea spațială (inițială) a reactanților (metalul precursor și agentul de reducere) în două faze nemiscibile. Interfața dintre cele două lichide și intensitatea interfazei de transport între cele două faze care este mediată de o sare cuaternară de alchil-amoniu, afectează rata interacțiilor dintre precursorii metalici și agenții de reducere. Clusterii metalici formați la interfață sunt stabilizați datorită suprafeței lor învelită cu molecule stabilizatoare, având loc în mediul apos nepolar, iar acesta fiind transferat în mediul organic de transportatorul interfazic. Cel mai mare dezavantaj al acestei metode este folosirea solvenților organici foarte periculoși. Cantitățile mari de tenside și de solvenți organici trebuie separați și îndepărtați de produsul final (25).
O metodă de sinteză simplă și eficientă ar fi fotoreducerea UV-inițiat, aceasta se folosește la sinteza nanoparticulelor de Ag în prezența citratului de Na, a polivinilpirolidonei, a acidului poliacrilic și a colagenului. De exemplu, Huang și Yang au obținut nanoparticule de argint prin fotoreducerea azotatului de argint în substanța substantelor anorganice (Na+0.7 [Si8 Mg5.5 Li0.3 H4 O24]-0.7) stratificate pe care le-au folosit ca agent de stabilizare împotriva agregării nanoparticulelor. Proprietățile nanoparticulelor obținute au fost studiate in funcție de timp a iradierii cu UV. Distribuția bimodală granulometrică și nano-particulele cu o mărime relativ mare au fost obținute după ce au fost iradiate UV în 3 ore. Iradiațiile suplimentare au condus la dezintegrarea nanoparticulelor în mărimi mai mici cu un mod unic de distribuție până când s-a obținut o dimensiune relativ stabilă și de sciziune (26).
Prin metoda electrochimică este posibilă controlarea mărimii particulei prin ajustarea parametrilor electrolizei. Acest procedeu îmbunătățește omogenitatea nanoparticulelor de Ag prin schimbarea compoziției soluției electrolite.
Nanoparticulele de Ag pot fi sintetizate folosind o varietate de metode de iradiere. Iradierea laser a unei soluții de sare de Ag (aq) și tenside poate produce nanoparticule de Ag cu formă bine definită și distribuție granulometrica (27).
Sinteza asistată cu microunde este o altă metodă promițătoare pentru nanoparticulele de Ag. S-a raportat faptul că nanoparticulele de Ag pot fi sintetizate prin această metodă implicând carboximetilceluloza de sodiu ca agent reducător și stabiliztor. Mărimea particulelor rezultante depinde de concentrația de carboximetilceluloză de sodiu și concentrația nitratului de argint. Nanoparticulele produse sunt uniforme și stabile (la temperatura camerei, timp de 2 luni fără să aibă vreo schimbare vizibilă). Producerea de nanoparticule de Ag în prezența granulelor de platină (Pt), polivinilpirolidină și etilenglicol au fost, de asemenea, raportate. În plus, amidonul a fost introdus ca un șablon și ca agent de reducere pentru sinteza nanoparticulelor de Ag cu dimensiunea medie de 12 nm, folosind metoda asistată cu microunde. Funcțiile amidonului (șablon) previn agregarea nanoparticulelor de Ag deja produse (28).
Prin metoda polizaharidelor, nanoparticulele de Ag sunt preparate folosind apa ca un solvent ecologic, iar polizaharidele ca un agent reducător /protector. De exemplu, sinteza nanoparticulelor de Ag a fost dusă la bun sfârșit cu ajutorul amidonului ca agent protector și b-D-glucoza ca agent reducător într-un sistem ușor încălzit. Interacțiile de legătură între amidon și nanoparticulele produse sunt slabe și ar putea fi reversibile la temperaturi înalte, permițând separarea nanoparticulelor sintetizate (29).
O metodă de sinteză recentă este reprezentată de un proces direct și simplu, metoda Tollens. Este o metodă de sinteză pentru nanoparticulele de Ag cu mărime controlată. Această tehnică de sinteză include reducerea Ag(NH3)2+ (reactiv Tollens) cu o aldehidă. In procedura modificată, ionii de Ag sunt reduși de zaharide în prezența amoniacului, rezultând pelicule de nanoparticule de Ag (50-200 nm), argint coloidal (20-50 nm) și nanoparticule de diferite forme(30).
Prin această metodă, concentrația amoniacului și natura agenților de reducere joacă un rol important în controlul dimensiunilor și al morfologiei nanoparticulelor. S-a descoperit că din cea mai mică concentrație de amoniac s-a obținut cea mai mică dimensiune. Glucoza și cu cea mai mică concentrație de amoniac (5 mM) au fost identificate în cea mai mică particulă cu mărimea de aproximativ 57 nm cu o absorbanță intensă maximă a suprafeței plasmonilor la 420 nm. O creștere a concentrației amoniacului de la 0,005 M la 0,2 M, a condus la o creștere simultană a dimensiunilor particulelor și la polidispersare (31). Nanoparticulele de Ag cu dimensiuni controlate au fost sintetizate prin reducerea reactivului [Ag(NH3)2]+ cu glucoza, galactoza, maltoza și lactoza. Sinteza nano-particulelor de Ag a fost efectuată la diferite concentrații de amoniac (0,005-0,20 M) și la un pH bazic (11,5-13) rezultând particule de dimensiuni cuprinse între 25-450 nm. Dimensiunea particulei se mărește odată cu mărirea cantității de amoniac. Datorită modificării structurii agentului de reducere (mono si dizaharide) și a pH-ului (particulele obținute la pH=12,5 sunt mai mari decât cele obținute la 11,5) se modifică mărimea particulei, polidispersitatea scade odată cu pH-ul. Nanoparticulele produse au fost stabilizate și protejate de polisorbat 80 (C64H124O26), lauril sulfat de sodiu /dodecil sulfat de sodiu (SDS, NaC12H25SO4), polivinilpirolidona (PVP 360) (32).
Nanoparticulele de Ag , Au, Pt, Pd (paladiu) se pot produce la temperatura camerei ca un rezultat al simplei combinări a ionilor metalici corespun-zători cu polioxometalații reduși (agenți de reducere, agenți de stabilizare) (33).
2.1.2.3. Sinteza pe cale biologică
În ultimii ani, dezvoltarea metodelor eficiente ale chimiei durabile implicând reducători naturali și agenți de stabilizare pentru prepararea nanoparticulelor de Ag cu forma și mărimea dorită, au devenit o preocupare majoră a cercetătorilor. Metodele biologice pot fi folosite pentru sintetizarea nanoparticulelor de Ag fără a folosi nici un fel de substanțe scumpe, dăunătoare și toxice. Bioreducerea ionilor metalici prin combinații ale biomoleculelor găsite în extractele din anumite organisme (enzime /proteine, aminoacizi, polizaharide și vitamine). S-au efectuat multe studii referitoare la sinteza nanoparticulelor de Ag folosind cu succes organisme (microorganisme și sisteme biologice). Spre exemplu s-a demonstrat sinteza bioreductivă a nanoparticulelor de argint folosind F. Oxysporum (34).
2.1.2.3.1. Sinteza nanoparticulelor de Ag din bacterii
Pot fi sintetizate nanoparticule de Ag foarte stabile (40 nm) prin bioreducerea ionilor de Ag (aq) cu ajutorul unei culturi de bacterii supernatante nepatogene, Bacillus licheniformis. Pe deasupra, nanocristalele de Ag bine dispersate (50 nm) au fost sintetizate folosind această bacterie. Saifuddin și echipa sa, au descoperit o noua metodă pentru sinteza nanoparticulelor.(35) Această abordare se realizează prin combinarea unor culturi supranatante (B. Subtilis) cu metoda iradierii cu microunde în apă. Aceștia au descris biosinteza extracelulară a nanoparticulelor de Ag, utilizând supernatanții B. Subtilis, dar în loc să crească viteza de reacție și să reducă agregarea nanoparticulelor, ei au folosit radiația cu microunde, care ajută la încălzirea uniformă în jurul nanoparticulelor (36).
2.1.2.3.2. Sinteza nanoparticulelor de Ag din fungi (ciuperci)
Nanoparticulele de Ag (5-50 nm) pot fi sintetizate extracelular folosind Fusarium oxysporum, fără vreo evidență a floculării particulelor chiar după o lună de la reacție. Stabilitatea pe termen lung a soluției pe care o dau nanoparticulele se poate datora stabilizării nanoparticulelor de Ag de către proteine. Morfologia nanoparticulelor variază odată cu forma, în general, sunt sferice și ocazional pot fi observate la micrografie și forme triunghiulare (37).
Nanoparticule de Ag stabile pot fi obținute folosind Aspergillus flavus. Aceste nanoparticule sunt stabile în apă mai bine de 3 luni fără nici o agregare semnificativă datorită liantului de suprafață al materialelor stabilizate secretate de fungi. Biosinteza extracelulară a nanoparticulelor de Ag la care s-a folosit Aspergillus fumigatus (ciuperci saprofite omniprezente) a fost investigată în 2006 de Bhainsa și D’souza.(38) Rezultatul dat de microscopul TEM (Tramsmission Electron Microscopes) a expus nanoparticulele de Ag bine dispersate și cu mărimi variabile, majoritatea având formă sferică și doar câteva cu formă triunghiulară. Comparativ cu biosinteza intra-celulară a nanoparticulelor, sinteza extra-celulară ar putea fi recunoscută ca fiind o metodă simplă dar și profitabilă datorită etapei secundare a bioprocesului. Aceasta se referă la partea în care masa de celule din etapa I ajunge să satisfacă cerințele de calitate și puritate ale biomasei (39).
2.1.2.3.3. Sinteza nanoparticulelor din plante
Extractul de Camellia sinensis (ceai verde) a fost folosit ca un agent reducător și stabilizator pentru biosinteza nanoparticulelor de Ag în soluții apoase și în condițiile mediului ambiant (40). S-a observat că atunci când cantitatea de extract C. Sinensis a crescut, nanoparticulele rezultate erau relativ mai mari, late și mai sferice. Biomoleculele de tipul acizilor fenolici (ex: cafeina, teofilina) prezente în extractul de C. Sinensis sunt responsabile pentru formarea și stabilizarea nanoparticulelor de argint (41). Extractele din frunzele ceaiului negru sunt de asemenea folosite în producerea nanoparticulelor de Ag, nanoparticule sunt stabile și au forme diferite (sfere, trapezoide, prisme, tije). Polifenolii și flavonoidele par a fi responsabile pentru biosintezele acestor nanoparticule (42).
2.1.2.4. Sinteze ale nanoparticulelor de argint
Nanoparticulele de argint pot fi sintetizate prin diferite metode: biologice, chimice, electro-chimice, radiații-γ, fotochimice, prin ablație laser etc. Cea mai cunoscută metodă este obținerea coloizilor de Ag prin reducerea chimică a sărurilor de argint cu ajutorul citratului de sodiu (C6H5O7Na3) sau a borohidrurii de sodiu (NaBH4). Această metodă este simplă, dar trebuie să fie efectuată cu mare grijă pentru a obține coloizi reproductibili și stabili. Mărimea particulei este influențată de: temperatura soluției, concentrația sărurilor metalice, agentul reducător și durata reacției (44,45)
Nanoparticulele de argint sunt preparate prin metoda reducerii chimice. Toate soluțiile sunt preparate în apă distilată.
Metoda A: 50 ml de azotat de argint (AgNO3) soluție 0,001 M se încălzesc până la fierbere utilizând plita cu agitator magnetic. Peste soluția de azotat de argint se adaugă, picătură cu picătură, 5 ml de 1 % citrat trisodic, sub agitare continuă. Soluția se încălzește până când virajul culorii este evident (brun-gălbui). Apoi se scoate de pe dispozitivul de încălzire și se agită până când se răcește, ajungând aproape de temperatura camerei (44).
Mecanismul reacției:
4Ag+ + C6H5O7Na3 + 2H2O → 4Ag0 + C6H5O7H3 + 3Na+ + H+ + O2↑ (45)
Metoda B (46,47): Într-un pahar Erlenmayer, prevăzut cu dispozitiv de agitare, în care se află 30 ml de borohidrură de sodiu 0,002 M (NaBH4), se introduce o bară magnetică. Paharul este pus într-o baie de gheață. Se amestecă și se răcește lichidul aproximativ 20 de minute. Sub agitare continuă, se picură 2 ml de AgNO3 0,001 M peste soluția NaBH4 cu aproximativ 1 picătură pe secundă. Agitarea se oprește de îndată ce s-a adăugat tot AgNO3. Un strat de anioni borohidrură absorbiți pe suprafața nanoparticulelor păstrează nanoparticulele separate.
Mecanismul este următorul:
AgNO3 + NaBH4 → Ag0 + ½ H2 + ½ B2H6 +NaNO3 (48)
Se transferă o mică porțiune de soluție într-o eprubetă, adăugarea câtorva picături de clorură de sodiu (NaCl) 1,5 M, face ca suspensia să se îngălbenească (datorită absorbției la 386 nm), apoi capătă culoarea cenușie îndată ce nanoparticulele au agregat. Într-o altă eprubetă se transferă o altă porțiune de soluție și se adaugă o picătură de polivinilpirolidonă 0,3 % (polividonă, PVP). Adăugarea unei cantități mici de PVP va preveni agregarea, deci adăugarea soluției de NaCl nu are nici un efect asupra culorii suspensiei (48).
2.1.3. Caracterizarea nanoparticulelor
2.1.3.1. Proprietăți Optice
Una din proprietățile nanoparticulelor de Ag este utilizarea acestora ca un component funcțional în diferite produse și senzori. Nanoparticulele de Ag sunt extraordinar de eficiente în absorbția și difuzia luminii spre deosebire de alți pigmenți sau vopsele; culoarea depinzând de mărimea și forma particulelor. Interacția puternică a nanoparticulelor de Ag cu lumina are loc datorită conducției electronice de la suprafața metalului sub influența unor oscilații excitate de lumină la lungimile de undă specificate (prezentată în fig.2) (49).
Figura 2. Influența asupra nanoparticulelor de Ag (50)
Cunoscută sub numele de rezonanța plasmonilor de suprafață (RPS), această rezonanță rezultă din proprietățile neobișnuite de absorbție și difuzie ale luminii.
De fapt, nanoparticulele de Ag pot avea o extincție eficientă (difuzie+absorbție) cu secțiunile transversale chiar de 10 ori mai mari decât secțiunile transversale fizice. Difuzia puternică a secțiunii transversale permite ablațiilor sub 100 nm să poată fi vizualizate cu un microscop convențional (Zeiss). Când nanoparticulele de Ag sunt iluminate la 60 nm cu o lumină albastra, ele apar ca niște punctulețe albastre strălucitoare pe un fundal negru (fig.3).
Figura 3. Nanoparticule de Ag iluminate cu lumină albastrã (51)
Lumina albastră se datorează peak-urilor la 450 nm în RPS (rezonanta plasmonilor de suprafață). O proprietate unică a nanoparticulelor sferice de Ag este că aceste lungimi de undă ale peak-urilor în RPS se pot schimba de la 400 nm (lumină violet) la 530 nm (lumină verde) prin schimbarea mărimii particulei și indexului de refracție în apropierea suprafeței particulei. Chiar și cele mai mari schimburi ale lungimii de undă ale peak-urilor din RPS în afara regiunii IR a spectrului electromagnetic pot fi realizate prin producerea de nanoparticule sub formă de plăci sau tije (52).
2.1.3.2. Proprietăți antibacteriene
Proprietățile antibacteriene ale Ag metalic sunt cunoscute încă din timpurile străvechi. În concentrații mici, Ag este sigur pentru celulele umane, dar letal pentru majoritatea bacteriilor și virusurilor de aceea este folosit ca dezinfectant al apei, al mâncării din viața de zi cu zi și un controlor al infecțiilor în medicină (53).
Până astăzi, proprietățile antimicrobiene și antivirale ale nanoparticulelor de Ag au fost amănunțit studiate (54-60). Este puțin probabil ca microorganismele să dobândească rezistentă la Ag prin mutații, deoarece ionii de Ag atacă un număr mare de proteine dintr-o celulă (61.62). Această proprietate valoroasă a devenit din ce în ce mai importantă datorită creșterii numărului de specii de bacterii patogenice care sunt rezistente la antibioticele cu spectru îngust (63).
Proprietățile bactericide ale Ag metalic sunt asociate cu oxidarea lentă și eliberarea de ioni de Ag+ în mediu; prin urmare, sună promițător să se folosească medicamente cu nano-Ag ca o clasă specială de agenți biocizi. Datorită suprafeței bine dezvoltate, nanoparticulele oferă efecte anti-bacteriene puternice, care asigură contactul maxim cu mediul. De asemenea, ele sunt suficient de mici și capabile să penetreze membrana celulară pentru a afecta procesul intracelular din interior.
2.1.3.3. Proprietăți fizice
2.1.3.3.1. Dimensiuni
Proprietățile unice ale nanoparticulelor se datorează dimensiunilor mici. Indiferent de constituenții chimici, toate nanoparticulele au rapoartele de suprafață volumice relativ mari (vezi tabelul 1) (64).
Tabelul 1. Rapoartele suprafață/volum în funcție de diametrele nanoparticulelor
Natura suprafeței domină multitudinea de proprietăți fizice cum ar fi solubilitatea si stabilitatea.
Pentru aplicațiile catalitice sunt importante rapoartele dintre suprafața și volumul nano-particulelor. Proprietățile reale ale Ag sunt diferite la scară nano, de exemplu, din rezonanța plasmonică a nanoparticulelor de Ag sferice rezultă abilitatea particulei de a împrăștia lumina vizibilă (65).
2.1.3.3.2. Formă și cristalinitate
Nanoparticulele pot avea diferite mărimi și forme, acestea depinzând de metoda prin care au fost obținute. Sferele, tijele, firele, plăcile de Ag pot fi sintetizate prin diferite metode. Formele tipice anizotrope rezultă în prezența unui polimer stabilizator ce se leagă preferențial la una din fețele cristalului și rezultă într-o singură direcție a sa, dezvoltându-se mai rapid decât altele. Cu toate acestea, chiar și nanoparticulele de Ag “sferice” pot avea o gamă largă de forme și mărimi, așa cum sunt prezentate în fig.4 (66).
Figura 4. Nanoparticule de Ag sferice (67)
2.1.3.3.3. Suprafață
În soluție, moleculele se asociază cu suprafața nanoparticulelor, iar aceste molecule legate de suprafață stabilesc un strat dublu de sarcină care previne agregarea nanoparticulelor. NanoXact și nanoparticulele de argint Biopure sunt acoperite cu citrat, acid tanic, sau PVP, ale căror formule sunt (68):
Citrat Acid tanic PVP
Citratul se asociază slab cu suprafața nanoparticulelor. Acesta este adesea folosit deoarece ca agent slab de plafonare asigură stabilitatea pe termen lung și este ușor de deplasat de o serie de alte molecule, inclusiv tioli, amine, polimeri, anticorpi și proteine.
Acidul tanic este un ligant multidentat care poate fi înlocuit cu mai multe molecule care conțin tiol. Acidul tanic este adesea folosit ca un agent de plafonare în aplicații unde sunt necesare concentrații ridicate ale particulelor (69).
Polivinilpirolidona (PVP) este un polimer care se leagă puternic de suprafața nanoparticulelor de argint. Acesta oferă o stabilitate mai mare decât agenții de plafonare (citratul sau acidul tanic), dar este mult mai dificil de înlocuit (deplasat) (70).
Suprafața nanoparticulelor este dinamică și este puternic influențată de mediul local. Condițiile diferite vor afecta particulele în moduri diferite. Cataliza saturată cu sare va prăbuși stratul dublu și va produce agregarea nanoparticulelor. Proteinele și alte biomolecule se vor asocia adesea și se vor stabiliza cu particulele. Atunci când se lucrează cu nanoparticule trebuie să se anticipeze schimbările la suprafață. De exemplu, atunci când nanoparticulele urmează să fie adăugate în soluțiile utilizate “in vitro” și experimentele in vivo, cel mai bine este de a expune particulele la o soluție de sare care conține componente proteice, apoi să se adauge sare pentru a aduce soluția până la condiții izotonice. Proteina se leagă de suprafața particulelor, iar suspensia rămâne stabilă. Dacă nano-particulele se adaugă direct într-o soluție tampon, particulele pot agrega înainte să aibă loc stabilizarea proteinei (71).
2.1.3.3.4. Stabilitatea
Prevenirea agregării nanoparticulelor poate fi foarte dificilă în funcție de aplicație. Nanoparticulele fie au sarcina stabilizată fie sunt steric stabilizate. Pentru particule cu sarcina stabilizată, potențialul zeta reprezintă o măsură de stabilitate a particulei. De obicei, nanoparticulele cu potențial zeta mai mare sau mai mic de 20 mV prezintă forțe de respingere electrostatică suficiente pentru a rămâne stabile în soluție. Cu toate acestea, este important să se țină cont de faptul că suprafața leagă moleculele pe nanosferele monodispersate și neaglomerate, numite NanoXact. Acestea sunt distribuite de nanoComposix, concentrația argintului fiind de 0,02 mg/ml, iar particulele sunt disponibile cu diametre cuprinse între 5 nm și 100 nm împreuna cu citrat, acid tanic și suprafețe PVP (72).
Nanoparticulele de argint (Biopure) sunt ușor de deplasat, iar potențialul zeta este foarte receptiv la alte molecule sau la alți contaminanți din soluție. Vârful nespălat al unei pipete poate introduce suficientă materie capabilă să deplaseze moleculele legate ionic (stabilizate) și să destabi-lizeze particulele. Nanoparticulele de argint sunt sensibile la lumină (în special, ultraviolete) și ar trebui să fie stocate la întuneric. Soluțiile puternic acide sau bazice, pot crește viteza de dizolvare a nanoparticulelor într-o formă ionică care poate placa părțile laterale ale containerului sau le pot redepozita deasupra nanoparticulelor deja existente, schimbând diametrul mediu și distribuția dimensiunilor (73).
Datorită proprietăților optice unice ale nanoparticulelor de argint, stabilitatea particulei poate fi urmărită cu exactitate în spectroscopia UV-Vizibil (proprietățile optice).
2.1.3.3.5. Chimia suprafeței și funcționalizarea nanoparticulelor
Nanoparticulele de argint pot fi funcționalizate cu o gamă largă de materiale. Polimerii, cum ar fi polivinilpirolidona (PVP) și acidul tanic sunt frecvent utilizați ca agenți de plafonare pentru aplicații ale materialelor din/cu nanoparticule de Ag. Nanoparticulele de Ag utilizate în aplicațiile biologice sunt, de obicei, acoperite cu polietilenglicol (PEG), albumină serică bovină (ASB), sau numeroase alte proteine, peptide, și oligonucleotide(74). Particulele pot fi funcționalizate cu molecule care „întorc” sarcina de suprafață a nanoparticulelor. Astfel, dacă sarcina suprafeței nanoparticulelor este încărcată negativ, particulele funcționalizate o întorc la încărcare pozitivă. Particulele pot fi funcționalizate pentru a asigura grupe reactive (de exemplu: amino-, carboxil-) pentru o îmbinare ulterioară. Dioxidul de siliciu, oxidul de aluminiu și dioxidul de titan cu o grosime precisă și controlată pot fi folosite pentru a îngloba particulele, pentru a modifica proprietățile optice, sau pentru a încorpora un strat fluorescent (75).
Efectele antimicrobiene ale nanoparticulelor de argint
Efectele antibacteriene
S-a demonstrat că nanoparticulele de argint sunt un biocid eficient împotriva unui spectru larg de bacterii, incluzând atât bacterii gram-negative, cât și bacterii gram-pozitive, printre care sunt multe tulpini cu un grad de virulență foarte ridicat. Morones și echipa au utilizat diferite tipuri de bacterii gram-negative pentru a testa activitățile antibacteriene a nanoparticulelor de argint în domeniul 1-100 nm (76). S-a raportat că activitatea antibacteriană a nanoparticulelor de argint împotriva bacteriilor gram-negative s-a împărțit în trei pași:
nanoparticulele cu dimensiuni de 1-10 nm se atașează de suprafața membranei celulare și perturbă drastic funcțiile normale ale acesteia, cum ar fi permeabilitatea și respirația;
aceste nanoparticule sunt capabile să penetreze în interiorul bacteriei și să provoace deteriorări ulterioare prin posibila interacțiune cu compușii conținând sulf și fosfor, cum ar fi AND-ul;
nanoparticulele eliberează ioni de argint, care vor contribui în plus la efectul bactericid al nanoparticulelor de argint.
Într-un alt studiu, Shrivastava și echipa au descris eficiența antibacteriană a nanoparticulelor de argint cu dimensiuni de 10-15nm, având o stabilitate crescută, împotriva unor tulpini bacteriene non-rezistente și rezistente la medicamente. S-a concluzionat că efectul antibacterian este dependent de doză și este mai pronunțat împotriva bacteriilor gram-negative, decât în cazul bacteriilor gram-pozitive; de asemenea, acest efect antibacterian este independent de dobândirea rezistenței la antibiotice. S-a sugerat, de asemenea, că mecanismul principal prin care nanoparticulele de argint și-au manifestat proprietățile antibacteriene a fost prin ancorarea de și penetrarea peretelui celular al bacteriei și prin modularea semnalizării celulare (77).
Într-un studiu comparativ asupra efectului nanoparticulelor de argint de diferite forme, Pal și echipa au demonstrat că nanoparticulele de argint interacționează diferit, în funcție de formă, cu E. coli. Astfel, nanoparticulele de argint triunghiulare trunchiate au prezentat activitatea biocidă cea mi ridicată, comparativ cu nanoparticulele de formă sferică și bastonaș și cu argintul ionic (78).
Mecanisme cu efect toxic al nanomaterialelor asupra microorganismelor
In literatura de specialitate se pot găsi două ipoteze principale care explică efectele toxice ale nanoparticulelor asupra organismelor vii (79). Prima ipoteză conform căreia activitățile dăunătoare ale nanoparticulelor se datorează eliberării ionilor metalici (79,80). A doua afirmă că toxicitatea este indusă de formarea ROS (specii reactive de oxigen). Radicalii liberi rezultați sunt capabili să deterioreze orice componente ale celulei și să inițieze producția unui număr tot mai mare de specii reactive de oxigen (81).
De exemplu, radicalii liberi generați sunt capabili să oxideze legăturile duble ale acizilor grași din membranele celulare, ceea ce duce la creșterea permeabilității membranelor, iar permeabilitatea crescută contribuie la stresul osmotic (82). ROS poate inhiba, de asemenea, activitatea enzimelor prin legarea lor și schimbarea helixului ADN, ceea ce poate duce la moartea celulelor. Formarea unor cantități mai mari de specii reactive de oxigen este indusă de suprafața mai mare a nanoparticulelor în comparație cu analogii lor mai mari (82). Nanomaterialele pot, de asemenea, deteriora membrana celulară, pot oxida proteinele, pot fi genotoxice și pot interfera cu conducerea energiei (81).
Echilibrarea riscurilor și beneficiilor nanomaterialelor este esențială pentru realizarea de studii sigure și responsabile despre dezvoltarea lor. Cercetările privind toxicitatea nanomaterialelor au rămas în urma dorinței de utilizare comercială (83). Există o nevoie urgentă de standardizare a evaluării de siguranță a nanomaterialelor, ceea ce ar facilita evaluarea expunerii la nanomateriale și a riscurilor generate de utilizarea acestora. Scopul unei astfel de acțiuni este o asimilare sigură a nanotehnologiei în societate.
Organismele vii sunt expuse bacteriilor, virusurilor și ciupercilor. Nanoparticulele de argint, datorită proprietăților lor unice, sunt văzute ca lider în lupta împotriva activității microbiene patogene. Argintul are un efect puternic de încetinire a activității lor. În comparație cu forma solidă a argintului, suprafața crescută a nanoparticulelor de argint este caracteristică responsabilă pentru comportamentul lor în această privință (84). Acest lucru duce la un contact mai bun cu microorganisme și o activitate biocidă mai eficientă (85). Nanoparticulele de argint sunt eficiente împotriva unui spectru larg de bacterii Gram-negative și Gram-pozitive, inclusiv unele tulpini rezistente la antibiotice (86). Grupul de bacterii Gram-negative, împotriva cărora a fost confirmată activitatea biocidă a nanoparticulelor de argint, include: Acinetobacter (87), Escherichia (88), Pseudomonas (89) și Salmonella (90). Acțiunea eficientă a nanoparticulelor de argint a fost, de asemenea, raportată împotriva bacteriilor Gram-pozitive: Bacillus (91), Enterococcus (92), Listeria (93), Staphylococcus (94) și Streptococcus (95). Studii recente au arătat că utilizarea nanoparticulelor de argint în combinație cu anumite antibiotice precum penicilina G, amoxicilina, eritromicina, clindamicina și vancomicina, creează un efect sinergic în lupta împotriva Escherichia coli și Staphylococcus aureus (96). Cercetările au arătat că nanoparticulele de argint pot fi, de asemenea, o armă eficientă în lupta împotriva virușilor (97) prin inhibarea replicării acestora. Activitatea lor a fost confirmată chiar împotriva virusului HIV-1 (98) și virusului gripal (99).
Eficiența proceselor care duc la distrugerea virusurilor depind strict de forma și dimensiunea nanoparticulelor (98). Nanoparticulele de argint nu sunt, de asemenea, indiferente pentru anumiți ciuperci.
Efectele antifungice
Fungii sunt din ce în ce mai recunoscuți ca fiind agenții patogeni majoritari în cazul pacienților aflați în stare critică, în special în cazul infecțiilor fungice nosocomiale. Deși activitatea antibacteriană a nanoparticulelor de argint este bine cunoscută, activitatea antifungică nu a fost încă studiată în mod adecvat.
Studiile au arătat că sunt un agent eficient și cu acțiune rapidă care distruge diferite tipuri de ciuperci precum Aspergillus (100), Candida (101) și Saccharomyces (86).
Mecanismul activității nanoparticulelor de argint împotriva ciupercilor nu este descris în mod specific, deși se știe că nanoparticulele de argint prezintă activitate biocidă împotriva unor tulpini precum Candida albicans, Candida tropicalis, Saccharomyces cerevisiae și Aspergillus fumigatus (102). Lee și colab. a publicat o comparație a activității antifungice a nanoparticulelor de argint la o concentrație de 60 mg dm-3, precum și a altor agenți antimicrobieni. Tratamentul a fost îndreptat împotriva tulpinilor fungice selectate. O comparație a rezultatelor referitoare la concentrațiile minime de agenți care inhibă creșterea fungilor în 80% (IC80%) este prezentată în Fig. 5 (103).
Figura 5. Comparație a rezultatelor referitoare la concentrațiile minime de agenți
care inhibă creșterea fungilor (104)
Echipa de cercetare a confirmat posibilitatea distrugerii membranei celulare a drojdiei, ceea ce a fost indicat prin faptul că nanoparticulele de argint au putut să pătrundă în interiorul celulei. Consecința imediată a pătrunderii nanoparticulelor de argint în celula fungică este scurgerea ionilor și a altor compuși, cum ar fi glucoza și trehaloza. Trehalose previne inactivarea și denaturarea proteinelor, care pot fi cauzate de modificările de temperatură sau de efectele agenților de oxidare. În același timp, potențialul electric din interiorul membranei este perturbat, iar ciuperca nu este capabilă să crească normal (104).
Efectele antivirale
S-a dovedit că nanoparticulele de argint sunt eficiente împotriva microorganismelor, incluzând bacteriile și fungii, după cum s-a menționat anterior. Totuși, activitatea antivirală a nanoparticulelor de argint este încă în curs de investigație.
O problemă importantă este activitatea nanoparticulelor de argint împotriva virușilor. Elechiguerra et al. a prezentat un posibil mecanism de activitate antivirală a nanoparticulelor de argint împotriva HIV-1 (98). Pentru a explica mai bine mecanismul de distrugere a virusurilor prin nanoparticule de argint, structura HIV-1 este prezentată mai întâi aici: Stratul exterior al virusului HIV-1 este acoperit cu o coajă lipidică, cu file glicoproteine. Ele constau din două tipuri de subunități: subunitatea glicoproteină (gp120) și subunitatea transmembranară (gp41). Trebuie menționat că subunitatea de glicoproteină este cea mai proeminentă parte a virusului, deci este foarte accesibilă la factorii potențiali de atac (107). S-a constatat că subunitățile gp120 au nouă punți disulfide în structura lor. Aceste legături S ‒ S pot fi rupte și utilizate pentru crearea de noi conexiuni. Leonard și colab. au sugerat că este foarte probabil ca nanoparticulele de argint să se combine cu sulful prezent în subunitățile gp120 (108). S-a constatat că argintul se leagă de HIV-1 prin interacțiunea cu sulful prezent în podurile disulfidice (107,108). Trebuie menționat că geometria virusului HIV-1 limitează posibilitățile de legare a nanoparticulelor de argint. Dimensiunea ideală a nanoparticulelor de argint legate este de 14 nm. Atunci când dimensiunea nanoparticulelor de argint este semnificativ diferită de cea a modelului, rezistența legăturii este mult mai mică. Esența mecanismului de dezactivare a virusului este introducerea nanoparticulelor de argint care leagă selectiv subunitatea gp120, ceea ce duce la blocarea conectivității virusului cu celula „gazdă” (98). De asemenea, s-au efectuat studii asupra activității nanoparticulelor de argint împotriva virusului gripal. În acest caz, mecanismul este similar. Acoperirea virusului gripal este alcătuită din două straturi lipidice din care se subunifică glicoproteina (HA – hemagglutinină și NA – neuraminidaza) (109). Hemagglutinina este responsabilă de combinarea virusului cu celula „gazdă”.
Structura HA conține, de asemenea, punți de disulfură. Tendința naturală a argintului de a se conecta cu sulful, sugerează că nanoparticulele de argint sunt capabile să blocheze punctul de atașare de celulele sănătoase prin conectarea la subunitatea HA (110).
3. APLICATII ALE NANOPARTICULELOR DE ARGINT
În ultimele decenii, un interes extraordinar și eforturi substanțiale de cercetare au fost direcționate către evaluarea și reevaluarea biomedicală a nanoparticulelor metalice derivate din metale nobile, cum ar fi argintul și aurul, datorită proprietăților lor chimice, biologice și fizice specifice și autentice (111,112). În special, o atenție impresionantă a fost orientată către evaluarea referitoare la biomedicină a nanoparticulelor de argint (AgNPs), care au atras prima dată atenția la nivel mondial ca agenți antimicrobieni neconvenționali (113, 114, 115). Chiar dacă există informații limitate cu privire la toxicitatea și comportamentul biologic in vivo al AgNPs, aceste nanostructuri au fost utilizate timp îndelungat ca agenți antibacterieni in domediul medical (116, 117 ), produse cosmetice (118 , 119), depozitarea alimentelor (120 , 121), acoperiri textile (122, 123) și unele aplicații de mediu (124, 125, 126). AgNPs sunt o clasă de materiale cu dimensiuni zero, cu morfologii distinctive, având o dimensiune cuprinsă între 1 nm și 100 nm (127).
Nanoparticulele de Ag prezintă interes deoarece dețin o combinație rară de proprietăți (mărimea și forma depinzând de proprietățile optice, electrice și magnetice) care se regăsesc in aplicabilitățile antimicrobiene, materiale cu biosensor, fibre compozite, materiale criogenice superconductoare, produse cosmetice și componente electronice (128).
3.1 Utilizarea nanoparticulelor în domeniul medical
Nanoparticulele de argint au atras un interes imens în domeniul biomedical, datorită proprietăților lor atractive și unice legate de nano, inclusiv a eficienței antimicrobiene intrinseci ridicate și a naturii nontoxice. Printre multiplele aplicații ale AgNPs în acest domeniu particular, atenția și eforturile au fost îndreptate în ultima vreme către implicațiile lor în pansarea rănilor și pentru imbracamintea de protecție (129, 130).
Unele aspecte esențiale legate de caracteristicile antimicrobiene specifice ale AgNPs implică proprietățile lor fizice și chimice, care includ menținerea dimensiunii la nano-scara a AgNPs, îmbunătățirea dispersiei și stabilității acestora și evitarea agregării (131). Există multe studii care au demonstrat experimental că activitatea anti-patogenă a AgNPs este mai bună decât cea prezentată de ionii de argint (132).
O preocupare majoră a sistemului de sănătate la nivel mondial este reprezentată de fenomenul alarmant al apariției microorganismelor patogene rezistente la medicamente. Prin urmare, AgNPs reprezintă un potential candidat pentru dezvoltarea de nanomateriale compatibile și eficiente pentru aplicații antimicrobien (133). Datorită efectelor lor bactericide mari, atât împotriva bacteriilor Gram-negative și Gram-pozitive, cât și a proprietăților lor fizico-chimice, AgNP-urile sunt cele mai utilizate nanoparticule metalice în aplicațiile antimicrobiene moderne (134). Diferite studii au raportat că AgNPs interacționează cu membrana bacteriană și penetrează celula, producând astfel o perturbare drastică în ceea ce privește funcția celulară corespunzătoare, deteriorarea structurală și moartea celulelor (135).
Funcționalizarea antimicrobiană a suprafețelor cateterelor din plastic
Cateterele venoase au fost descrise în primul rând de Niederhuber în 1982; de atunci, aceste dispozitive au devenit instrumente medicale foarte utilizate in domeniul medical (136). Cataterele sunt utilizate în mod normal pentru a oferi acces la administrarea intravenoasă de lichide, și sprijin nutrițional la pacienții bolnavi critici (137). Totuși, aceste dispozitive medicale sunt, de asemenea, o sursă considerabilă de infecții dobândite de spital (138) și sunt considerate o categorie specifică de risc ridicat de dispozitive susceptibile la contaminarea microbiană (139).
Pentru a induce efecte antibacteriene asupra materialelor și dispozitivelor relevante din punct de vedere clinic, AgNPs au fost examinate pe larg pentru modificarea suprafețelor unidimensionale și bidimensionale (140), cum ar fi țesăturile de bumbac (141, 142), fibrele naturale și artificiale (143, 144, 145), pelicule subțiri de polimer (147, 148) și pansamente pentru rani (149, 150).
În studiile recente, a fost prezentat rolul cateterelor acoperite cu AgNP ca dispozitive non-toxice cu efecte preventive împotriva complicațiilor legate de infecție (150, 151).
Cateterele acoperite cu argint au prezentat o activitate antimicrobiană semnificativă in vitro și a prevenit formarea biofilmului în ceea ce privește factorii patogeni (E. coli, Enterococcus, S. aureus, stafilococi, P. aeruginosa și C. albicans); majoritatea dintre acești germeni patogeni erau implicați în infecții legate de cateter. Aceste catetere sunt non-toxice și sunt capabile să elibereze argint în mod susținut la locul implantării. Datorită proprietăților lor antimicrobiene dovedite, aceste catetere pot fi utile pentru reducerea riscului complicațiilor infecțioase în cazul pacienților care necesită aceste catetere (152, 153, 154).
Gel antimicrobian pentru utilizare locală
Nanoparticulele de argint au fost utilizate și pentru tratarea plăgilor arse. Pentru aceasta s-a fabricat un gel conținând nanoparticule de argint. Spectrul antibacterian al acestui gel s-a dovedit a fi comparabil cu cel al unei formule comerciale cu sulfadiazină de argint, chiar dacă la o concentrație de 30 de ori mai mică de argint (155). Studiile au arătat că nanoparticulele de argint s-au localizat în mitocondrii și au o valoare IC50 de 251ug/ml. Apoi s-a descoperit că nanoparticulele de argint au indus apoptoza la concentrații de 250ug/ml, ceea ce ar putea favoriza vindecarea rănilor fără a lăsa cicatrice (156). Studiile de toxicitate dermică acută făcute pe șobolani au dovedit siguranța gelului pentru aplicarea locală. Aceste rezultate arată clar că nanoparticulele de argint ar putea oferi o alternativă mai sigură la agenții antimicrobieni convenționali în forma unei formule antimicrobiene pentru aplicare locală (157).
Tesături impregnate cu argint pentru îmbrăcăminte clinică
Contaminarea progresivă a îmbrăcăminții clinice cu un amestec de bacterii de la cel care o poartă și din mediul înconjurător este un fapt care se petrece în mod obișnuit. În plus, bacteriile, cum ar fi Enterococcus și Staphylococcus spp. Pot supraviețui pentru mai mult de 90 de zile pe îmbrăcămintea clinică purtată de personalul din clinici și îmbrăcămintea chirurgicală poate fi contaminată cu bacterii chiar atunci când este proaspăt splăată (158). În plus, aceste bacterii pot fi transferate de pe îmbrăcămintea asistentelor pe lenjeria de pat a pacienților și bacteriile care s-au dezvoltat pe îmbrăcămintea chirurgicală preoperator s-au izolat ulterior de la nivelul rănilor chirurgicale; de aici rolul îmbrăcăminții clinice în epidemiologia infecțiilor bacteriene nosocomiale. Freeman și echipa au investigat efectul impregnării argintului pe îmbrăcămintea chirurgicală asupra contaminării bacteriene de suprafață în timpul utilizării într-un spital veterinar. S-a descoperit că bureții chirurgicali impregnați cu argint au redus semnificativ coloniile de bacterii, comparativ cu bureții din poliester/bumbac. Rezultatele au arătat că impregnarea cu argint este eficientă în reducerea contaminării bacteriene a bureților, în timpul utilizării într-un spital veterinar (159).
3.2 Utilizarea nanoparticulelor în domeniul farmaceutic
Efectele nanoparticulelor de Ag recent sintetizate au fost investigate pe microorganisme bazându-se pe permeabilitatea pielii și cito-toxicitatea în keratinocite umane sub iradiere UV.
Nanoparticulele de Ag s-au dovedit a fi foarte stabile, demonstrând eficacitate suficientă de conservare împotriva bacteriilor și a ciupercilor mixte, acestea nepenetrând pielea umană normală. Nanoparticulele de Ag par să fie adecvate pentru utilizarea lor drept conservant în produsele cosmetice (160).
3.3 Utilizarea nanoparticulelor în domeniul stomatologic
Argintul a fost folosit timp de secole în îngrijirea orală și a obținut atenție la nivel mondial în secolul 19, fiind o componentă majoră in solutiile dentare utilizate pentru restaurarea dinților (161). AgNPs au fost, de asemenea, utilizate în diferite domenii ale stomatologiei, cum ar fi proteze dentare, stomatologie de restaurare și endodontie și implantologie (162). Datorită proprietăților lor unice fezabile pentru diferite domenii de interes real în societatea modernă, nanoparticulele de argint păstrează un loc proeminent în biomedicina de restaurare, regenerare și multifuncțională legate de nanomaterial (163, 164).
Microbii ce dau naștere infecțiilor bucale de tipul candidozei ar putea fi distruși de nanoparticulele de argint produse în laborator. Cercetătorii au studiat acțiunea nanoparticulelor de argint prezente în apa de gură și pe fațetele de ceramică, acestea având potențial preventiv asupra infecțiilor cauzate de Candida. (165). Aceasta apare în special la persoanele tinere cât și la cele în vârstă și la persoanele cu un sistem imunitar slăbit. Cercetătorii implicați în acest studiu au adăugat nanoparticule de diferite dimensiuni și în diferite cantități în biofilme artificiale orale. Aceștia au constatat că au eficiență indiferent de dimensiunea particulelor (166). Având în vedere incidența infecțiilor date de Candida Albicans, nanoparticulele de argint par a fi o nouă metodă de tratament cu potențial crescut, deoarece ele sunt relativ stabile în mediul lichid. Nanoparticulele de argint vor putea fi utilizate în componența apelor de gură (167).
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea aerului
Bioaerosolii sunt particule de origine biologică din aer, incluzând viruși, bacterii, fungi, care sunt capabile să provoace boli infecțioase, alergice sau toxice. S-a descoperit să bioaerosolii din aerul din încăperi se acumulează în cantități mari pe filtrele sistemelor de încălzire, ventilare și condiționare a aerului (168). Pentru a reduce creșterea microbiană în filtrele de aer s-a propus și s-a dezvoltat integrarea nanoparticulelor de argint. Astfel, s-a studiat efectul antimicrobian al nanoparticulelor de argint asupra contaminării bacteriene din filtrele de carbon activat. Rezultatele au arătat că filtrele de carbon activat cu depuneri de argint au fost eficiente în înlăturarea bioaerosolilor (169).
Filtre de aer cu polimeri, fabricate din polipropilenă și AgNO3 au fost examinate în ceea ce privește prezența bacteriilor supraviețuitoare. Studiul a dovedit că adăugarea de AgNO3 a fost eficientă pentru oprirea bacteriilor de a coloniza filtrele (170). Prezența compusului antimicrobian AgNO3 în filtrele de aer a provocat o scădere a numărului de bacterii, atât a celor gram-negative, cât și a celor gram-pozitive, din tulpinile de Micrococcus luteus, Micrococcus roseus, B. subtilis, Pseudomonas luteola. Reducerea viabilității bacteriene în cazul filtrelor tratate cu argint a făcut ca tehnologia tratării antimicrobiene a filtrului să fie o necesitate pe viitor (171).
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea apei
Nanoparticulele de argint sunt ideale pentru dezinfecția apei. În acest scop ele pot fi încorporate în materiale de bază și în membrane polimerice pentru a dezinfecta apa contaminată cu bacterii și viruși (172). Astfel, tratamentul cu nanoparticule de argint este foarte important pentru a preveni izbucnirea unor epidemii datorate tratării deficiente a apei potabile. În plus, adăugarea de nanoparticule de argint poate preveni adeziunea bacteriilor și virușilor și formarea biofilmului la nivelul mediilor de filtrare. Majoritatea rezultatelor sugerează că eliberarea de ioni de Ag+ este mecanismul principal care conduce la beneficiile menționate mai sus (173).
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru dezinfectarea apelor subterane și a apelor uzate
S-a evaluat imapctul nanoparticulelor de argint asupra coloniilor de microbi din sistemele de tratare a apelor uzate. S-a descoperit că biofilmul original din apele uzate este foarte rezistent la tratamentul cu nanoparticule de argint (174). Astfel, aplicând nanoparticule de argint cu o concentrație de 200mg/l (200ppm), reducerea biofilmului bacterian a fost nesemnificativă după 24 de ore. Biofilmul poate oferi protecție fizică pentru bacteriile tratate cu nanoparticule de argint și substanțele polimerice extracelulare (EPS) pot juca un rol important în această protecție. Susceptibilitatea la nanoparticulele de argint este diferită pentru fiecare microorganism din biofilmul coloniei microbiene (175).
Studiul a oferit două sugestii:
(1) nanoparticulele de argint ar putea avea impact asupra structurilor din biofilmul coloniilor microbiene în funcție de caracteristicile fiecărei tulpini, de exemplu, abilitatea sa de a produce EPS și rata de creștere, precum și de interacțiunile dintre aceste tulpini (176);
(2) efectele nanoparticulelor de argint asupra celulelor planctonice sunt diferite fță de cele asupra biofilmului din apele uzate. Bacteriile din biofilm tratate ca o cultură pură izolată sunt mult mai sensibile la nanoparticulele de argint, comparativ cu amestecul de bacterii din biofilm (178).
Recent s-a reușit depunerea cu succes a nanoparticulelor de argint pe suport de zeolit, nisip, fibră de sticlă, precum și pe rășini anionice și cationice. S-a testat performanța acestor substraturi ca sistem de filtrare a apei pentru înlăturarea bacteriilor E. coli, S. typhimurium, S. dysenteriae și V. cholerae din apele uzate (179). Rezultatele au arătată eficiența maximă în înlăturarea bacteriilor cu ajutorul filtrului Ag/rășină cationică, cu distrugerea completă (100%) a tuturor bacteriilor vizate și eficiența cea mai scăzută în cazul folosirii filtrului Ag/zeolit, cu o rată de distrugere de doar 8-67%. Acest studiu sugerează că sistemul de filtrare cu substrat de Ag/rășină cationică poate fi utilizat ca un filtru alternativ rentabil pentru dezinfectarea apelor uzate și pentru producția unei surse sigure de apă (180).
Utilizarea nanoparticulelor de argint pentru picturi antimicrobiene cu nanoparticule de argint încorporate
Dezvolatrea unor acoperiri bactericide pentru suprafețe atrage tot mai mult interesul, în vederea protejării sănătății umane și a mediului. Printre acestea, picturile cu nanoparticule de argint încorporate sunt în special de interes, datorită activității lor potențial bactericide. John și echipa a descris modalitatea chimică ecologică de a sintetiza vopsele cu nanoparticule de argint încorporate într-un singur pas, plecând de la vopseaua obișnuită. Astfel, procesul oxidativ natural care are loc prin uscarea uleiurilor, implicând un schimb de radicali liberi, s-a folosit ca mecanism principal pentru reducerea sărurilor metalice și dispersarea nanoparticulelor metalice în mediul uleios, fără utilizarea niciunui agent reducător sau stabilizator extern. Aceste nanoparticule bine dispersate în ulei pot fi utilizate direct pe diferite suprafețe, cum ar fi lemnul, sticla, oțelul și diferiți polimeri. Rezultatele arată că suprafețele acoperite cu vopsele cu nanoparticule au proprietăți antimicrobiene excelente, distrugând atât bacteriile gram-pozitive (S. aureus), cât și cele gram-negative (E. coli) .
Utilizarea nanoparticulelor de argint pe hârtie antimicrobiană de împachetat pentru păstrarea hranei
În plus față de aplicațiile descrise mai sus ale nanoparticulelor de argint ca acoperiri antimicrobiene pentru vopsele, în domeniul biomedical și terapeutic, hârtia acoperită cu nanoparticule de argint ar putea fi utilă pentru a preveni creșterea microbiană pe perioade de timp mai lungi în cazul conservării hranei, asigurând un rezervor pentru eliberarea lentă a ionilor de argint de pe suprafața hârtiei către materialul împachetat, prevenind astfel și creșterea microbiană chiar pe suprafața hârtiei (181). S-a eleaborat o metodă pentru a depune argint coloidal pe suport de hârtie cu ajutorul ultrasunetelor. De asemenea, s-a descoperit că variind concentrațiile precursorilor și timpul de reacție, poate fi controlată grosimea acoperirii cu nanoparticule de argint și, de asemenea, dimensiunea particulei (182). În plus, s-a dovedit că aceste hârtii acoperite cu nanoparticule de argint posedă proprietăți microbicide împotriva bacteriei E. coli gram-negative, precum și împotriva bacteriei gram-pozitive S. aureus (183). Rezultatele au arătat că această hârtie acoperită cu nanoparticule de argint este posibil de utilizat în industria alimentară ca material de împachetare cu o perioadă lungă de valabilitate și cu proprietăți antimicrobiene (184).
Teste în vitro și vivo
Teste în vitro
În general, în testele în vitro mecanismul citotoxicității mediate de nanoparticulele de argint se bazează în principal pe inducția speciilor reactive de oxygen (ROS). În particular, expunerea la nanoparticule de argint a provocat scăderea GSH, niveluri ridicate de ROS, peroxidarea lipidică și exprimarea crescută a genelor responsabile de ROS (185); de asemenea, a condos la deteriorarea AND-ului, la apoptoză și necroză. Astfel, citotoxicitatea și genotoxicitatea nanoparticulelor de argint depind de dimensiune, concentrație și timpul de expunere (186).
Concentrații ale argintului coloidal necesare pentru distrugerea germenilor patogeni in vitro
Aceste concentrații sunt pentru testele efectuate in vitro, adică în eprubetă, fiind astfel doar orientative. În condițiile unui organism biologic, aceste concentrații pot varia, în funcție de cooperarea nanoparticulelor de argint cu sistemul imunitar al organismului gazdă. Așadar, nu înseamnă că pentru a trata infecția internă cu Escherichia coli trebuie să consumăm un argint coloidal cu concentrație de 2,5ppm (mg/l) și nici că trebuie să consumăm o cantitate atât de mare de argint coloidal cât să se obțină o concentrație internă de 2,5 ppm (mg/l). E posibil să fie nevoie de o cantitate mai mare de argint coloidal, dar nu atât cât să se ajungă la concentrația internă de 2,5ppm (mg/l), deoarece intervine și acțiunea sistemului imunitar al organismului gazdă care acționază sinergic cu nanoparticulele de argint coloidal. Pentru aplicații eficiente la nivelul țesuturilor exterioare, cum ar fi epiderma, concentrațiile de argint coloidal este bine să fie ceva mai ridicate decât concentrațiile prezentate mai jos, în funcție de microorganismele care colonizează respectivul țesut (187).
2,5ppm: Shigella boydii
5ppm: Pseudomonas aeruginosa
5ppm: Streptococcus mutans
2,5ppm: Escherichia coli
1,25ppm: Haemophilus influenzae
2,5ppm: Salmonella tyhimurium
5ppm: Salmonella arizona
2,5ppm: Salmonella tyhimurium
2,5ppm: Streptococcus faecalis
5ppm: Streptococcus gordonii
2,5ppm: Enterobacter aerogenes
2,5ppm: Streptococcus pneumoniae
2,5ppm: Klebsiella pneumoniae
1,25ppm: Streptococcus pyogenes
2,5ppm: Enterobacter aerpyogenes
10ppm: Trichomonas vaginalis
10ppm: Candida albicans
16ppm: Helicobacter Pilori
8ppm: Staphilococus Aureus
12,5ppm: Neisseria gonorrhoeae
Teste in vivo
Evaluarea toxicității in vivo se realizează în mod normal pe modele de animale, cum ar fi șoarecii și șobolanul. Metodele de evaluare a toxicității in vivo includ distribuția hematologia, chimia serică și histopatologia. Studiile de biodistribuție examinează calea de localizare a nanoparticulelor către țesut sau organ. Nanoparticulele sunt detectate la animalele ucise sau vii prin intermediul radiomarcelor (188). Eficacitatea nanoparticulelor se realizează prin examinarea excreției și a metabolismului nanoparticulelor în diferite momente de timp după expunere la nanoparticule (189). O altă metodă pentru evaluarea toxicității in vivo este examinarea modificărilor în chimia serică și tipul de celule după expunerea nanoparticulelor (190). Histopatologia celulei, țesutului sau organului după expunere este utilizată pentru a determina nivelul de toxicitate cauzat de o nanoparticula (191). Examenul histopatologic a fost utilizat pentru țesuturile expuse nanoparticulelor, cum ar fi plămânul, ochii, creierul, ficatul, rinichii, inima și splina (192).
Problema cea mai importantă este impactul real al nanoparticulelor de argint asupra sănătății omului și animalelor. Există câteva studii asupra citotoxicității și genotoxicității nanoparticulelor de argint efectuate în acest sens. Datorită dimnsiunilor extrem de mici, nanoparticulele de argint posedă o mare mobilitate în diferite medii șI oamenii sunt expuși ușor pe calea aerului, ingestiei, la nivelul pielii etc. Nanoparticulele de argint pot transloca din locul expus către alte organe vitale și pot pătrunde în celule. În general, sunt destul de puține studii privitoare la toxicitatea in vivo a nanoparticulelor de argint, astfel încât sunt necesare investigații ulterioare în acest domeniu pentru a evalua exact impactul real al nanoparticulelor de argint din produsele comerciale asupra oamenilor și animalelor. Cauzele obișnuite ale toxicității induse de nanoparticulele de argint include stresul oxidativ, deteriorarea AND-ului și apoptoza (193).
Perspective de viitor pentru utilizarea nanoparticulelor de argint
Dezinfectanți puternici pentru controlul și prevenirea infecțiilor microbiene
Datorită proprietăților nanoparticulelor de argint, acestea pot fi utilizate în tratarea bolilor infecțioase și în prevenirea infecțiilor microbiene. În acest sens, s-a demonstrat faptul că nanoparticulele de argint posedă o excelentă activitate de dezinfectare, utilă pentru prevenirea infecțiilor bacteriene gastrointestinale (194). Studiile au eidențiat că nanoparticulele de argint au o activitate antibacteriană sporită și un efect dezinfectant de lungă durată, comparativ cu cloramina (5%). În plus, nanoparticulele de argint au prezentat un efect antibacterian de lungă durată, comparativ cu alți doi dezinfectanți, hipoclorit de sodiu și fenol. Având avantajul unui efect de lungă durată și al unei activități bactericide sporite, nanoparticulele de argint sunt promițătoare pentru tratamentele mediilor contaminate cu bacterii gastrointestinale și cu alți agenți patogeni (195). Activitatea dezinfectantă a nanoparticulelor de argint va deschide calea către o nouă generație de produse dezinfectante pe bază de argint pentru controlul și prevenirea izbucnirii unor boli precum diareea și holera. Totuși, sunt necesare investigații ulterioare care să evalueze eficiența în dezinfectare a produselor pe bază de nanoparticule de argint în cazul contaminărilor de mediu reale (196).
Dezinfectant magnetic pentru tratarea apelor infestate
Nanoparticulele de argint pot fi utilizate în stații de dezinfectare pentru dezinfectarea eficientă a apei potabile. Dezinfectantul magnetic include nanoparticule magnetice de oxid (ex. Fe3O4) drept nucleu și nanoparticule de argint ca acoperire (197). Un fapt important este că aceste nanostructuri nucleu/carcasă pot fi îndepărtate cu succes din mediu cu ajutorul unui câmp magnetic extern, având astfel o posibilitate de a preveni depozitarea necoltrolată a acestor nanostructuri ce prezintă un potențial pericol. Astfel, dezinfectantul nanocompozit poate fi recuperat din apă în vederea reutilizării, cu ajutorul separării magnetice și prin aceasta este evitată contaminarea mediului de către agentul dezinfectant. Nanocompoziții Fe3O4-Ag și Fe3O4-SiO2-Ag posedă un efect antibacterian excelent și o stabilitate sporită împotriva agenților patogeni. Caracteristica principală a dezinfectantului magnetic este eficiența sa împotriva agenților patogeni din apă, utilizând concentrații scăzute de argint, ceea ce îl face economicîn utilizare. Deci, dezinfectantul magnetic poate fi utilizat în dezinfecție și în aplicațiile biomedicale unde se urmărește eliberarea unui agent antimicrobian și apoi îndepărtarea acestuia cu ajutorul unui câmp magnetic exterior (198).
Incorporarea nanoparticulelor de argint în filtre și aplicații în protecția mediului
S-a propus un concept nou în vederea sintetizării unei clase noi de materiale compozite care includ elemente magnetice, site moleculare și proprietățile nanoparticulelor metalice. Aceste materiale multifuncționale au aplicații potențiale precum catalizatori reciclabili, dezinfectanți și sorbenți. Proprietățile magnetice permit separarea eficientă a materialelor compozite din sistemele complexe multifază în vederea regenerării și reciclării, a eliminării în condiții de siguranță a deșeurilor și/sau a recuperării elementelor valoroase (199). Sita moleculară cu zeolit oferă o matrice în care se realizează într-un mod simplu, eficient și economic, nanoparticule stabile de argint cu ajutorul schimbului de ioni și reducerii termice controlate. De asemenea, a fost testată o nouă clasă de zeoliți magnetici compoziți, având nanoparticule de argint drept sorbenți pentru îndepărtarea mercurului. Nanocompozitul are aplicații potențiale drept catalizator, ca dezinfectant bactericid pentru apa din orașe sau sorbent pentru îndepărtarea mercurului din gazele rezultate de la generatoarele cu cărbuni, o problemă presantă de mediu (200). Deci, nanoparticulele de argint încorporate în sisteme compozite pot fi utilizate ca sorbent și catalizator în vederea îndepărtării factorilor poluanți din mediul înconjurător.
Aplicații ale nanoparticulelor de argint în dezinfectare/decontaminare
Soluțiile conținând nanoparticule de argint sunt de interes în aplicațiile pentru dezinfectarea suprafețelor. Metodele de dezinfecție includ pulverizarea, ștergerea, înmuierea în soluții. Soluțiile dezinfectante pe bază de nanoparticule de argint sunt foarte utile pentru decontaminarea suprafețelor, instrumentarului din grădinițe, școli, de la locul de muncă, pentru diferite tipuri de echipament și pentru computere, jucării, tot felul de mobilă, în utilitățile industriale, domestice și publice (201). Aceasta va oferi oportunități pentru dezvoltarea unor produse bazate pe nanoparticule de argint pentru consumatori sau pentru dezinfectarea suprafețelor, cum ar fi pulverizatoare, șervețele de unică folosință pentru dezinfectarea mâinilor și pentru igiena personală zilnică etc (202). Din acest punct de vedere, produsele cu nanoparticule de argint sunt foarte promițătoare în ceea ce privește dezinfectarea suprafețelor din zonele contaminate, produsul putând fi pulverizat pe suprafețe și materiale pentru a inhiba dezvoltarea agenților patogeni și pentru a contribui la sănătatea și siguranța oamenilor (203).
Nanocompozite ecologice pe bază de argint
S-a stabilit faptul că nanoparticulele de argint pot cauza probleme de sănătate și ecotoxicitate într-o manieră dependentă de concentrație și dimensiuni. Pentru a depăși aceste probleme, au fost propuse noi abordări pentru dezvoltarea nanocompoziților pe bază de argint (204). O abordare recentă este de a dezvolta o nanostructură hibridă între nanomateriale pe bază de carbon, cum a fi nanotuburi de carbon sau grafene și nanoparticule de argint. Acești hibrizi cu argint constituie o clasă interesantă de materiale antibacteriene. Prin plasarea nanoparticulelor de argint pe nanomateriale din carbon, toxicitatea nanoparticulelor de argint va fi redusă, ajutând astfel la prevenirea contaminării potențiale a mediului. Este de remarcat că acești nanohibrizi cu argint sunt foarte diferiți de nanoparticulele de argint izolate și dispersate și se pare că interacțiunile puternice dintre nanoparticulele de argint și nanotuburile de carbon sau suprafața grafenelor fac nanoparticulele de argint mai puțin toxice datorită faptului că nu sunt în stare să se eliberezeîn mediu (205). O altă clasă de nanomateriale antibacteriene pe bază de argint este compusă din nanocompoziți anorganic-anorganic și organic-anorganic. Astfel, nanocompozitul pe bază de argint pe suport anorganic (Ag/TiO2) sau cel pe matrice polimerică (Ag/PVA) sunt materiale funcționale avansate compuse din nanoparticule de argint dispersate înăuntrul matricei polimerice și/sau acoperite de polimer/materialul anorganic, formând astfel o structură nucleu/carcasă. Această structură nanocompozită inhibă eficient eliberarea ionilor de argint din nanoparticule, reducând astfel generarea de specii reactive de oxigen și toxicitatea nanoparticulelor de argint. Acest fapt face ca aceste materiale nanocompozite să fie ecologice (206).
PARTE EXPERIMENTALĂ
MATERIALE UTILIZATE
4.1. Cereale (grâu, grâu spelta, secarã, orz, ovãz)
4.1.1 Grâul
Figura 4. Planta de grâu (207)
Grâu este un termen generic care desemnează mai multe specii aparținând genului Triticum. Acestea sunt plante anuale din familia gramineelor (Poaceae), cultivate în aproape întreaga lume. Grâul este cea mai cultivată plantă în lume și a patra cultură mondială ca producție după trestia de zahăr, porumb și orez. Pe locul 2 ca suprafață se află porumbul. În Europa Occidentală și în Orientul Mijlociu, grâul și derivatele sale fac parte din alimentația curentă (207).
Importanța culturii grâului
Grâul este una dintre cele mai importante plante cultivate în lume, având o mare pondere alimentară. Suprafețele întinse ocupate cu grâu, precum și interesul oamenilor privind cultura acestei plante se datorează anumitor factori, și anume: conținutului ridicat al boabelor în hidrați de carbon și proteine, a raportului dintre aceste substanțe, corespunzător cerințelor organismului uman; conservabilității îndelungate a boabelor și faptului că pot fi transportate fără dificultate; plasticității ecologice mari, grânele fiind cultivate în zone cu climate și soluri foarte diferite; precum și a posibilității de mecanizare integrală a culturii (208). După datele FAO, grâul este cultivat în peste o sută de țări, iar prin suprafața care este alocată an de an acestei plante, ocupă primul loc cu un total de 217,2 mil. hectare și o producție medie de 3.009 kg/ha. Din suprafața totală cultivată cu grâu, în Europa se cultivă cca. 26%, cu o producție medie, superioară celei mondiale, de 3.616 kg/ha, date obținute la nivelul anului 2010 (209). Din punct de vedere al situației privind suprafața ocupată, cât și producția medie obținută în țara noastră din anul 2010, suprafața însămânțată a fost de 2.152 mil.ha reprezentând 3,8% din suprafața totală pe care această cultură o ocupă în Europa, cu o producție medie de 2700 kg/ha la nivelul României (210).
Originea și istoricul culturii de grâu
Grâul este originar din Asia de sud-vest. Cele mai vechi dovezi arheologice referitoare la cultivarea grâului au fost descoperite în așa numitul Corn al Abundenței (regiune fertilă în vestul Asiei, care cuprinde teritoriul Siriei, Iordaniei, Turciei, Armeniei și Irakului (de astăzi). Acum aproximativ 9000 de ani, o specie de grâu sălbatică (einkorn, Triticum boeoticum) a fost recoltată și apoi cultivată de către locuitorii acelor meleaguri, fapt confirmat de dovezile arheologice ale agriculturii sedentare din zonă. Aproximativ 1000 de ani mai târziu, o mutație a survenit în cadrul altei specii de grâu, numită emmer (Triticum dicoccoides), rezultând o plantă cu boabele mai mari, care nu se mai puteau împrăștia în bătaia vântului. Deși această plantă nu s-ar fi putut reproduce în sălbăticie, oferea mai multă hrană pentru oameni și astfel a întrecut celelalte specii, devenind primul strămoș al varietăților moderne de grâu (211).
La început, boabele de grâu se pare că erau consumate crude, mai apoi fiind prăjite sau fierte în apă, sau sub formă de turte, făcute din făina grosieră rezultată prin măcinarea lor între două pietre. Grâul se impune ca aliment de bază în cultura occidentală, fiind prezent în mesele zilnice sub formă de pâine, griș, paste făinoase, produse de patiserie, biscuiți, etc.
Cultura grâului nu este la fel de dificilă precum cea a orezului, câmpurile cultivate nu necesită o amenajare specială sau lucrări laborioase de întreținere. Spre deosebire de orez, grâul nu trebuie supus unor operații speciale (decorticare) după recoltare (212).
Compoziția chimicã a bobului de grâu
Compoziția chimicã a bobului de grâu depinde de foarte mulți factori, cei mai importanți fiind : soiul, gradul de maturitate al boabelor, compoziția solului, clima, etc..
Figura 5. Bobul de grâu (213)
Compoziția chimicã a bobului de grâu se referã la principalele componente ale acestuia și anume: umiditate, glucide, substanțe proteice, lipide, substanțe minerale, vitamine și enzime (214).
Substanțele minerale
Bobul de grâu are un conținut de substanțe minerale cuprins între limite largi, 1,42 – 2,24 % raportat la substanța uscatã, cu o valoare medie de 1,92 %.
Substanțele minerale sunt distribuite neuniform în bobul de grâu. Partea anatomica care are cel mai ridicat conținut mineral, este stratul aleuronic.
Ĩn funcție de soi și varietate, conținutul mineral variazã între 4,9 și 20,0 %, valoarea medie fiind de 8,3 %.
Conținutul mineral al bobului prezintã o importanțã deosebitã, dacã avem în vedere faptul cã tipizarea fãinii se face în funcție de conținutul ei în substanțe (214).
Substanțele proteice
Bobul de grâu are un conținut în substanțe proteice care variaza între 9,9 si 17,7 % funcție de soi și varietate, valoarea medie situandu-se la 14,5 %. Ele sunt distribuite neuniform în pãrțile anatomice ale bobului. Cantitatea cea mai mare de substanțe proteice, se gãsesc în endosperm. Endospermul deține 72,1 % din totalul substanțelor proteice, urmeazã în ordine, stratul aleuronic, cu 18,4 % și embrionul cu 6,6 % iar invelișul doar 2,8 %.
Se remarcã diferențe foarte mari între conținutul de proteine ale zonei centrale, 7,4 % și ale celei periferice, aflatã la stratul aleuronic, 16,5 %.
Având în vedere cã STAS-ul impune valori minime ale conținutului de gluten umed, respectiv de proteina, tehnologul morar va trebui sã aibã în vedere acest lucru la formarea sortimentului de fãina.
Substanțele proteice, care se gasesc în bobul de grâu, sunt reprezentate de urmãtoarele grupe: albumine, globulinele, prolaminele, glutelinele (215).
Glucidele
Glucidele reprezintã partea cea mai mare din bobul de grâu, iar componentul de cea mai mare importanțã este amidonul.
Amidonul din grâu se prezintã sub formã de granule de diferite forme : lenticularã, ovoidalã, sferice, alungite, poliedrice.
O serie de cercetãri au pus în evidențã structura internã a granulei de amidon, constituitã dintr-o serie de membrane concentrice, cuprinzând între ele spații. Atât membrana exterioarã, cât și cele interioare, concentrice sunt mai rezistente la atacul enzimatic în comparație cu spațiile interzonale.
Din punct de vedere chimic, glucidele cuprind trei grupe mari : monozaharide, oligozaharide și polizaharide (216).
Lipidele
Lipidele se gãsesc în proporție de 2,2 – 3,1 %, în bobul de grâu. Acestea sunt distribuite neuniform în pãrțile anatomice ale bobului de grâu. Ponderea o deține endospermul cu 45,6 %, datoritã proporției lui mari în bob, urmeazã embrionul cu 26,7 %, stratul aleuronic cu 26,1 %, și învelișurile cu 1,6 %.
Endospermul grâului conține în proporție de aproximativ 70 % fosfolipide și glicolipide, iar 30% o constituie trigliceridele.
Embrionul și invelișurile, conțin în proporție mare trigliceride în componența cãrora intra urmatorii acizi : linoleic, palmitric, linolenic, stearic, palmitic, arahic si miristic.
Ĩn procesele tehnologice de curațire și mãcinare a grâului se inlãturã în cea mai mare masurã, parțile anatomice ale bobului, bogate în lipide, embrionul și stratul aleuronic (217).
Enzimele
Numarul de enzime din bobul de grâu este mare și important. Acestea fac parte din clasele: hidrolaze, transferaze, oxidoreductaze, liaze, sinteraze si izomeraze.
Enzimele reprezintã o clasã de substanțe complexe, de naturã organicã care catalizeazã o serie de reacții biochimice.
Ĩn cereale se gãsesc urmãtoarele grupe de enzime : amilaze, proteaze, lipaze, fosfataze, oxidaze si peroxidase (218).
Vitaminele
Vitaminele din grâu reprezintã o importantã sursã pentru necesitãțile organismului uman.
Ĩn bobul de grâu se gãsesc atât vitamine hidrosolubile : B1, B2, B6, PP, acidul pantotenic, acid folic, biotina, cât și vitamine liposolubile E, K și A. Vitaminele se gãsesc distribuite neuniform în pãrțile anatomice ale bobului de grâu.
Având în vedere distribuția neuniformã a vitaminelor în pãrțile anatomice ale bobului, în funcție de proporția de participare a acestora la formarea fãinurilor, ele se vor gãsi în proporțtii diferite în produsele finite de mãciniș.
Aproape toate vitaminele se elimina odatã cu învelișul, aleuronul și germenele în procesul de mãciniș. Acestea pot fi reținute în mare parte dacã fãina este de extracție mare (220).
Conținutul de vitamine din bobul de grâu (221)
Tabel nr. 2
Grâul spelta
Importanța culturii de grâu spelta
Grâul Spelta (Triticum spelta) numit și alac este stramoșul grâului comun. Acest grâu este alcãtuit dintr-o combinație complexã de vitamine, minerale, carbohidrați, acizi grasi esențiali precum și dintr-un conținut ridicat de albumina și fibre. Are un conținut proteic de 6 ori mai ridicat față de grâul comun, însumând 17–20%, iar conținutul în aminoacizi este de asemenea însemnat (222).
Conține minerale precum Fe, Mg, Ca, P, Se și vitaminele A, B1, B2, E, niacina (vitamina PP). Procentul de seleniu din compoziție este de 7-8 ori mai ridicat comparativ cu alte cereale. Seleniul este important datorită efectului său antioxidant, util în prevenirea cancerului (223).
Grâul Spelta are un efect special de întărire a sistemului nervos și o digestibilitate crescutã. Cauzele acestui efect se aflã atat în proteine, cât și în structura amidonului. Datoritã solvabilitãții lor deosebite în apã, substanțele vitale ale grâului sunt asimilate mai ușor și mai repede ca hrana de cãtre organism. Acest lucru poate explica de ce persoanele slãbite, copiii mici și bolnavii în vârstã pot digera mai bine grâul Spelta. Are un efect regenerator asupra celulelor, mãrind capacitatea acestora și crescand potentialul intelectual. Regimul bazat pe grâul spelta este frecvent aplicat în sanatorii la bolnavii de leucemie, pentru efectul benefic asupra splinei și mãduvei. Ĩn procesul digerãrii lui organismul necesitã o cantitate foarte micã de secreții biliare (224).
Cu ajutorul analizelor fãcute în Germania, de cãtre dr. Kling s-a stabilit deosebiri ale complexelor de proteine între grâul Spelta și tipurile de grâu comun. Astfel, grâul Spelta are un conținut de grãsimi mai mare decât grâul comun; conține Thiocyanat, ceea ce are un efect vitalizant, de stimulare a imunitãții și antiinflamator; are un conținut de vitamine mai ridicat; un conținut mai ridicat de substanțe minerale; un conținut mai mare de L-Tryptophan, precursorul hormonului de buna-dispoziție; un conținut mai mare de acizi grași nesaturați, în deosebi de acid linoleic. Microelemente și substanțe vitale cum ar fi albumine de calitate, hidrocarburi complexe și grãsimi, precum și energie solarã inmagazinatã în concentrație inaltã caracterizeazã aceasta super-cerealã. Despre grâul Spelta se spune ca stimuleaza metabolismul și activitatea rinichilor și produce o dezintoxicare a organismului. Consumatorii lui afirmã cã acesta crește starea de bine și capacitatea de performanțã (225).
Grâul Spelta este un excelent remediu natural pentru ca, fațã de celelalte specii de cereale, are substanțele nutritive optim dozate și echilibrate. Pe baza calitãților lui, grâul Spelta și-a dovedit valoarea în regimuri de tratare ale bolilor degenerative, ale îmbolnãvirilor pielii și mucoaselor și ale tulburãrilor metabolismului și digestiei (226).
Stimulează circulația sanguină, crește aportul de sânge și oxigen la nivel celular. Contribuie la dezvoltarea masei musculare. Este eficace în combaterea infecțiilor cauzate de Candida. La fumători, influențează pozitiv capacitatea fizică și intelectuală, respectiv procesul de regenerare al organismului. Ĩn afarã de acestea, grâul Spelta îmbunatãțește procesul de formare a sângelui și stimuleazã metabolismul la nivelul sistemului nervos. Efectele pozitive ale grâului Spelta sunt cunoscute mai ales în caz de neurodermitã, boalã de piele larg raspanditã, mai ales la copiii mici, la care alergiile la alimente pot fi un factor declanșator al simptomelor. Grâul Spelta este ușor digerabil (adicã în procesul digerãrii lui organismul necesitã o cantitate foarte micã de secreții biliare) și are un efect special “de inseninare” asupra pacientilor depresivi, datoritã conținutului mare de L-Tryptophan (227).
Este recomandat bolnavilor cu sensibilitate fațã de fãina, deoarece structura moleculara a proteinelor din conținutul lui prezintã cea mai mare asemanare cu plasma umanã dintre toate proteinele vegetale. Combinatia particularã de nutrienți oferitã de grâul Spelta poate reprezenta o hrana specialã pentru persoanele ce prezintã migrene, aterosclerozã sau diabet și poate lupta împotriva unor boli de inima și a cancerului (228).
Originea culturii de grâu spelta
Grâul SPELTA (Triticum spelta) este cea mai veche dintre cereale și stramosul grâului comun. Spre deosebire de grâul comun, grâul spelta are un gust deosebit, amintind de cel de nucã (229).
Grâul SPELTA a fost cultivat de vechii egipteni și de celți. El era cunoscut înca de acum 5000 de ani în sud-vestul Asiei, iar în Caucaz se gasește în situri arheologice datate cu cinci pânã la șase mii de ani i. Chr. Ca principalã cerealã pentru pâine, grâul SPELTA a fost lãudat în Vechiul Testament. Ĩn Europa s-a identificat prima data din jurul anului 1900 i. Chr. (230).
Primele observații asupra grâului SPELTA sunt fãcute de Sfânta Hildegard din Bingen și se gãsesc descrise în cartea ei "Physika". Hildegard din Bingen (1098 – 1179), iubitoare a plantelor vindecãtoare și foarte renumitã în spațiul Europei Centrale, a fost o bunã cunoscãtoare a folosirii terapeutice a plantelor, iar indicațiile ei sunt urmate cu succes și în ziua de azi. Ca starețã, ea era raspunzãtoare pentru binele celor ce îi erau încredințați. Nu numai sãnãtatea și vindecarea, ci și starea de bine corporal a maicilor erau importante pentru ea. Ea a notat sistematic efectele vindecãtoare ale grâului spelta, alãturi de observațiile sale despre plantele medicinale. Observațiile facute de Hildegard din Bingen asupra efectelor pozitive ale grâului spelta s-au confirmat pânã în ziua de azi (230).
Compoziția chimica a grâului spelta
Grâul spelta are un conținut proteic de 6 ori mai ridicat față de grâul comun, însumând 17–20%, iar conținutul în aminoacizi este de asemenea însemnat (231).
Conține minerale precum Fe, Mg, Ca, P, Se și vitaminele A, B1, B2, E, niacina (vitamina PP). Procentul de seleniu din compoziție este de 7-8 ori mai ridicat comparativ cu alte cereal (232).
Valori nutriționale medii ale grâului Spelta (233):
Carbohidrați: 62%
Proteine: 12- 20 %
Lipide: 2,8 %
Fibre: 8,8%
Secara
Secara (Secale cereale) aparține grupei cerealelor, existând două varietăți de secară – de vară și de iarnă. Secara se dezvoltă mai bine în zonele cu climă răcoroasă și uscată, adaptându-se mai bine ca grâul la acest climat (234).
Figura 6. Planta de secarã (236)
Importanta culturii de secara
Secara a fost luată în cultură ulterior grâului, orzului și a altor culturi de câmp. Se pare că ea a apărut ca buruiană în grâu, fiind apoi luată în cultură în zonele cu condiții pedoclimatice mai vitrege. In prezent, secara se cultivă în primul rând pentru hrana omului, fiind a doua cereală "panificabilă", după grâu. Secara este o plantă alimentară valoroasă, care reușește în cultură în condiții vitrege grâului, valorificând solurile acide sau cele nisipoase și reușind în zonele cu climă rece și umedă sau în zone secetoase (236).
Din boabele de secară se obține fãina folosită la prepararea pâinii, pentru o bună parte din populația globului. Pâinea de secară este mai neagră decât cea de grâu, însă este „hrănitoare și priitoare sănătății”. Pâinea de secară are gust acrișor, pori foarte fini, iar coaja este mai închisă la culoare decât la cea de grâu. Se utilizează și sistemul de fabricare a pâinii din amestec de faină de grâu și secară (237).
Din fãina de secară și miere de albine se prepară turta dulce, apreciată pentru gustul și acțiunea ei laxativă.
Boabele mãcinate se folosesc ca nutreț concentrat, în același scop, o mare utilizare o au tãrâțele pentru vacile lactante și în hrana porcilor etc., datorită conținutului proteic ridicat (14-15%).
Secara este importantă ca plantă de nutreț sau ca borceag de toamnă (în amestec cu măzărichea de toamnă), dând un furaj care se recoltează timpuriu, utilizat sub formă de masă verde, pășune sau fân (238).
Boabele servesc ca materie primă în industria amidonului, glucozei, alcoolului etc.
În culturi de secară, prin infecție artificială, se obțin scleroți de cornul secarei (Claviceps purpurea), care au utilizări în industria farmaceutică pentru obținerea unor alcaloizi (ergotina, ergotamina, ergotoxina, ergobazina etc.), folosiți la prepararea unor medicamente împotriva hemoragiilor, a unor afecțiuni circulatorii, a migrenelor, tensiunii arteriale etc. Boabele de secară provenite din aceste culturi se folosesc în industria alcoolului (239).
Originea culturii de secarã
Secara are zona de origine mai unitară decât grâul sau orzul, Patria de origina a secarei este Asia de Sud – Vest, Asia Mică și Caucazul, unde cresc diverse forme în flora spontană sau ca buruieni în grâu și orz. O dată cu migrația popoarelor s-a extins în estul și nordul Europei (împreună cu sămânța de grâu), în condiții vitrege de sol șî climă secara s-a adaptat mai bine decât grâul și orzul (240).
Secara cultivată (S. cereale) provine din S. segetale care, la rândul ei, își are originea în. speciile anuale (S. vavilovi și S. silvestre), iar acestea descind din speciile perene, cuprinse în secția Kuprijanovi (241).
Compoziția chimică a boabelor de secarã
Boabele de secară conțin, în medie, 82,0% hidrați de carbon, apã, 13,5% proteine, 1,9% grăsimi, 1,8% substanțe minerale și vitamine (B1, B2, PP).
Părțile componente ale bobului de secară (% din masa bobului) sunt: 18,6% tegumentul plus stratul aleuronic, 77,7% endospermul și 3,7% embrionul. În condiții asemănătoare de vegetație, secara are un conținut mai mic de proteine decât grâul și cu o digestibilitate mai scăzută. Secara este a doua cereală panificabilă (după grâu) pe glob, superioară orzului și ovăzului (242).
Apa
Apa este un element important în pãstrare. Umiditatea secarei nu trebuie sã depãșeascã 14% pentru ca sã se pãstreze în condiții bune timp îndelungat.
Glucidele
Glucidele reprezintã partea cea mai mare a bobului de secarã. Dintre glucide cel mai important component este amidonul. Amidonul se gãsește numai în endosperm și se aflã sub forma unor granule ovale, mai mari decat cele ale bobului de grâu, cu diametrul de 30-35 mm (243).
Conținutul de zaharozã, dextrine, trifructozani este mai mare decât al bobului de grâu.
Bobul de secarã conține în cantitate mare pentozani, substanțe numite mucine sau substanțe gumoase care micșoreazã capacitatea de geliferare a amidonului și activitatea enzimelor amilolitice.
Zaharoza, trifructozanii, pentozanii, celuloza sunt repartizate neuniform în diferite pãrți anatomice ale bobului și se gãsesc în mod deosebit în învelis, în stratul aleuronic, embrion (244).
Proteinele
Proteinele sunt în proporție mai micã decât la grâu. Ĩn bobul de secarã se gãsesc urmãtoarele grupe de protide:
Albuminele se gãsesc în stratul aleuronic sub formã liberã și în embrion sub formã de combinații cu acizii necleici. Conținutul de albuminã al bobului de secarã este mai mare decat la grâu, respectiv 30% la secarã fațã de 10-15% la grâu.
Globulinele sunt repartizate în cea mai mare parte în embrion sub forma de combinații cu aciziii nucleici, în stratul aleuronic și în spermoderma în stare liberã. Globulinele reprezintã 20% din totalul proteinelor.
Prolaminele, dintre care gliadina este cea mai importantã.
Glutelinele, cea mai importanta este glutenina care se gasește în endosperm.
Gliadina și glutenina secarei nu au proprietatea de a forma gluten. Acest aspect este pus pe seama prezentei mucinelor în proportie mare (245).
Lipidele
Lipidele din bobul de secarã au aceeași naturã și repartizare ca în bobul de grâu. Ele reprezintã 1,5-2% din greutatea bobului și 11% din greutatea embrionului. Lipidele simple sunt hidrolizate de catre enzimele lipaze cu formare de acizi grași. Acest fenomen duce la râncezirea boabelor de secara (246).
Substanțele minerale
Substanțele minerale se gãsesc în proporție mai mare la secarã decât la grâu. Bobul întreg are 1,95% substanțe minerale repartizate astfel: în embrion 5,54%, în stratul aleuronic 7,2%, în inveliș 4%, în endosperm 0,65-0,70% (247).
Enzimele
Enzimele în bobul de secarã ca și in cel de grâu sunt repartizate neuniform. se gãsesc în proporție ridicatã în embrion și la periferia endospermului (248) .
Orzul
Orzul (Hordeum vulgare L.) este o specie de plante cerealiere aparținând genului Hordeum care face parte din familia Poaceae (249).
Figura 7. Planta de orz (249)
Importanța culturii de orz
Orzul are o largã arie de raspândire . Este singura cerealã care atinge 70o latitudine nordicã (în Norvegia și în partea europeanã a Federației Ruse).
Se cultivã în Muntii Alpi pânã la 1700 m altitudine, în Caucaz pânã la 2700 m, iar în Tibet pânã de 4700 m. Orzul este o cerealã importantã și pentru regiunile excesiv cãlduroase, cum sunt cele din nordul Africii, ajungând pânã în oazele Saharei.
Ĩn unele țãri europene (Cehia, Slovacia, Germania, Austria, Danemarca, Polonia, Olanda, Belgia s.a.) o largã rãspândire are orzoaica, materie primã de bazã pentru fabricarea berii în aceste țãri. Orzul furajer este predominant în agricultura Danemarcei, Olandei, Franței, Angliei, Germaniei. Se întinde pe mari suprafețe în Asia și pe continentul american (250).
Orzul este utilizat în mod tradițional la fabricarea berilor blonde germane și americane. Orzul este foarte adaptabil și este în mod obișnuit o culturã importantã în zonele temperate și tropicale. El este mai tolerant fațã de salinitatea solurilor decât grâul, Orzul se poate cultiva în condiții care sunt prea reci pentru secarã. Boabele de orz cu tot cu palei sunt numite orz nedecorticat. Dupã ce se îndeparteazã paleia necomestibilã, boabele de orz sunt numite orz decorticat. Ĩn acest stadiu, bobul înca mai are tarațã și germenul, care sunt hranitoare. Orzul decorticat este considerat integral și este un aliment sãnãtos popular. Arpacașul este orz decorticat și prelucrat pentru a se îndeparta tãrâța. El poate fi lustruit, proces numit 'perlare'. Orzul decorticat sau arpacașul pot fi prelucrate pentru a se obține o mare varietate de produse, inclusiv fãina, fulgi asemãnãtori cu fãina de ovãz și crupe. El poate fi malțuit și utilizat la fabricarea de bãuturi alcoolice. Malțul de orz este un ingredient cheie în fabricarea berii și a whisky-ului (251).
Orzul se cultivã pentru boabe care sunt folosite în furajarea animalelor și în industria berii. Valoarea furajerã a boabelor de orz este comparabilã cu valoarea furajerã a boabelor de porumb chiar superioara datoritã conținutului mai mare de proteine.
Ĩn unele regiuni ale globului (marile altitudini populate din Asia și nordul Africii, zone reci sau semiaride unde grâul nu este adaptat), boabele de orz reprezintã principala cereala panificabilã din aceste regiuni. Orzul se folosește în hrana oamenilor și în alte zone unde se cultivã grâul, sub forma de arpacaș și surogat de cafea (252).
Pâinea obținutã din faina de orz are calitați slabe (sfãrâmicioasã, necrescutã, greu digestibilã) datoritã lipsei glutenului se înlocuieste cu pâinea de grâu sau cu pâinea din amestec de fãina de grâu și orz.
Crupele obținute din boabe de orz prin „perlare” se folosesc la prepararea supelor și sosurilor, iar mãcinate fãinã sau floricele se folosesc în hrana sugarilor și la prepararea unor specialitãți de cereale (253).
Prin prelucrarea unor malțuri speciale de orz se obțin: înlocuitori de cafea, diverse preparate din lapte cu malț, fãina din malț pentru îmbunatațirea celei de grâu și în prepararea unor alimente și siropuri de malț pentru obținerea fulgilor de cereale, a dulciurilor, a prafurilor de copt și a unor medicamente (254).
Cariopsele (boabele) de orz se pot folosi ca materie prima în industria alcoolului, dextrinei și a glucozei.
Tãrâțele de orz au o bunã valoare furajerã, contin 126 g proteinã digestibilã și 0,86 unitați nutritive la kg. Orzul mai poate fi folosit în furajarea animalelor sub formã de masã verde, singur sau cu o leguminoasa (borceag) și sub formã de fân sau însilozat (255).
Ĩn scop medicinal substanțele proteice din fructe (prolamina specificã acestei plante – hordeina) au actiune hiperglicemiantã. Germenii încolțiți au actiune hipoglicemianta (asemãnatoare cu insulina). Infuzia de germeni de orz prãjiti (malț) este stomahica. Sub formã de cataplasme se pot folosi în furunculoze și pentru reducerea durerilor reumatice.(256)
Principiile active îi confera proprietãți de: emolient, tonic general, tonic al sistemului nervos, cardiac, stimulator digestiv, drenor hepatic, antiinflamator, etc (257).
Originea culturii de orz
Regiunea de origine a orzului este Orientul Apropiat, ca și zonã balcanicã de est. Mãrturiile istorice cele mai vechi despre orz dateazã din anii 10 500 î.e.n. Începînd cu anii 8.000 î.Hr. în Egiptul Antic orzul apare ca orz salbatic (Hordeum vulgare), iar de prin anii 7.000 î.e.n. se face o cultivare selectiva a orzului în acelasi Egipt antic. De prin anii 5.000 (î.e.n.) se cultiva orzul si în Europa centralã (258).
Compoziția chimicã a orzului
Compoziția chimicã a bobului reprezintã criteriul principal de apreciere a calitãții orzului pentru: industria berii, alte sectoare ale industriei alimentare sau în hrana animalelor. Componentele chimice ale boabelor sunt influențate de: factorii genetici, forma de culturã (toamna sau primavara), condițtiile pedoclimatice și tehnologia aplicatã (259).
Din sinteza rezultatelor obținute de diverși autori, prezentate în tabelul 3, se apreciazã ãa valorile medii procentuale ale componentelor chimice ale boabelor de orz sunt: (260)
Tabelul 3
Compoziția chimicã a boabelor (260)
Amidonul reprezintã 57-65% din substanța uscatã (s.u.) a bobului, reprezentând componentul cel mai important cantitativ și calitativ al orzului și orzoaicei pentru bere, se gãsește în endosperm (261).
Celuloza reprezintã 4-5% din substanța uscatã a bobului. Se gãsește în invelișul bobului (pericarp și tegument). Nu se hidrolizeazã în malț, fiind trecutã în borhot (262).
Hemiceluloza și gumele reprezintã 10% din masa bobului de orz. Provin din pereții celulelor din endospermul bobului.
Hidrații de carbon solubili sunt în cantitãți mici în țesutul embrionar și în țesutul aleuronic. Cei mai importanți sunt: zaharoza – 1-2%, rafinoza – 0,3-0,5%, maltoza – 0,1%, monozaharide cca. 2% (263).
Substanțele azotate sunt compuse din proteine. Diferã din punct de vedere al structurilor și al proprietãților. Influenteazã întreaga tehnologie de obținere a malțului, a berii, precum și însușirile fizico-chimice ale berii (culoare, spumã, gust, stabilitate coloidala). Conținutul bobului de orz în substanțe proteice variaza între 8 și 13,5% din substanțã uscatã. Pentru a obține o bere de calitate, conținutul în substanțe proteice variazã între 9 și 11,5%. Conținutul bobului în proteine este influențat de: condițiile climatice din timpul formãrii bobului, de fertilitatea solului, de îngrașamintele organice și cele minerale cu azot. Cantitatea mare de substanțã azotatã determina calitãți inferioare ale berii (264).
Lipidele reprezintã 2-3% din substanța uscatã. Sunt localizate în țesutul aleuronic și în embrion, sunt insolubile și se eliminã în borhotul de malț (265).
Substanțele amare fac parte din clasa lipidelor, se gãsesc în învelișul bobului, au gust amar, cu acțiune antisepticã.
Substanțe tanante, denumite și substanțe fenolice sau polifenolice, se gãsesc în bobul de orz în cantitate de 0,1-0,3% din substanța uscatã, au influențã puternicã asupra unor însușiri ale berii (culoare, gust, stabilitate coloidalã).
Substanțele minerale reprezintã 2,4-3% din s.u. a orzului, favorizeazã activitatea drojdiei ce fermenteazã mustul de bere (267).
Vitamine și enzime. Ĩn bobul de orz se gãsesc: vitamine din grupul B (riboflavinã, piridoxinã, tiaminã), vitaminele E, C, acidul folic, biotinã etc.
Raportat la substanța uscatã, boabele de orz conțin: hidrați de carbon 59-65%; proteinã brutã 9,5-11%, grãsimi 2-3%, celulozã 4-7%, cenușã 2-3% (L. Toniolo, 1981, citat de Gh. Bâlteanu, 1998).
Proteinele sunt reprezentate prin: albumine 3-4%, globuline 10-20%, prolamine (hordeina) 35-45%, glutenine 35-45%. Substanțele extractive neazotate sunt alcãtuite din amidon (97%) și zaharuri simple (3%). Glutenul este în cantitate foarte micã sau lipsește ceea ce determinã o slabã însușire panificabilã a fãinii (268).
Boabele de orz nu se deosebesc din punct de vedere chimic prea mult de boabele altor cereale. Ele conțin totuși o cantitate mai mare de celulozã datoritã paleelor care îmbracã bobul și o cantitate mai mica de grãsimi decât porumbul și ovãzul. Cantitatea de substanțe extractive neazotate și proteine este practic egalã cu celelalte cereale (269).
Boabele de orz sunt lipsite de caroten, vitamina D și conțin puținã riboflavinã.
Ovãzul
Ovăzul (Avena sativa) este o plantă erbacee cerealieră cu tulpina de tip pai și inflorescența în formă de spic, cultivată pentru grăunțele ei, folosite ca nutreț și în alimentație, datorită sursei bune de carbohidrați cu absorbție lentă (270).
Figura 8. Planta de ovãz (271)
Importanța culturii de ovãz
Ovãzul a fost luat în culturã mai tarziu decat orzul și grâul.
Se pare cã ovãzul a fost cunoscut la început ca buruianã în orz, pe care 1-a depãșit în producție pe solurile sãrace și în climatele mai aspre din centrul și nordul Europei, unde apar urme privind cultura lui cam de prin epoca bronzului (mileniu III – IV i.e.n.) (272).
Importanța principalã a ovãzului este ca furaj. Boabele reprezintã un furaj concentrat foarte apreciat în alimentația cabalinelor, a reproducatorilor diferitelor specii (tauri, berbeci), a vacilor pentru lapte, pãsãrilor etc .
Ovãzul, singur sau în amestec cu leguminoase (borceag), constituie un furaj foarte apreciat sub forma de masa verde, însilozat sau ca fân. Ĩn alimentația omului are utilizãri restranse, sub forma de fulgi de ovãz, fãina și grișuri. Valoarea alimentarã ridicatã a produselor din boabe de ovãz se recomandã in alimentația copiilor sau a oamenilor bolnavi etc.
Ĩn unele zone nordice fãina de ovãz se mai folosește (pe scarã mai redusã) în amestec cu grâu sau secarã la prepararea pâinii. Pâinea din fãina de ovãz este, însã, de calitate slabã și se întãrește repede (273).
Boabele se folosesc, pe scarã mai restransã, și ca materie primã industrialã.
Importanța ovãzului constã și în faptul cã valorificã mai bine decat alte plante solurile cu fertilitate redusã din zonele umede, precum și solurile nisipoase. Ovãzul valorificã foarte bine îngrașamintele organice și minerale.
În medicina românească de la mijlocul secolului trecut ovăzul era apreciat ca emolient și diuretic, servindu-se grăunțele decorticate pentru ceaiuri, în afecțiunile inflamatorii ale tubului digestive (274).
Originea culturii ovãzului
Ovăzul este o graminee (familia Poaceae) cultivată în aproape toate zonele Europei, în zonele temperate ale Americii de Nord servind în deosebi ca hrană pentru animale. În Africa este cultivată în special în Kenia și Etiopia, dar și în Africa de Sud, Maroc, Alger și Tunisia. Genul Avena cuprinde aproximativ 30 de specii, în cadrul căruia patru dintre speciile hexaploide, printre care și ovăzul, sunt sterile (275).
Ovăzul este cunoscut doar ca și cultură, originea sa fiind neclară. Nu a fost cultivat atât de timpuriu ca și grâul și orzul, și probabil că a crescut spontan multă vreme în câmp, poate chiar secole până să fie introdus în cultură. Semințele de ovăz s-au găsit în Egipt în vestigii vechi de 4000 de ani, dar acestea foarte probabil nu provenneau din cultură. Cele mai vechi vestigii cunoscute de ovăz din cultură au fost găsite în niște peșteri în Elveția, datând din jurui lui 1000 Î.Hr, din Epoca Bronzului. Avena sativa a evoluat probabil în nordul sau centrul Europei din specia sălbatică A. Sterilis L.din su-vestul Asiei (276).
Istoricii spun că triburile celte și germanice cultivau ovăzul acum 2000 de ani. Ovăzul a fost cunoscut și de către egipteni, evrei, greci și romani. Virgiliu remarcă planta în Georgicele sale, cu specificația că se cunoștea cultivarea sa. Pliniu menționează și el planta. Este, prin urmare, destul de probabil că romanii cunoșteau ovăzul în principal ca o plantă furajeră. Pliniu spunea că germanii au folosit fulgi de ovăz sub formă de terci în alimente. Dioscorides și Galen aduceau afirmații similare, dar acesta din urmă adauga că, deși era dedicat mai mult ca mâncare pentru animale, în vremuri de foamete era folosit și de către oameni. În Anglia ovăzul a fost dus de către barbari în jurul lui 1640. În Lumea Nouă a fost dus tot în anii 1600. În Norvegia și Suedia a ajuns cultivat până la 64° – 65° latitudine nordică (277).
Compozitie chimica a boabelor de ovaz
Compozitia boabelor sunt prezentate in tabelul 3 (277).
Tabelul 4
Compozitia chimica a ovãzului (în % din masa bobului)
Boabele au conținutul de proteina variabil în funcție de soi și condițiile de culturã.
Boabele de ovăz conțin proteine, carbohidrați, fibre, calciu, magneziu, fosfor, fier, zinc, tiamină, riboflavină, niacină, vitamina B6 și folat în cantități mici, aminoacizi esențiali, acizi grași printre care acidul linoleic, acidul oleic și acidul palmitic. În comparație cu alte cereale se consideră că ovăzul are un conținut proteic ridicat cu un profil bun de aminoacizi, cu un nivel ridicat de lizină. Conținutul de grăsimi este de asemenea mai mare decât al altor cereale, cu o proporție mare de acizi grași nesaturați (278).
Tãrâța din boabe are un conținut mai ridicat de: fosfor (29,5%), potasiu (17,4%), siliciu (36,4%), calciu (5,8%), magneziu (5,9%) etc. (279);
Se consideră că fibrele solubile din grăunțele de ovăz reduc colesterolul sangvin la oameni, datorită prezenței β-glucanului. Ovăzul a arătat de asemenea activitate hipoglicemică și efecte benefice asupra funcțiilor gastro-intestinale, și par să aibă efect de protejare împotriva cariilor. Compușii care contribuie la proprietățile antioxidante ale făinei de ovăz includ gliceril-esterii acidului hidroxicinamic, acidului ferulic și ai acidului cafeic (280).
ECHIPAMENTE DE CERCETARE UTILIZATE
5.1 Spectrometrie IR cu transformata Fourier:
Domeniul infraroșu al spectrului electromagnetic cuprinde lungimile de undă din intervalul 0,8 și 200 μm (sau în numere de undă între 12 500 cm-1 și 50 cm-1).
Domeniul cel mai utilizat din punct de vedere analitic este cuprins între 4000 cm-1 și 400 cm-1 (2,5 μm – 25 μm). Între 12500 cm-1 și 4000 cm-1 se situează domeniul infraroșu apropiat iar între 400 cm-1 și 50 cm-1, domeniul infraroșu îndepărtat care este utilizat în mai mică măsură în scopuri analitice. Probele solide se pregătesc prin încorporare în bromură de potasiu (aprox.1 mg probă în 200 mg KBr) prin mojarare și presare. Pentru probele lichide se utilizează solvenții IR de puritate spectrală. Spectrometria cu transformare Fourier se bazează pe fenomenul de interferență. Prin divizarea radiației incidente în doua fascicole, unul dintre acestea fiind supus unei defazări, iar la recombinarea acestora se produce o interferogramă, evidențiată prin benzi, sau franje de interferență, figura 9.
Pentru analizele curente Spectrofotometrul FT-IR – Spectrum GX Perkin Elmer are setate urmatoarele caractertistici: domeniu de lucru 4000-400cm-1 (MIR), rezoluție 4cm-1; număr de scanări 32, interferometru: Dynascan; beamspliter: KBr, detector: DTGS (sulfat de triglicină deuterat), iar ca accesorii: dispozitiv de reflexie difuză DRIFT (Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform) si dispozitiv de reflexie total atenuată ATR (Attenuated Total Reflectance) Figura 9.
Figura 9. Spectrometru FTIR Perkin Elmer tip Spectrum GX
5.2 Difracție de raze X
Prin analiza de difracție de raze X (XRD) se determină cristalinitatea probelor și prezența unei anumite faze în compuși multifazici. Deasemenea, se poate determina mărimea medie a cristalului. Structura cristalină a pulberilor a fost examinată cu un difractometru de raze DRON UM1 Figura 30, (cu CuKα (λ = 1,5418 Å) la 40 keV.
Figura 10. Difractometru DRON UM1
Radiația X este o radiație electromagnetică transversală, ca și lumina vizibilă, cu o lungime de undă mult mai mică (lumina vizibilă are λ = 7600 –4000 Å, radiația X are λ = 0,5 – 2,5 Å). Principiul metodei se bazează pe faptul că se obține un maxim de difracție numai dacă fasciculul difractat satisface legea lui Bragg , ecuația (1)
nλ = 2d sinθ
unde n este un numar întreg care reprezintă ordinul fasciculului difractat, λ este lungimea de undă a fasciculului incident de raze X, d este distanța dintre planele vecine de atomi și θ este unghiul de difracție a fasciculului de raze X. Maximele de difracție reprezintă pozițiile unde fasciculul de raze X este difractat de rețeaua cristalină. Prin determinarea distanțelor d dintre planele de atomi alăturate, care reprezintă unica “amprentă” a materialului, se pot calcula valorile 2θ.
5.3 Microscopie
Pentru determinarea morfologiei suprafeței și a dimensiunii medii a particulelor s-a utilizat microscopul electronic SEM tip Quanta 200, dar și microscopul de forță atomică / microscop de scanare cu sondă model Agilent 5500 (AFM)/Scanning Probe Microscopy (SPM).
5.3.1 Microscopie electronică de baleiaj ambiental (SEM)
Microscopul electronic de baleiaj Quanta 200, Figura 3, oferă imagini mărite ale unei largi varietăți de specimene, permițând măriri de peste 100000 ori, cu rezoluție înaltă, în format digital. Aceast instrument foarte important și foarte folosit are avantaje cum ar fi adâncimea de câmp excepțională, prepararea minimă a probelor (și abilitatea de a combina tehnicile de lucru cu microanaliza de raze X).
Quanta 200 are trei moduri de operare ale vidului pentru a trata diferitele tipuri de probe:
– High Vacuum – modul de operare convențional pe care îl folosesc toate microscoapele electronice de baleiaj (presiune <1,3 Pa);
– Low Vacuum – când se folosesc probe neacoperite, probe neconductive (presiune 10-130 Pa);
– ESEM – când se folosesc probe umede, la experimente dinamice, fiebinți/negazoase sau probe murdare (presiune 130-2600 Pa);
Accesorii: dispozitiv Peltier – permite umezirea/înghețarea probelor folosind modul de operare ESEM. Domeniul de temperatură: -20 ÷ 80°C
Figura 11. Microscopul electronic de baleiaj Quanta 200
Aceste subansamble oferă informații despre: topografie (suprafață și textură), morfologie (forma, dimensiunea și aranjamentul particulelor care alcătuiesc proba), detectabile în domeniul nanometric, precum și informații privind compoziția chimică și structurală a materialelor studiate. Deasemenea, acest microscop este dotat cu computer pentru achiziția și prelucrarea imaginilor și spectrelor captate.
5.3.2 Microscopie de forță atomică (AFM)
Microscopul de forță atomică (AFM) funcționează pe baza forțelor de atracție sau de respingere (la nivel atomic) care apar între vârful acului palpatorului și suprafața probei.
Pentru probele studiate în această teză, s-a utilizat un microscop de forță atomică/microscop de scanare cu sondă tip Agilent 5500 (AFM)/Scanning Probe Microscopy (SPM), Figura 4.
Agilent 5500 este un instrument dotat cu diferite moduri specifice AFM-ului și SPM dotat cu EC-SPM pentru studiul micro și nanoprobelor în timp real, Pico-TREC pentru topografie și recunoaștere cu SPM pentru identificarea moleculelor de interes, un sistem ideal pentru micro și nanosenzori – litografia nano patterning via probe bias și gravură electrochimică, nano scriere și nano modificare prin depunerea pe suprafață sub potențial controlat.
Figura 12. Microscop de forță atomică/ microscop de scanare cu sondă tip Agilent 5500 (AFM)/Scanning Probe Microscopy (SPM)
AFM poate lucra în două moduri de bază:
• prin contact, dacă acul atinge proba (“contact mode”);
• prin modul non-contact, „tapping mode” sau “vibrating mode”, dacă acul lovește ușor parcurgând suprafața.
Prin modul non-contact (la distanță mai mare de 10 Å între ac și suprafața probei), mai întâi acul este atras spre suprafața probei de către forțele de atracție (tip forțe Van der Waals, electrostatice, magnetice și capilare). Cu cât palpatorul este mai aproape de suprafața probei, electronii orbitali ai suprafețelor acului și probei încep să se respingă reciproc. Prin micșorarea spațiului dintre suprafața probei și acul palpatorului, forțele de respingere neutralizează forțele de atracție care astfel vor deveni dominante.
5.4 Metoda termogravimetrică
Termogravimetria (TG) se poate defini ca studiul schimbării masei materialelor în funcție de temperatură, de timp și într-o atmosferă dată. TG este o tehnică prin care se măsoară masa probei o dată cu creșterea temperaturii și se realizează pe un analizor termo-gravimetric TGA/SDTA. Metoda este utilă în determinarea purității probei precum și a concentrațiilor de apă, de carbonați sau de substanțe organice din materiale, dar în general pentru studierea oricărei reacții de descompunere termică, Figura 5.
Termogramele (curbele TG) constituie adevărate amprente pentru probe formate din amestecuri complicate de substanțe, permițând chiar analize cantitative de minerale prin utilizarea metodei adaosului standard.
Analiza termodiferentială (DTA) se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură dintre probă și o substanță de referință, o dată cu încălzirea întregului sistem. Metoda este sensibilă la procese endo- și exotermice cum ar fi: tranziții de fază, deshidratări, descompuneri, reacții redox și reacții în fază solidă.
5.5 Calorimetrie diferențială cu baleiaj (DSC) – (Differential Scanning Calorimetry)
Calorimetria diferențială (DSC) măsoară independent debitele de flux termic spre o probă și spre un etalon, care se află ambele la aceeași temperatură. Se determină apoi diferența dintre cele două fluxuri termice și se reprezintă grafic diferența dintre fluxurile termice, în funcție de temperatură, Figura 6.
Toate aceste posibilități ale DSC apar pe lângă aplicațiile curente ale analizei clasice ATD.
Figura 13. Analizor termo-gravimetric TGA/SDTA 851 Mettler Toledo TGA ( ÷ )
Figura 14. Calorimetru diferențial cu baleiaj DSC 823 Mettler Toledoto DSC ( ÷ )
5.6 Încercări mecanice la tracțiune
Pentru încercările la tracțiune s-a folosit o mașină de tip FU 1000 E (VEB Turinger Industriewerk Rauenstein), Figura 35, echipată o cu celulă de sarcină de 4 daN și permițând citirea directă a alungirii pe rigla milimetrică de pe coloana mașinii. Rezistența de rupere la tracțiune a hârtiei cărții s-a măsurat la temperatura camerei și, în vederea încercării, s-au pregătit epruvete dreptunghiulare (benzi), prinse în clemele mașinii.
Figura 15. Mașină de încercare mecanică la tracțiune, tip FU 1000 E
5.7 Analiză elementală
Analizorul elemental este instrumentul ideal pentru determinarea rapidă a conținutului de carbon, hidrogen, azot, sulf și oxigen din probe organice sau alte tipuri de probe. Analizorul Elemental 2400 Series II CHNS/O poate fi configurat să opereze în trei moduri: CHN, CHNS și Oxigen, este complet automatizat și include un autosampler cu 60 de probe, Figura 8.
Figura 16. Analizor elemental CHNS/O Perkin Elmer 2400 Seria II
5.8 Spectroscopie de fluorescență de raze X
Spectroscopia de fluorescență de raze X (XRF) este emisia de raze X "secundare" (sau fluorescente) caracteristice dintr-un material care a fost excitat prin bombardarea cu raze X de înaltă energie sau raze gamma, Figura 9.
Figura 17. Spectrometru de fluorescență de raze X cu dispersie după energie (EDXRF), Mini Pal 2, PANalytical
5.9 Spectrofotometrie UV – VIS – NIR
Proprietățile optice ale hârtiei istorice au fost măsurate cu un Spectrofotometru JASCO V-570 UV-VIS-NIR, cu sferă integratoare ILN 472, cu iluminant C, cu 20 geometrie de vizualizare.
Spectrofotometrul are un sistem dublu fascicul, cu un singur monocromator in domeniul de lungimi de undă 190 – 2500 nm, a cărui sursă de lumină este o lampa cu halogen în domeniul de lungimi de undă 330 – 2500 nm, cu o rezoluție de 0,5 nm, Figura 10.
Figura 18. Spectrofotometru FTIR Jasco V-570 Analytical Instruments
5.10 Difuzie dinamică a luminii (DLS)
Aparatul DLS (difuzia dinamică a luminii – Dynamic Light Scattering) este folosit pentru caracterizarea dimensiunii particulelor de proteine, polimeri și dispersii coloidale, Figura 11.
Analizorul DLS Malvern Instruments oferă informații, în unul sau două minute, cu următoarele avantaje:
acuratețe, fiabilitate și repetabilitate pentru dimensiunea particulelor.
măsurarea făcută în mediul de origine al materialului.
Figura 19. Analizor pentru măsurarea dimensiunii de particulă prin difuzia dinamică a luminii (DLS) Malvern Instruments
pentru dimensiunea medie a particulelor se impune doar cunoașterea viscozității lichidului.
analiza directă a probei sau o pregătire minimă a acesteia
analiză la concentrații ridicate, probele tulburi putând fi măsurate direct
măsurare complet automatizată
măsurarea dimensiunii de sub 1nm.
5.11 pH-metrul pentru măsurarea acidității
Un pH-metru este un dispozitiv electronic folosit pentru măsurarea pH-ului (aciditate sau alcalinitate) a unui lichid (deși uneori sunt utilizate sonde speciale pentru măsurarea pH-ului substanțelor semi-solide). Un exemplu tipic de pH-metru constă dintr-o sondă de măsurare specială (un electrod de sticlă), conectată la un contor electronic care măsoară și afișează citirea pH-ului. Electrodul este o parte cheie a unui pH-metru, fiind, de obicei, o structură realizată din sticlă. Partea de jos a electrodului, în formă de bulb, conține senzorul care reprezintă partea sensibilă a acestuia, Figura 12.
Figura 20. pH-metru 691 Metrohm
5.12 Spectrometrie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP – AES)
Spectroscopia de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP – AES) este o tehnică de analiză utilizată pentru detectarea urmelor de metale.
Aceasta este un tip de spectroscopie de emisie care utilizează plasma cuplată inductiv pentru a produce atomi excitați și ioni, care emit radiații electromagnetice la lungimi de undă caracteristice unui anumit element, Figura 13.
Figura 21. ICP-AES Liberty 1000 Varian
Reactivii utilizați la determinarile ICP-AES au fost: HNO3 65% reactiv pentru analiză, de proveniență Merck, necesar pentru mineralizarea probei, apa deionizată, argon de puritate spectrală de la firma Linde, filtrat prin filtru Milipore.
Soluțiile de etalonare s-au preparat din standarde ICP-AES, preparate comerciale sau soluții stoc preparate în laborator din metale pure sau săruri de puritate spectrală, utilizând acizii minerali enumerați mai sus. Soluțiile standard stoc sunt păstrate în flacoane de polietilena cu dop dublu, și au concentrațiile cuprinse între 1000 și 5000 ppm.
Pentru mineralizare s-a utilizat un digestor cu microunde Berghof prevazut cu cuve de Teflon cu control de temperatura si presiune. 0,1g din fiecare proba a fost plasata in vasele de digestie cu un amestec de 5 ml HF 40 % si 5 ml HNO3 69.5 %.
Metoda prezintă un domeniu de linearitate întins pe 5-6 ordine de mărime, astfel încât ea poate fi teoretic folosită pentru determinarea atât a componenților majori cât și a impurităților din proba, fără diluția probei. Limitele de detecție sunt, pentru foarte multe elemente, destul de scăzute, fiind cuprinse între 1-100 μg/mL, pentru metodele convenționale de introducere a probei. Anterior s-a demonstrat compatibilitatea celor două metode, corelația între rezultatele oferite de cele două metode, și rezultatele superioare obținute prin cuplarea celor două tehnici [3].
Soluțiile de etalonare s-au preparat din standarde ICP-AES, preparate comerciale sau soluții stoc preparate în laborator din metale pure sau săruri de puritate spectrală, utilizând acizii minerali enumerați mai sus. Soluțiile standard stoc sunt păstrate în flacoane de polietilena cu dop dublu, și au concentrațiile cuprinse între 1000 și 5000 ppm.
5.13 Cromatografie de lichide de înaltă performanță (prescurtată HPLC, din engleză High Performance Liquid Chromatography)), este o metodă de separare și de analiză calitativă cromatografică utilizată în biochimie și chimie analitică pentru separarea, identificarea și cuantificarea compușilor chimici. În HPLC se utilizează o coloană încărcată cu diferite materiale (faza staționară), o pompă ce împinge faza(ele) mobilă(e) prin coloană și un detector care indică timpurile de retenție ale moleculelor. Timpul de retenție depinde de interacțiunea dintre faza staționară, moleculele de analizat și solvenții utilizați.
Figura 23. Aparat HPLC. De la stânga la dreapta: Pompa de gradient, ce asigură fluxul de solvent, coloana cromatografică, aparat de înregistrare a absorbanței
Proba de analizat este introdusă în volum mic în fluxul fazei mobile. Trecerea analitului prin coloană este încetinită de prezența unor interacții de natură chimică sau fizică in faza staționară, acestea trecând de a lungul coloanei. Totalul încetinirilor depinde de fiecare analit în parte, faza staționară și compoziția fazei mobile. Timpul la care un analit specific eluează (iese afară din coloană) este numit timp de retenție; timpul de retenție sub condiții particulare este considerat o caracteristică unică de identificare a analitului dat. Folosirea unei coloane încărcată cu particule mici (care creează o presiune de împingere mai mare) crește viteza lineară, acordând compușilor timpul minim să difuzeze prin coloană, conducând astfel la o îmbunătățire a rezoluției cromatogramei rezultate. Solvenții comuni care se utilizează includ orice combinație miscibilă cu apa sau lichide organice variate (de obicei metanol sau acetonitril). Apa poate conține soluții tampon sau săruri care ajută la separarea componenților de analizat sau componenți ca acid trifloroacetic care acționează ca agent de împerechere ionică.
O rafinare mai bună a metodei HPLC a dus la posibilitatea de a varia compoziția fazei mobile în timpul analizei; aceasta este cunoscută sub denumirea de gradient de eluție. Un gradient normal pentru o fază cromatografică inversă poate se înceapă cu 5% metanol și să crească până la 50% în 25 minute; gradientul ales depinde de cât de hidrofob este analitul. Gradientul separă amestecul de analiți în funcție de afinitatea analitului pentru curentul fazei mobile raportat la faza staționară.
REZULTATE ORIGINALE
6.1 Investigații compoziționale ale cerealelor
În experimente s-au utilizat următoarele mostre:grâu Spelta, tărâțe de grâu, tărâțe de grâu Spelta, tărâțe de orz, tărâțe de ovăz, tărâțe de secară, făină de grâu, făină de grâu Spelta, făină de orz, făină de ovaz și făină de secară. Ele au fost prelucrate în laboratorul după metodele de literatură
Conținutul de metale grele din probele de apă a fost determinat utilizând sistemul Thermo Scientific iCAP Qc ICP-MS. Toate măsurătorile cantitative în triplicat s-au efectuat în modul standard (STD) utilizând software-ul Qtegra de instrumente și valorile deviației standard relative (RSD) au fost mai mici de 10%. Câteva interferențe izobarice bine cunoscute au fost corectate automat. Pentru a determina conținutul de metale grele, probele au fost mineralizate utilizând sistemul de digestie cu microunde, TOPwave (Analytik Jena) în condiții extreme de presiune și temperatură.
Fiecare probă de făină și de tărâțe (400 mg) a fost introdusă în vasul de digestie și apoi s-au adăugat 5 ml de HNO3 67% și 2 ml de H2O2 30%. Cerealele integrale (1000 mg) au fost amestecate cu 10 ml HNO3 67% și 2 ml H2O2 30%. Parametrii de digestie sunt prezentați în tabelul următor.
Principalii parametri pentru digestia eșantioanelor
După timpul de digestie (40 minute), vasele au fost răcite la temperatura camerei și apoi, fiecare soluție a fost transferată în balon volumetric și umplută la 50 ml cu apă deionizată.
Etalonarea a fost realizată cu o soluție standard (standard ICP-AES soluție standard multicomponent IV, Merck, 1000 ppm) și prin utilizarea apei bidistilate. Metoda de validare (inclusiv digestia și determinarea) a fost efectuată utilizând un material de referință certificat de făină de grâu furnizat de Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST).
Metoda de determinare semicantitativă și cantitativă a atomilor de Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na și Zn din plante și materiale alimentare prin spectroscopie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv după ghidul de utilizare al producătorului. Se aplică în cadrul Departamentului Analitic al INCDCP-ICECHIM de personalul autorizat să efectueze, să supravegheze și să verifice determinarea concentrațiilor de Al, Ca, Co, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na și Zn din plante și materiale alimentare prin inductiv cuplat spectroscopie de emisie atomică de plasmă.
Sunt utilizate spectrometrul ICP-AES Varian, Tip: Liberty 110, cuptor cu microunde Producător: Berghoff
Pentru determinarea minerală a tuturor probelor, s-au dizolvat 5 g de probă într-un amestec de HCI04, HNO3 și HCI (Merck) 1: 1: 1 v / v / v (Merck) și diluat cu apă distilată (AOAC 1999). Na, K, Ca, P, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu, S, Cl, Pb, Cd.
Procedura analitică ICP-AES și condițiile de funcționare a probelor au fost determinate de către laboratoarele noastre acreditate printr-o metodă publicată. Soluțiile standard de matrice pentru elemente macro și micro (fiecare 1000 mg / l) au fost preparate și soluțiile standard de lucru au fost obținute prin diluții în serie ale standardelor. Valorile R2 ale curbelor de calibrare pentru macro- și microelemente au fost de 0,9999 și respectiv 0,9999. Validarea metodei a fost efectuată utilizând eșantionul cv.Nif (R2 = 0.9999).
Lungimile
Elementele au fost măsurate la o singură lungime de undă. Lungimile de undă utilizate sunt prezentate în tabelul de mai jos:
Limita de detecție și limita de cuantificare
Limita de detecție a fost calculată după cum urmează:
a fost efectuată o calibrare cu un standard în porțiunea liniară a curbei de calibrare și o probă;
Blank-ul a fost roșu ca probă; a fost calculată deviația standard a citirilor;
limita de detecție se calculează prin înmulțirea de trei ori a SD pentru Blank.
Limitele de detecție sunt enumerate mai jos:
Limita de cuantificare este calculată prin înmulțirea de zece ori a valorii SD pentru Blank. Limitele de cuantificare sunt enumerate mai jos.
Rezultate
Metoda secunda
Metoda utilizată este Plasma cuplată inductiv – Spectrometria cu emisie atomică (ICP-AES). Spectrometrul este un spectrometru Varian, Liberty 110 ICP-AES.
Condițiile de funcționare ale instrumentului sunt:
– Putere: 1,2 kW;
– debitul gazului plasmatic de 15 l / min;
– debit auxiliar de gaz 1,5 l / min;
– tip nebulizator – VGrove;
– viteza pompei de 15 rot / min;
– numărul de replici 3;
– Timp de întârziere de probă 30s;
– Timp de stabilizare 15 s
Procedura de digestie
Desțiunea a fost obținută prin utilizarea unui digestor Berghoff utilizând 5 ml HNO3 și 2 ml H2O2, furnizate de Merck.
Programul de temperatură pentru digestie, impus de echipament.
Materiale utilizate pentru fiecare digestie.
Materialele utilizate pentru fiecare digestie, precum și balonul volumetric sunt prezentate în tabelul de mai jos:
Repetarea pe eșantion
Probele au fost uscate la 100 ° C ± 5 ° C. Fiecare probă a fost împărțită în trei probe, fiecare digerată așa cum s-a descris mai sus;
În ambele cazuri, rezultatul pentru fiecare element este de o medie de trei replici.
Calibrare
Etalonarea a fost realizată cu o soluție standard (standard ICP-AES soluție standard multicomponent IV, Merck, 1000 ppm). Curba de calibrare a fost realizată cu soluții diluate din multielementele de mai sus. Etaloanele au fost: 0,2 ppm, 0,5 ppm; 1 ppm; 2 ppm; 5 ppm; 10 ppm. Soluțiile de calibrare s-au preparat folosind apă distilată bi.
Lungimile
Elementele au fost măsurate la o singură lungime de undă. Lungimile de undă utilizate sunt prezentate în tabelul de mai jos:
Limita de detecție și limita de cuantificare
Limita de detecție a fost calculată după cum urmează:
a fost efectuată o calibrare cu un standard în porțiunea liniară a curbei de calibrare și o probă;
Blank-ul a fost roșu ca probă; a fost calculată deviația standard a citirilor;
limita de detecție se calculează prin înmulțirea de trei ori a SD pentru Blank.
Limitele de detecție sunt enumerate mai jos:
Limita de cuantificare este calculată prin înmulțirea de zece ori a valorii SD pentru Blank. Limitele de cuantificare sunt enumerate mai jos
Figura de mai jos prezintă valoarea medie a elementelor macro testate (Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) în soiurile de cereale. Toate elementele au concentrații mai mari în făină decât în tărâțe și cereale. Cel mai mare conținut de Fe a fost detectat în fluor de orz (61.233 ± 0.409 mg / kg), în timp ce conținutul cel mai scăzut a fost determinat în ceea ce privește făina (7.850 ± 0.029 mg / kg). Mai mult, continutul cel mai mare si cel mai scazut de Cr a fost gasit si in faina: ovaz, orz si, respectiv, secara.
Trebuie menționată regula nouă și interesantă, varietatea de grâu Spelta prezintă concentrații mai ridicate la toate mineralele din făină decât în cereale și tărâțe.
Figura 24. Concentrația mineralelor din cereale
În figurile de mai jos sunt prezentate spectrele FTIR ale diferitelor cereale studiate, grupate în familii: cereale, tărâțe și făină.
Figura 25. Probele de grâu (linia roșie: grâu, linia albastră: tărâțe, linia verde: boabe)
Figura 26. Probele de grâu Spelta (linia roșie: făină, linia albastră: tărâțe, linia verde: boabe)
Figura 27. Probe de orz (linia roșie: făină, linia albastră: tărâțe, linia verde: boabe)
Figura28. Probe de ovăz (linia roșie: făină, linia albastră: tărâțe, linia verde: boabe)
Figura 29. Probe de secară (linia roșie: făină, linia albastră: tărâțe, linia verde: boabe)
Analizând spectrele FTIR, s-ar putea concluziona următoarele aspecte:
Banda largă de absorbție între 3400-3200 cm-1, prezentă în aproape toate spectrele, este atribuită întinderii OH și NH. Ele nu sunt semnificative în selectarea uneia sau a altei cereale;
Prezența lipidelor este indicată prin absorbția din vibrațiile simetrice și asimetrice de întindere a grupărilor CH2 (2922 și 2852 cm-1) și CH3 (2956 și 2874 cm-1) ale lanțurilor acilice .
Regiunea spectrului IR între numerele de undă 1750 și 2800 cm-1 este lipsită de absorbția grupurilor funcționale din materiale biologice.
Benzile de la 1735 cm-1 sunt atribuite unei benzi puternice de absorbție la aproximativ apariția vibrației de întindere a grupărilor esterului C = O prezente în moleculele lipidice .
Vârfurile de la 1650 cm-1 și 1550 cm-1 corespund benzilor de absorbție a proteinei. Primul localizat la 1650 cm-1 este atribuit vibrației de întindere C = O a grupului amid C = O, în timp ce a doua, între 1500 și 1560 cm-1, este atribuită vibrațiilor de îndoire NH cuplate cu CN întinzând în interiorul proteină.
Banda de la 1510 cm-1 este atribuită structurilor inelului aromatic din cadrul moleculelor de lignină [10].
Maximul și cel mai larg maxim de absorbție a carbohidraților este centrat la aproximativ 1025 cm-1 și este atribuit carbohidratului nestructural [11].
Grâul, graul spelta, orzul, secara, ovăzul, tărâțe și făină sunt cele mai consumate cereale de către oameni. În această lucrare au fost determinate Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb prin spectrometrul de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-AES) și prin tehnica analitică FTIR.
Prin ICP-OES, concentrația de minerale a fost identificată și cloculată, în timp ce prin FTIR, principalii compuși sunt identificați după cum urmează: lignină lipidică și carbohidrat.
Analiza extracte apoase din tãrâțe de grâu, tãrâțe de grâu spelta, tãrâțe de orz, tãrâțe de ovãz, tãrâțe de secarã prin tehnica FTIR și RAMAN
Mod de lucru
S- au folosit 2 mg de tãrâțe de grâu, tãrâțe de grâu spelta, tãrâțe de ovãz, tãrâțe de orz, tãrâțe de secarã.
2 mg tãrâțã + 20 ml apã bidistilata ( t= 500C )
Agitare 15 minute
Filtrare
Filtrat Citire RAMAN și FTIR
Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de grâu
FTIR – extract simplu – GRÂU
Figura 30. FTIR pentru extract de grâu simplu
Analizând figura 30, spectrul FTIR , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda larga de absorție între 3500-3000 cm-1 (3284,93 cm-1), prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibratiei de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract simplu-Grâu
Figura 31. Spectru RAMAN pentru extract de grâu simplu
Spectre FTIR si RAMAN pentru extract simplu de grâu spelta
FTIR – extract simplu GRÂU SPELTA
Figura 32. FTIR pentru extract simplu de grâu spelta
Analizând figura 32, spectrul FTIR , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-3000 cm-1 (3291,64 cm-1), prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1634,67 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract simplu-Grâu Spelta
Figura 33. Spectru RAMAN pentru extractul simplu de grâu spelta
6.2.3 Spectre FTIR si RAMAN pentru extract simplu de orz
FTIR – extract simplu – ORZ
Figura 34. FTIR pentru extract de orz simplu
Analizand figura 34, spectrul FTIR pentru extractul simplu de orz, s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1 (3272.21 cm-1), prezentã în acest spectru, este atribuita întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,34 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract simplu-Orz
Figura 35. Spectru Raman pentru extractul de orz simplu
6.2.4 Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de ovãz
FTIR – extract simplu – OVĂZ
Figura 36. FTIR pentru extractul de ovãz simplu
Analizând figura 36, spectrul FTIR pentru extractul simplu de ovãz , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1 (3290.20 cm -1), prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,21 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN -extract simplu-Ovãz
Figura 37. Spectru RAMAN pentru extractul de ovãz simplu
6.2.5 Spectre FTIR și RAMAN pentru extract simplu de secarã
FTIR – extract simplu – SECARĂ
Figura 38. FTIR pentru extractul simplu de secarã
Analizând figura 38, spectrul FTIR pentru extractul simplu de secarã , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda larga de absorție între 3500-300 cm-1 (3272.0 cm-1), prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,32 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract simplu- Secarã
Figura 39. Spectru RAMAN pentru extractul de secarã simplã
6.3 Obținerea de extracte de cereale și adãugare de AgNO3
0,5 ml FILTRAT + 0,5 ml AgNO3
Repaus 1 h Citire RAMAN, FTIR, SEM și EDS
6.3.1 Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de grâu cu AgNO3
FTIR – extract GRÂU și AgNO3
Figura 40. FTIR pentru extractul de grâu cu AgNO3
Analizând figura 40, spectrul FTIR pentru extractul de grâu și AgNO3 , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1, respectiv 3269,58 cm-1, prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,64 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract GRÂU și AgNO3
Figura 41. Spectru Raman pentru extractul de grâu cu AgNO3
6.3.2 Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de grâu spelta cu AgNO3
FTIR – extract GRÂU SPELTA și AgNO3
Figura 42. FTIR pentru extractul de grâu spelta cu AgNO3
Analizând figura 42, spectrul FTIR pentru extractul de grâu spelta și AgNO3 , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1, respective 3271,49 cm-1, prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,35 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract GRÂU SPELTA și AgNO3
Figura 43. Spectru Raman pentru extractul de grâu spelta cu AgNO3
6.3.3 Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tãrâțe de orz cu AgNO3
FTIR – extact ORZ și AgNO3
Figura 44. FTIR pentru extractul de orz ș AgNO3
Analizând figura 44, spectrul FTIR pentru extractul de orz și AgNO3 , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1,respectiv 3269,99cm-1, prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1634,39 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract ORZ și AgNO3
Figura 45. Spectru raman pentru extractul de orz cu AgNO3
6.3.4 Spectre FTIR și RAMAN pentru extractul de tarate de ovãz cu AgNO3
FTIR – extract OVĂZ și AgNO3
Figura 46. FTIR pentru extractul de ovãz cu AgNO3
Analizând figura 46, spectrul FTIR pentru extractul de ovãz și AgNO3 , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1,respectiv 3270,37 cm-1, prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1635,38 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract OVĂZ și AgNO3
Figura 47. Spectru RAMAN pentru extractul de ovãz cu AgNO3
6.3.5 Spectre FTIR Ăi RAMAN pentru extractul de tãrâțe de secarã cu AgNO3
FTIR – extract SECARĂ și AgNO3
Figura 48. FTIR pentru extractul de secarã cu AgNO3
Analizând figura 48, spectrul FTIR pentru extractul de secarã și AgNO3 , s-ar putea concluziona urmatoarele aspect:
Banda largã de absorție între 3500-300 cm-1,respectiv 3290,58 cm-1, prezentã în acest spectru, este atribuitã întinderii OH și NH;
Vârful de la 1639,30 cm-1 corespunde benzii de absorție a proteinei, este atribuit vibrației de întindere C=O a grupului amid C=O.
RAMAN – extract SECARĂ și AgNO3
Figura 49. Spectrul RAMAN pentru extractul de secarã cu AgNO3
6.4 Centralizarea domenilor spectral FTIR pentru extractele din cerealele analizate
Extractele obținute din cereale, respective, grâu, grâu spelta, orz, ovãz, secarã și extractele din cereale cu adãugare de AgNO3, au fost analizate utilizând FTIR. Dupã analiza spectrelor FTIR s-au concluzionat urmãtoarele:
6.5 Imagini SEM-EDS din extractele de cereale cu AgNO3
6.5.1 SEM – EDS – extract grâu și AgNO3
Figura 50. Imagine SEM extract de grâu și AgNO3. a) 10.0 um; b) 4.00 um, c) 5.00 um, d) 5.00 um; e) 4.00 um
Figura 51. Compoziția elementarã pentru AgNPs.din extractul de grâu cu AgNO3
Ĩn figura 51 sunt prezentate imaginile SEM pentru extractul de grâu cu AgNO3. Din aceastã imagine caracteristicã comunã a particulelor este forma lor sfericã. Informația compoziției elementare pentru AgNPs a fost efectuatã prin analiza EDS și este prezentatã în figura 51.. Spectrul a confirmat prezenta unui semnal elementar puternic de argint la 3 KeV, care este tipic pentru absortia nanocristalelor de argint metallic.Pe langa argint s-au inregistrat si semnale de Cu, K, Al, Si. Aceste semnale mai slabe sunt probabil datorate emisiei de raze X din proteine / enzime din extractul de grau. Varfurile de argint sunt prezente datorita semnalului de raza X din AgNO3, iar extractul de grau contine compusi anorganici legati de Ag.
SEM – EDS – extract grâu spelta și AgNO3
Figura 52. Imagine SEM extract de grâu spelta și AgNO3. a) 100 um; b) 30 um, c) 5.00 um, d) 5.00 um;
Figura 53. Compoziția elementarã pentru AgNPs. din extactul de grâu spelta cu AgNO3
Ĩn figura 52 sunt prezentate imaginile SEM pentru extractul de grâu spelta cu AgNO3. Din aceastã imagine caracteristica comuna a particulelor este forma lor sfericã. Informația compoziției elementare pentru AgNPs a fost efectuatã prin analiza EDS și este prezentatã în figura 53. Spectrul a confirmat prezența unui semnal elementar puternic de argint la 3 KeV, care este tipic pentru absorția nanocristalelor de argint metalic. Pe lângã argint s-au înregistrat și semnale de Cu, K, Al, Si, Na. Aceste semnale mai slabe sunt probabil datorate emisiei de raze X din proteinã / enzime din extractul de grâu. Vârfurile de argint sunt prezente datoritã semnalului de raza X din AgNO3, iar extractul de grâu spelta conține compuși anorganici legați de Ag.
SEM- EDS – extract orz și AgNO3
Figura 54. Imagine SEM extract de orz și AgNO3. a) 4.0 um; b) 100 um, c) 30.0 um,
d) 2.00 um; e) 10 um
Zona 1, punctual 1
Zona 1 punctul 2
Zona 2 , punctual 1
Zona 2, punctual 2
Figura 55. Compoziția elementarã pentru AgNPs. din extractul de orz cu AgNO3
Ĩn figura 54 sunt prezentate imaginile SEM pentru extractul de orz cu AgNO3. Din aceastã imagine caracteristica comuna a particulelor este forma lor sferica. Informația compoziției elementare pentru AgNPs a fost efectuatã prin analiza EDS și este prezentatã în figura 55.. Spectrul a confirmat prezența unui semnal de argint la 3 KeV, care este tipic pentru absorția nanocristalelor de argint metalic.Pe langa argint s-au înregistrat și semnale de Cu, Al, Ca, Na. Aceste semnale mai slabe sunt probabil datorate emisiei de raze X din proteine / enzime din extractul de orz. Vârfurile de argint sunt prezente datoritã semnalului de raza X din AgNO3, iar extractul de orz conține compuși anorganici legați de Ag.
SEM – EDS – extract ovaz și AgNO3
Figura 56. Imagine SEM extract de ovãz și AgNO3. a) 5.00 um; b) 3.00 um, c) 1.00 um,
d) 1.00 um; e) 500 um
Figura 57. Compozitia elementara pentru AgNPs. din extractul de ovãz cu AgNO3
Ĩn figura 56 sunt prezentate imaginile SEM pentru extractul de ovãz cu AgNO3. Din aceastã imagine caracteristicã comunã a particulelor este forma lor sfericã. Informația compoziției elementare pentru AgNPs a fost efectuatã prin analiza EDS și este prezentatã în figura 57. Spectrul a confirmat prezenta unui semnal elementar puternic de argint la 3 KeV, care este tipic pentru absorția nanocristalelor de argint metalic.Pe lângã argint s-au înregistrat și semnale de Cu, Al, Si. Aceste semnale mai slabe sunt probabil datorate emisiei de raze X din proteina / enzime din extractul de ovãz. Vârfurile de argint sunt prezente datoritã semnalului de raza X din AgNO3, iar extractul de ovãz conține compuși anorganici legați de Ag.
SEM – EDS – extract secara și AgNO3
Figura 58. Imagine SEM extract de secarã si AgNO3. a) 10.0 um; b) 5.00 um, c) 10.0 um,
d) 5.00 um; e) 3.00 um
Figura 59. Compoziția elementarã pentru AgNPs. Din extractul de secarã cu AgNO3
Ĩn figura 58 sunt prezentate imaginile SEM pentru extractul de secarã cu AgNO3. Din aceastã imagine caracteristica comuna a particulelor este forma lor sfericã. Informația compoziției elementare pentru AgNPs a fost efectuata prin analiza EDS și este prezentatã în figura 59. Spectrul a confirmat prezența unui semnal elementar puternic de argint la 3 KeV, care este tipic pentru absorția nanocristalelor de argint metalic. Pe langa argint s-au înregistrat și semnale de Cu,P. Aceste semnale mai slabe sunt probabil datorate emisiei de raze X din proteinã / enzime din extractul de secara. Vârfurile de argint sunt prezente datoritã semnalului de raza X din AgNO3, iar extractul de secarã conține compuși anorganici legați de Ag.
Evaluarea activitații antimicrobiene a AgNO3 asupra extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã
AgNp pot interacționa cu celula bacteriană, ajungând, în cazul bacteriilor Gram-negative, să se acumuleze la suprafața celulei și să producă modificări structurale ale peretelui bacterian, crescând astfel permeabilitatea acestuia. Dimensiunea AgNp, forma și concentrația acestora influențează procesul de aderență la peretele bacterian (281).
Cele mai importante mecanisme prin care AgNp își exercită acțiunea antimicrobiană sunt:
AgNp, încărcate pozitiv, aderă la suprafața peretelui celular al bacteriilor, încărcat negativ, având drept consecințe modificarea morfologică a celulei bacteriene și ruperea peretelui bacterian, urmată de pierderea citoplasmei și apoi de apoptoza celulară.
AgNp pot pătrunde, de asemenea, în interiorul celulei și al nucleului, destabilizând structurile intracelulare: rezultă disfuncție mitocondrială, destabilizarea și denaturarea proteinelor, alterarea ribozomilor, interacțiunea cu ADN-ul.
AgNp produc citotoxicitate și stres oxidativ. Producerea de specii reactive de oxigen (SOR) de către AgNp explică acțiunile antibacteriană, antifungică și antivirală ale acestora. SOR oxidează proteinele și lipidele, dar și bazele azotate ale ADN-ului (282).
Modularea căilor de semnalizare celulară. Fosforilarea substraturilor proteice stă la baza replicării ADN-ului și a metabolismului bacterian. AgNp intervin prin defosforilarea reziduurilor de tirozină (Tyr) ale unor substraturi peptidice bacteriene importante, inhibând astfel dezvoltarea bacteriană.
Principalele mecanisme de acțiune antibacteriană a AgNp sunt sintetizate în tabelul 1
AgNp își exercită acțiunea antimicrobiană atât singure, cât și în asociere cu antibiotice. Compararea acțiunii antibacteriene de sine stătătoare a AgNp sintetizate prin reducerea AgNO3 utilizând soluție apoasă de carboximetilceluloză sodică, cu efectul sinergic (AgNp + antibiotic cu spectru larg) asupra speciilor bacteriene patogene testate, relevă o inhibiție a creșterii bacteriene mai intensă în cazul utilizării unui antibiotic cu spectru larg alături de nanoparticulele sintetizate (283).
6.6.1 Evaluarea bacterianã a extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã
Mod de lucru
Pentru experiment s-au folosit câte un gram de tãrâțe de grâu, tãrâțe de grâu spelta, tãrâțe de ovãz, tãrâțe de orz, tãrâțe de secarã la care s-a adãugat câte 99 ml de apã peptonatã.
Fiecare probã a fost agitatã timp de 15 minute și lasatã la repaus 1 orã. Dupã o orã din fiecare probã s-au fãcaut câte 7 diluții și au fost însamanțate pe mediu de cultura BCA.
Probele dupã ce au fost însamanțate pe mediu de cultura BCA au fost lãsate la termostat la 37 0C, timp de 48 de ore. Dupã 48 de ore au fost numãrate numarul de colonii formatoare din cele șapte dilții efectuate.
Tãrâța de grâu
Probe cu tãrâțe de grâu
Tãrâțele de grâu provin dintr-o moarã industrialã care este prevazutã cu cu un Decorticator care îndeparteazã stratul superficial al bobului de grâu și bãrbița, pãrți care au încarcaturã microbianã foarte mare.
Ĩn probele cu tãrâțe de grâu s-au putut numãra numarul de colonii pâna la diluția 5, în celelalte diluții numãrul de colonii formatoare au fost pânã în 30.
N bact/g tarata = n*d
Tãrâța de grâu spelta
Proba cu tãrâța de grâu spelta
Tãrâțele de grâu spelta s-au obținut în urma mãcinãrii grâului spelta într-o moara profesionalã care este prevazutã cu utilaje de curãțare și îndepãrtare strat superficial. Datoritã performanței îutilajelor din moara, tãrâța de grâu spelta nu prezintã încarcaturã microbianã mare.
Ĩn proba de tãrâțe de grâu spelta s-a putut numãra coloniile formatoare în diluția 4, în celelalte diluții au fost pânã în 30 sau ineexistente.
N bact/g tarata = n*d
Tãrâța de secarã
Proba cu tãrâța de secarã
Tãrâțele de secarã au fost mãcinate cu o moara de laborator. Datoritã lipsei de utilaje de curațare în probele de tãrâțe de secarã au fost prezente un numãr mai mare de colonii formatoare.
Ĩn proba de tãrâțe de secarã s-a putut numãra coloniile formatoare în diluția 7. Ĩn diluțiile 2,3,4 nu s-a putut numãra coloniile formatoare deorece numãrul a fost mai mare de 300.
N bact/g tarata = n*d
Tãrâța de orz
Proba cu tãrâța de orz
Tãrâțele de orz au fost obținute în urma mãcinãrii boabelor de orz cu ajutorul unei mori de laborator. Ĩncãrcãtura microbianã mare se datoreazã lipsei utilajelor de curațare din componența morii.
Ĩn proba de tãrâțe de orz s-a putut numãra coloniile formatoare în diluția 7. Ĩn diluțiile 2,3,4 nu s-a putut numãra coloniile formatoare deorece numãrul a fost mai mare de 300.
N bact/g tarata = n*d
Tãrâța de ovãz
Proba de tãrâța de ovãz
Tãrâțele de ovãz au fost mãcinate cu ajutorul unei mori de laborator. Tãrâțele de ovãz obținute în urma mãcinãrii boabelor de ovãz au fost de dimensiuni mai mari și datoritã elesticitãții au fost desprinse bine dupa miezul bobului.
Ĩn proba de tãrâțe de ovãz s-a putut numãra coloniile formatoare în diluția 2 și 3. Ĩn diluțiile 4,5,6,7 nu s-au numãrat coloniile formatoare deoarece numãrul lor a fost mai mic decat 30.
N bact/g tarata = n*d
Evaluarea bacterianã a extractelor de grâu, grâu spelta, orz, ovãz și secarã cu AgNO3
Amestecul de apã și tãrâțe s-a filtrat. Filtrarea s-a realizat cu filtru steril. Din soluția filtratã s-a luat 2 ml și s-a amestecat cu 2 ml AgNO3, s-a agitat și s-a lãsat în repaus timp de o orã. Dupã o orã s-a luat 1 ml și s-a însãmânțat direct în mediu de culturã BCA (d0) și 1 ml s-a pus în 9 ml apã peptonatã și s-a facut 6 diluții (d1, d2, d3, d4, d5, d6).
Probele au fost puse la termostat timp de 48 de ore la temperatura de 370C.
Tãrâța de grâu cu AgNO3
Tãrâțe de grâu cu AgNO3
Tãrâțele de grâu cu AgNO3 nu a format colonii de bacterii. AgNO3 a avut efect antibacterian asupra extractului din tãrâțe de grâu. Ĩn diluția d0 s-au format 3 colonii, numãrul lor fiind sub 30 de colonii nu s-a inregistrat.
Tãrâțe de grâu spelta cu AgNO3
Tãrâțe de grâu spelta cu AgNO3
Tãrâțele de grâu spelta cu AgNO3 nu a format colonii de bacterii. AgNO3 a avut efect antibacterian asupra extractului de tãrâțe de grâu spelta și AgNO3. Ĩn diluția d0 s-au format 2 colonii, numarul fiind sub 30 de colonii nu s-a inregistrat.
Tãrâțe de secarã cu AgNO3
Tãrâțe de secarã cu AgNO3
Tãrâțele de secarã cu AgNO3 a format colonii de bacterii, dar în numar foarte mic. AgNO3 a avut efect antibacterian asupra extractului de tãrâțe de secarã cu AgNO3. Ĩn diluția d0 s-au format 5 colonii, în d1 s-au format 3 colonii, în d2 s-au format 2 colonii, iar în d3 o colonie. Numãrul este nesemnificativ avand in vedere ca sub 30 de colonii nu se inregistreazã.
Tãrâțe de orz cu AgNO3
Tãrâțe de orz cu AgNO3
Tãrâțele de orz cu AgNO3 a format colonii de bacterii, dar în numãr foarte mic. AgNO3 a avut efect antibacterian asupra extractului din tãrâțe de orz. Ĩn diluția d0 s-au format 15 colonii, în d1 s-au format 5 colonii, în d2 s-au format 2 colonii. Numãrul fiind sub 30 de colonii nu s-a inregistrat.
Efectul antimicrobian al AgNO3 s-a dovedit în cazut tãrâțelelor de orz care au avut o încãrcãturã microbianã mare în extractele simple de tãrâța de orz.
Tãrâța de ovãz cu AgNO3
Tãrâța de ovãz cu AgNO3
Tãrâțele de ovãz cu AgNO3 nu a format colonii de bacterii. AgNO3 a avut efect antibacterian asupra extractului din tãrâțe de ovãz. Ĩn diluția d0 s-au format 2 colonii, numãrul fiind sub 30 de colonii nu s-a înregistrat.
6.7 Determinarea vitaminelor din tãrâțele de grâu și tãrâțele de grâu spelta prin tehnica HPLC
Tãrâțele de grâu și tãrâțele de grâu spelta conțin vitamine (beta-carotene, B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, E), aminoacizi, acizi grasi (acid palmitic, acid stearic, acid palmitoleic, acid oleic, acid linoleic, acid linolenic), carbohidrați (acid fitic, acid poliuronic, amidon, celulozã, fructozã), purine, fosfolipide, steroli, minerale (sodiu, potasiu, magneziu, calciu, mangan, fier, fosfor, cobalt, cupru, zinc, nichel, crom, molibden, fosfor, clor, fluor, iod, bor, seleniu, silicon).
Datoritã acestor proprietați, tãrâțele de grâu au un efect antimicrobian, antiinflamator, regleazã digestia, emolient în special pentru stomac și intestine, laxativ, nutritiv, reconfortant, remineralizant și un tonic general.
Pentru determinarea vitaminelor solubile în apă (acid ascorbic, niacin, piridoxină (vitamina B6), tiamină (vitamina B1) și riboflavină (vitamina B2) s-a dezvoltat o procedură de cromatografie în fază inversă de înaltă performanță. au fost analizate prin HPLC pe o coloană Zorbax Eclipse XDB C18, 150 mm x 4,6 mm x 5 um cu 0,1 mol L-1 KH2P04 (pH 7,0) – metanol, 90:10, ca fază mobilă (0,7 ml min-1) în modul isocratic. Identificarea compușilor a fost obținută prin compararea timpilor lor de retenție și a spectrelor UV cu acelea din standardele stocate într-o bancă de date Limitele de detecție au variat de la 0,15 la 0,5 mg L-1.
Vitaminele și rolul lor au fost minimalizate secole. Experimentele pe modele de animale efectuate la începutul secolului XX au aratat ca animalele hranite cu alimente înalt purificate (proteine, glucide, lipide și sãruri minerale) nu se dezvoltau corespunzator. Ĩn 1912 Frederick Gowland Hopkins a publicat "Feeding Experiments Illustrating The Importance of Accesory Factors in Normal Dietaries" unde se discutã despre factori alimentari suplimentari necesari pentru creșterea și dezvoltarea organismului, factori denumiti ulterior vitamine.
Vitaminele sunt nutrienți esențiali având roluri în : menținerea barierei de apãrare la nivelul mucoaselor și creșterea rezistenței la infecții; metabolismul proteinelor, glucidelor, lipidelor și mineralelor; sinteza unor structuri indispensabile (acizi nucleici și nucleoproteine din molecula de ADN, enzime, factori de coagulare); procesele de oxidare (efect antioxidant) și aterogeneza (efect antiaterogen).
Vitaminele sunt un grup larg de compuși organici care sunt componente minore, dar esențiale, ale produselor alimentare necesare creșterii normale, auto-întreținerii și funcționării organismelor umane și animale. Acești compuși pot fi clasificați în două grupuri principale – vitamine solubile în apă și liposolubile. Printre grupul B de vitamine solubile în apă, atât tiamina (B1) cât și piridoxina (B6) sunt importante. Ele joacă diferite funcții specifice și vitale în metabolism, iar lipsa sau excesul lor produce boli specifice. Vitaminele sunt relativ instabile și pot fi pierdute în timpul procesării și depozitării alimentelor. Datorită rolului critic al vitaminelor în nutriție și instabilității lor relative, analizele calitative și cantitative reprezintă probleme importante și o sarcină dificilă pentru producătorii de alimente. HPLC este tehnica preferată pentru separarea vitaminei, datorită selectivității sale ridicate.
Se raportează o metodă pentru determinarea simultană a vitaminelor solubile în apă prin HPLC cu detectarea diodelor. Metoda propusă este simplă și rapidă și este posibilă identificarea și determinarea simultană a vitaminelor solubile în apă în mai puțin de 25 de minute cu o singură injecție.
Echipament
Cromatografia lichidă a fost realizată cu un sistem Agilent 1100 care constă dintr-o coloană C18, un detector cu spectru UV vizibil, un degazer și o pompă de cromatografie lichidă; S-a folosit software-ul Agilent pentru a calcula suprafețele de vârf. Proba injectată în sistemul HPLC a fost de 20 μL.
Reactivi
Metanolul (clasa HPLC) și K2HPO4 (extra pur) au fost obținuți de la Merck.
Apa utilizată în toate experimentele a fost dublu distilată. Standardele de vitamine (acid ascorbic, niacin, piridoxină, tiamină și riboflavină) au fost de tip reactiv analitice de la Agilent și nu au fost purificate în continuare. Stocurile și soluțiile standard de vitamine solubile în apă au fost preparate în fază mobilă. Cinci șapte concentrații diferite ale fiecărui standard au fost utilizate pentru a pregăti graficul de calibrare. Aceste soluții au fost depozitate în baloane de sticlă întunecată, pentru a le proteja de lumină și au fost păstrate sub răcire. Pentru fiecare vitamină a fost pregătit un grafic de calibrare. Coeficienții de corelație pentru acidul ascorbic, niacina, piridoxina, tiamina și riboflavina, pe baza loturilor de concentrație (mg mL-1) față de suprafața picului (mAU), au fost găsite a fi> 0,999.
Pregătirea unei mostre
Extracție
1. Greutate 2g de probă (făină integrală sau gris) în flacon de 50ml
2. Se adaugă 12 ml de HCI 0,1 N
3. Se amestecă într-o baie de apă la 70 ° C timp de 10 minute
4. Se centrifughează la 250 ° C timp de 12 minute la 4000xg
5. Transferați 2 ml de supernatant în eprubetă de 2 ml
6. Centrifugați la 8500xg timp de 25 de minute
7. Se filtrează soluția, utilizând filtrul RC 4 mm, 0,45 μ, în flacoane de culoarea chihlimbarului.
Metodă
Eluatul de coloană a fost monitorizat cu un detector de fotodiodă la 265 nm pentru vitamina C, 234 nm pentru tiamină, 266 nm pentru riboflavină, 324 nm pentru piridoxină, 204 nm pentru biotină și 261 nm pentru niacină. Faza mobilă s-a filtrat printr-o membrană de 0,45 pm și s-a degazat înainte de utilizare. Faza mobilă a fost 0,1 mol L-1 KH2P04 (pH 7) -metanol, 90:10. Viteza de curgere a fost de 0,7 mL min-1. Coloana a fost operată la temperatura camerei (25 ° C). Identificarea compușilor a fost obținută prin compararea timpilor lor de retenție și a spectrelor UV cu cele ale standardelor stocate într-o bancă de date. Concentrațiile vitaminelor solubile în apă au fost calculate din zonele integrate ale eșantionului și ale standardelor corespunzătoare.
Metoda se bazează pe principala ecuație:
cj = (Aj-B0) / B1 unde:
cj este concentrația standardului sau a eșantionului în mg / l
Aj este domeniul vârfului cromatografic în mAu * s
BO este interceptul curbei de calibrare în mAu * s
B1 este panta curbei de calibrare în mAu * l / mg
Diferența de metodă
Rezoluția riboflavinei a fost foarte bună numai atunci când procentul de metanol a fost mai mare de 10%.
Modificarea temperaturii de la 20 la 35 ° C a redus ușor timpii de retenție, dar nu a avut niciun efect asupra rezultatelor cantitative.
Linearitatea curbelor standard și a limitelor de detecție pentru vitaminele solubile în apă:
Probele de tãrâțe au fost analizate utilizând condițiile optimizate ale procedurii experimentale, iar rezultatele sunt centralizate în Tabelul 1.
Gama comună de concentrații de vitamine variază de la 0,1 mg / 100 g de eșantion nesupravegheat la 100 mg / 100 g de eșantion nesupravegheat.
Datorită nereproductibilității vitaminei C (datorită instabilității sale ridicate la lumină, căldură, oxigen și depozitare), pentru această metodă de testare, rezultatele pentru probele de tarate sunt considerate nevalabile.
Determinarea vitaminelor prin metoda HPLC
Graul spelta
Vitamina B1
Vitamina B2
Vitamina B3
Vitamina B6
Vitamina C
Prepararea sãculeților cu tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
Figura 60. Tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
Pentru experiment s-au folosit tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta. S-au ales aceste tãrâțe datoritã proprietãților remineralizante, antimicrobiene și antiinflamatoare ale acestora.
Figura 61. Sãculeți de ceai ,,Finum”
Pentru obtinerea sãculeților cu tãrâțe s-au folosit filtrele de ceai Finum”. Filtrele sunt biodegradabile și sunt foarte usor de folosit.
Figura 62. Sãculeți cu cu tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
Prepararea solutiei de AgNO3
Pentru prepararea soluției de AgNO3 s-a folosit 500 ml de apã distilatã si 0.13 g de AgNO3.
Figura 63. Soluția de AgNO3
Pregãtirea si aplicarea plasturilor cu tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
Figura 64. Pregãtirea plasturilor cu tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta
Ĩn fiecare saculeț s-a introdus cate 3 g de tãrâțe, deasupra sãculețului s-a aplicat o bandã adezivã. Ĩnainte de aplicare, plasturii sunt introduși în soluție de AgNO3 pentru umezire. Acești plasturi au fost aplicați pe o plagã superficialã a unui cațel.
Plasturii au fost aplicați timp de patru zile, timp în care s-a observant evoluția vindecãrii plãgii. Ĩn zona plãgii, animalul a fost tuns pentru aplicarea directã a plasturilor și pentru a observa mai bine evoluția vindecãrii plãgii.
Menționez cã experimentul a fost realizat sub supravegherea unui medic veterinar cu respectarea prevederilor Directivei 2010/63/UE a Parlamentului European și a Cosililului din 22 septembrie 2010 privind protecția animalelor utilizate în scopuri științifice.
Figura 65. Plaga înainte de aplicarea plasturilor
Tegumentul (pielea) reprezintã o structura cu rol de bariera, foarte importantã pentru organismul uman. Pielea are rolul de a împiedica pãtrunderea microbilor, proveniți din mediul exterior, în mediul intern al gazdei. Tegumentul este format din trei straturi, dispuse succesiv dinspre suprafațã catre profunzime, în aceastã ordine: epidermul, dermul și hipodermul.
Orice leziune aparutã la nivelul barierei tegumentare (plaga = soluție de continuitate), va favoriza apariția unor infecții. Leziunile tegumentare apar de obicei în urma unor traumatisme, generate de anumiți agenți vulneranți.
Zgârietura (plaga) a fost produsã de agresiunea altui animal. De obicei, în majoritatea cazurilor, terapia de îngrijire este minimã, dar existã și situații în care pot fi produse infecții care sunt generate de cãtre flora microbinã orofaringianã a animalului agresor, dar și de cãtre bacteriile din sol, de la nivelul tegumentului animalului.
Figura 66. Prima zi de aplicarea plasturilor
In etapa initiala de vindecare, plaga incearca sa se curete de impuritati. Se poate remarca frecvent prezenta exsudatului, iar uneori, chiar a semnelor de infectie (inrosire, inflamare, durere, caldura, dificultati de miscare). Ingrijirea ranii la nivel local sustine aceste procese si accelereaza curatarea. Plaga prezinta exudat, cu usoare semene de infectie.
Figura 67. Imagine dupã prima zi de aplicarea plasturilor
Dupa prima zi de aplicare a plasturilor formati din tarata de grau, tarata de grau spelta si impregnati in solutie de AgNO3, plaga nu mai prezinta exudat. In aceasta faza, imperfectiunile de la nivelul tegumentului sunt umplute cu tesut nou, iar nivelul exsudatului scade. Procesul de curatare a plagii trebuie sa continue, iar plaga este acoperita din nou cu plasturi formati din tarate de grau, tarate de grau spelta si impregnati in AgNO3. Dupa prima aplicare a plasturilor plaga nu mai prezinta semen de infectie.
Figura 68. Imagine dupã a doua zi de aplicarea plasturilor
Dupa a doua zi de aplicare a plasturilor, la nivelul plagii exsudatul este inexistent. Plasturii din tarata de grau, tarata de grau spelta impregnati in solutie de AgNO3 mentin nivelul de umezeala de la nivelul ranii, protejeaza impotriva factorilor externi si sustin in mod ctive procesul de vindecare. Dupa doua zile de aplicarea plasturilor plaga prezinta semen de vindecare.
Figura 69. Imagine dupã a treia zi de aplicarea plasturilor
Dupa a treia zi de aplicare a plasturilor exsudatul este inexistent, plaga nu prezinta semen de infectie. Plasturii protejeaza plaga de factorii exteri. Din imagine se poate observa ca in zona unde au fost aplicati plasturii, rana a avut o evolutie in vindecare. In partea de jos, unde nu au ajuns plasturii se poate observa culoarea mai inchisa a plagii.
Figura 70. Imagine dupã a patra zi de aplicarea plasturilor
Plasturii aplicati sustin procesele fiziologice specifice fiecarei faze a vindecarii. Acestia mentin nivelul de umezeala de la nivelul ranii, protejeaza impotriva factorilor externi si sustin in mod activ procesul de vindecare.
Plasturii au fost conceputi pentru tratarea ranilor si a celor cu vindecare lenta, Plasturii au fost aplicati pe toata durata procesului de vindecare. Dupa patru zile de aplicarea a acestora plaga a fost vindecata.
Figura 71. Imagine cu evoluția vindecãrii plãgii
7. Contribuții personale și perspective de viitor
7.1 Contribuții personale
1. Evidențierea oportunității și utilității temei de doctorat, precizându-se obiectivul principal al lucrării ca fiind extinderea gamei de aplicatii a nanoparticulelor de argint, valorificarea tãrâțelor de grâu și tãrâțele de grâu spelta în domeniul dermatologiei, precum și obiectivele complementare, pe baza cărora să se asigure îndeplinirea obiectivului propus în totalitate.
2. Efectuarea unei sinteze asupra nanoparticulelor de argint, a aplicațiilor acestora și a cerealelor (grâu, grâu spelta, ovãz, orz și secarã), pe baza căreia să se poată defini mai bine necesitate și oportunitatea tezei de doctorat, precum și a unei metode de cercetare adecvate.
3. Realizarea unui studiu referitor la compoziția chimicã a cerealelor și în special a tãrâțelor de grâu și grâu spelta, datoritã cantitãților mari rezultate în urma procesului de fabricație a fãinii și valorificarea acestora în alte domenii.
4. Obținerea unor plasturi din tãrâțe de grâu și tãrâțe de grâu spelta impregnate în soluție de AgNO3 pentru testare în dermatologie.
5. Analiza zilnicã asupra unei plãgi superficiale dupã ce au fost aplicați plasturii. Toaletarea și igiena zilnicã a plãgii pentru a fi observatã evoluția vindecãrii plagii mai ușor.
6. Prelucrarea, analiza și interpretarea rezultatelor obținute, care contribuie la aprofundarea cunoștințelor din acest domeniu.
7.2 Perspective de viitor
Continuarea cercetãrii și testarea plasturilor obținuti pentru mai multe tipuri de afecțiuni ale pielii atât la animale cât și la om.
Continuarea cercetãrii experimentale și obținerea de produse dermatologice sub formã de creme, spray-uri din extracte de tãrâțe și AgNO3 pentru utilizarea mai ușoarã a acestora.
Continuarea cercetãrii experimentale și obtinerea de produse alimentare pe bazã de tãrâțe în care se adaugã AgNO3 pentru a mãrii termenul de valabilitate.
O alta direcție de cercetare ar fi tratarea tãrâțelor cu AgNO3, pentru adãugarea în cantitãți mai mari în produsele de panificație în vederea mãririi termenului de valabilitate și aportul de vitamine, minerale, fibre a produselor de panificatie dietetice.
Bulletin of the Transilvania University of Brașov Vol. 10 (59) No. 1 – 2017
Series I: Engineering Sciences
COMPOSITIONAL INVESTIGATIONS OF SOME ROMANIAN CEREALS
R.VLADOIU, R. M. ION1,, S. TEODORESCU R. M. STIRBESCU3, I. D. DULAMĂ3
Abstract: The wheat, barley, rye, oat as grains, bran and flour are the most consumed cereals by humans. For this reason, many papers have been written, treating the characterization and nutritional evaluation of these cereals. Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, were determined in this paper, by inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) and FTIR analytical technique.
Key words: flour, mineral determination, ICP-AES.
1. Introduction
Cereals as member of the family, Gramineae, include rye, oats, barley, maize, triticale, millet and sorghum. At global level, wheat and rice are the most important crops, with over 50% of the world’s cereal production [1]. All these cereals have similar structures, and are an important source of energy, protein, B vitamins and minerals for the world population.
The wheat is one of the most consumed cereals by humans, which belongs to the Triticum family [2], the hard wheat T. Durum being the most commercially used [3].
Barley is mainly grown for animal feed, especially for pigs, and also, in the manufacture of beer and for distilling in whisky manufacture [4].
Oat is mainly been grown for animal feed, and for breakfast cereals (Kent & Evers 1994). However, oats is used in cosmetics and adhesives [3].
Rye is a the major crop met in Russia, Poland, Germany and the Scandinavian countries, and is used for animal feed [2].
In spide of their low concentrations of sodium and potassium, all cereals contain considerable amounts of iron, magnesium and zinc, as well as low level of selenium [5].
The flour is used for the bread, cookies and other bakery preparation, products. For this reason, many papers have been written, treating the characterization and nutritional evaluation of this cereal and its flour [6].
2. Objectives
Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, were determined in this paper, by inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) and FTIR analytical technique.
3. Material and Methods
3.1. Materials
In our experiments, have been used the following samples:
wheat grains, Spelta wheat grains, barley grains, Spelta barley grains, rye grains, wheat bran, Spelta wheat bran, barley bran, oat bran, rye bran, wheat flour, Spelta wheat flour, barley flour, oat flour, rye flour. They have been processed in our laboratory after literature methods [7].
3.2. Methods
The heavy metals content in water samples were determined using Thermo Scientific iCAP Qc ICP-MS system. All quantitative measurements in triplicates were performed in the standard mode (STD) using the instruments software Qtegra and the relative standard deviation (RSD) values was less than 10%. Several well-known isobaric interferences were automatic corrected. In order to determine the heavy metals content, the samples were mineralized using the microwave digestion system, TOPwave (Analytik Jena) under extreme conditions of pressure and temperature.
Each flour and bran sample (400 mg) was introduced to the digestion vessel, and then, was added 5 mL of 67% HNO3and 2 mL 30% H2O2. Whole cereals grains (1000 mg) were mixed with 10 mL of 67% HNO3 and 2 mL 30% H2O2. The digestion parameters are presented in the following Table 1.
The main parameters for samples digestion Table 1.
After digestion time (40 minutes) the vessels were cooled at room temperature and then, each solution was transferred to volumetric flask and filled to 50 mL with deionized water.
The calibration was achieved with a standard solution (Standard ICP-AES multielement standard solution IV, Merck, 1000 ppm), and by using bidistillated water. The validation method (including digestion and determination) was performed using a certified reference material of wheat flour furnished by National Institute of Standards & Technology (NIST).
4. Results and Discussions
Table 2 shows the mean value of the tested macro elements (Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) in cereal cultivars. All the elements have higher concentrations in flour than in bran and grain. The highest Fe content was detected in barley fluor (61.233±0.409 mg/kg), whereas the lowest content was determined in what flour (7.850±0.029 mg/kg). Furthermore, the highest and lowest Cr contents were found in flour, too: oat, barley and rye, respectively.
It should be mentioned the new and interesting rule, Spelta variety of wheat show higher concentrations at all the minerals in flour than in grain and bran.
Figure 1. The mineral concentrations from cereals
In Figures are shown the FTIR spectra of different studied cereals, grouped in families: grain, bran and flour.
Wheat samples (red line: wheat, blue line: bran; green line: grains)
Spelta wheat samples (red line: flour, blue line: bran; green line: grains)
Barley samples (red line: flour, blue line: bran; green line: grains)
Oat samples (red line: flour, blue line: bran; green line: grains)
Rye samples (red line: flour, blue line: bran; green line: grains)
Figure 2. FTIR spectra of cereal samples
By analyzing the FTIR spectra, could be concluded the following aspects:
The broad absorption band between 3400-3200 cm-1, present in nearly all spectra is attributed to OH and NH stretching. They are not significant in selecting one or another cereal;
The presence of lipid is indicated by absorptions from the symmetric and asymmetric stretching vibrations of CH2 (2922 and 2852 cm-1) and CH3 (2956 and 2874 cm-1) groups of the acyl chains [8].
The region of the IR spectrum between wavenumbers 1750 and 2800 cm-1 is free from absorption of functional groups from biological materials.
The bands from 1735 cm-1 is assigned to a strong absorption band at approximately arising from the stretching vibration of the C=O ester groups present in lipid molecules [9].
The peaks from 1650 cm-1 and 1550 cm-1 correspond to the protein absorption bands. The first located at 1650 cm-1 is assigned to the C=O stretching vibration of the amide C=O group, while the second one, between 1500 and 1560 cm-1, is assigned to N-H bending vibrations coupled with C-N stretching within the protein molecule.
The band from 1510 cm-1 is attributed to the aromatic ring structures within lignin molecules [10].
The largest and broadest carbohydrate absorption peak is centered at approximately 1025 cm-1, and is attributed to non-structural carbohydrate [11].
4. Conclusions
The wheat, barley, rye, oat as grains, bran and flour are the most consumed cereals by humans. Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, were determined in this paper, by inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES) and FTIR analytical technique.
By ICP-OES, the minerals concentration have been identified and clculated, while by FTIR, the main compounds are identified, as follows: lipid lignin and carbohydrate.
Acknowledgements
We hereby acknowledge the projects PNII 185/2014, 120 BG/2016 for financial support.
References
Bender DA & Bender AE (1999) Benders’ Dictionary of Nutrition and Food Technology, 7th edn. Woodhead Publishing, Abington
Kent NL & Evers AD (1994) Kent’s Technology of Cereals, 4th edn. Elsevier, Oxford
Macrae R, Robinson RK & Sadler MJ (1993) Encyclopaedia of Food Science, Food Technology and Nutrition. Academic Press, London.
Fast RB & Caldwell EF (2000) Breakfast Cereals and How They Are Made, 2nd edn. American Association of Cereal Chemists, St. Paul.
Lyons G, Stangoulis J & Graham R (2003) High-selenium wheat: biofortification for better health. Nutrition Research Reviews 16: 45–60.
Brigid McKevith, (2004) British Nutrition Foundation Nutrition Bulletin, 29, 111–142.
*** Cereals Processing Technology, 1st Edition, Editors: G. Owens, Woodhead Publishing, 20th March 2001.
Jackson, M. and Mantsch, H.H. (2000). Infrared spectroscopy, ex vivo tissue analysis. In: Encyclopedia of Analytical Chemistry, Vol. 1, Meyers, R.A. (Ed.), John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK. pp. 131-156..
Peitrzak, L.N. and Miller, S.S. (2005). Microchemical structure of soybean seeds revealed in situ by ultraspatially resolved synchrotron fourier transformed infrared microspectroscopy. J. Agric. Food Chem. 53:9304-9311.
Yu, P., McKinnon, J.J, Christensen, C.R. and Christensen, D.A. (2004). Using synchrotron transmission FTIR microspectroscopy as a rapid, direct and nondestructive analytical technique to reveal molecular microstructural-chemical features within tissue in grain barley. J. Agric. Food Chem. 52:1484-1494.
Wetzel, D.L. and LeVine, S.M. (2000). Biological applications of infrared microspectroscopy, In: Infrared and raman spectroscopy of biological materials, Chapter 4. H.-U. Gremlich and B. Yan (eds.), Marcel Dekkar, New York. pp.101-142.
Journal of Science and Arts
Year 19, No. 3(48), pp. 723-732, 2019
SILVER NANOPARTICLES BIOSYNTHESIS IN CROP EXTRACTS
ROXANA VLADOIU1, RODICA-MARIANA ION1,2*, SOFIA TEODORESCU3, RALUCA MARIA STIRBESCU3, IOANA-DANIELA DULAMA3
Manuscript received: 06.06.2019; Accepted paper: 21.08.2019;
Published online: 30.09.2019.
Abstract. The regular wheat and Spelta wheat are the most commonly used grains in human existence. In this paper, wheat and Spelta bran extracts were used AgNO3 was added in order to obtain silver nanoparticles (AgNPs). For each type of bran, vitamins content (ascorbic acid, niacin, pyridoxine, thiamine, riboflavin) were determined by HPLC, in order to evaluate qualitative and quantitative the vitamins concentrations. FTIR, Raman and SEM- EDS techniques were used to characterize the extracts with AgNO3, and AgNPs generated in- situ.
Keywords: wheat bran, Spelta bran, vitamins, Ag nanoparticles.
INTRODUCTION
Over the past decades, the trend of miniaturization and the need to modernize technological processes increased and area like synthesis and properties of Ag nanoparticles raised a high interest in many areas. The studies conducted in 1980-1990 have shown that Ag nanoparticles have a rare combination of properties, unique optical properties associated with surface plasmon resonance, well-developed surfaces, catalytic activity, good electrical capacity of the double electric layer, etc. Also, colloidal Ag antibacterial agents (e.g., Colargol) have been shown to be very effective in medicine [1].
Currently, there are several ways of synthesizing silver nanoparticles by chemical, physical, photochemical and biological methods. Each method has its advantages and disadvantages, the main issues being cost, scalability, practice size and size distribution. The biological method offers many resources for the synthesis of silver nanoparticles and this method can be considered as an environmentally friendly approach and also a low-cost method. The reduction rate of metal ions by using biological agents is higher and occurs at ambient temperature and pressure. In biological synthesis, cell walls play a major role in the intracellular synthesis of the nanoparticles. The negatively charged cell wall interacts electrostatically with positively charged metal ions and reduces the metallic ions biologically to the nanoparticles [2].
When silver nanoparticles are produced by chemical synthesis, three main components are required: a silver salt (usually AgNO3), a reducing agent (e.g., ethylene glycol) and a stabilizer or coating agent (e.g., PVP) in order to control the growth of nanoparticles and prevent their aggregation by collision. In the case of biological synthesis of silver nanoparticles, the reducing agent and stabilizer are replaced by molecules produced by living organisms. These reducing and / or stabilizing compounds can be taken from bacteria, fungi, yeasts, algae or plants [3].
Plants and their parts contain carbohydrates, fats, proteins, nucleic acids, pigments and several types of secondary metabolites which act as reducing agents to produce nanoparticles from metal salts without producing any toxic by-product. Also, biomolecules such as enzymes, proteins and bio-surfactants present in microorganisms serve as reducing agents,and some biopolymers (e.g., starch, cellulose, chitosan, tree gum polymers), and other natural compounds like vitamins, proteins, peptides (e.g., glutathione), and sugars (e.g., glucose, fructose) are such materials, which provide suitable reducing and surface agents for the nanoparticle synthesis/stabilization [4-7].
Plant extracts are regarded as one of the most promising natural reducing agents, such as metabolites (e.g., sugars, alkaloids, polyphenols, phenolic acids terpenoids), and proteins and co-enzymes help to synthesis metal and metal oxide nanoparticles [8, 9]. These NPs can be used in biomedical applications due to their production advantages via biosynthetic route, which fashions the defined size, morphology and high chemical purity of NPs [10].
The biopolymers (cellulose and its derivatives, chitosan and its derivatives, alginate, dextran, and tree gums) are another family of natural sources used as reducing and stabilizing agents for metal and metal oxide nanoparticle synthesis [11-14].
Vitamin B1, Vitamin B2 (riboflavin), Vitamin C (ascorbic acid), coffee and tea extracts, beet juice, and grape pomace have been reported as natural reducing agents or antioxidants used for the synthesis of stable nanoparticles [15-17].
In this paper, the spectral, compositional and morphological characterizations of two wheat grains are investigated by FTIR, Raman and HPLC techniques. A method for simultaneous determination of water-soluble vitamins by HPLC with diode-array detection is reported. The proposed method is simple and rapid and it is possible to identify and simultaneously determine water-soluble vitamins in less than 25 min with only one injection. Also, the generation of silver nanoparticles in the presence of these crops extract is discussed, and their morphology is investigated by SEM-EDS.
MATERIALS AND METHODS
MATERIALS
2 mg of wheat bran and Spelta wheat bran have been prepared by grinding in the specialized mill. As reagent methanol (HPLC grade) and K2HPO4 (extra pure) from Merck, have been used. Water used in all the experiments was doubled distilled. The vitamin standards (ascorbic acid, niacin, pyridoxine, thiamine, and riboflavin) were of analytical- reagent grade from Agilent and were not further purified. Stock and standard solutions of water-soluble vitamins were prepared in the mobile phase. Five to seven different concentrations of each standard were used to prepare the calibration plot. These solutions were stored in dark glass flasks, to protect them from light, and kept under refrigeration. A calibration plot was prepared for each vitamin. Correlation coefficients for ascorbic acid, niacin, pyridoxine, thiamine, and riboflavin on the basis of plots of concentration (μg mL−1) against peak area (mAU) were found to be >0.999.
METHODS
FT-IR investigations have been achieved using Vertex 80 FT-IR spectrometer, equipped with ATR device. The standard configuration is designed for data acquisition in the middle IR region (8000 to 350 cm-1); the ATR-FTIR spectrometer uses dry air in order to reduce the content of unwanted atmospheric interferents.
For Raman spectrometry, Rigaku’s Xantus-2 Raman Analyzer has been used for quickly and accurately identification of chemical substances based on the chemical fingerprint at the molecular level and is therefore highly specific.
The morphological characterization of AgNPs were achieved using scanning electron microscope (SEM) SU-70 by Hitachi, performed under 30 kV accelerating voltage and 16 mm working distance range, coupled with UltraDry EDS (Thermo Scientific).
Liquid chromatography was performed with an Agilent 1100 system consisting of: column C18, UV-visible diode-array detector, degasser, and liquid chromatography pump; Agilent software was used to calculate peak areas. The sample amount injected into the HPLC system was 20 μL.
A reversed-phase high-performance liquid chromatographic (RP-HPLC) procedure has been developed for the determination of water-soluble vitamins (ascorbic acid, niacin, pyridoxine (vitamin B6), thiamine (vitamin B1), and riboflavin (vitamin B2). The water- soluble vitamins were analyzed by HPLC on a Zorbax Eclipse XDB C18, 150 mm × 4.6 mm x 5µ column with 0.1 mol L−1 KH2PO4 (pH 7.0) – methanol, 90:10, as mobile phase (0.7 mL min−1) in isocratic mode. Identification of compounds was achieved by comparing their retention times and UV spectra with those of standards stored in a data bank. The detection limits ranged from 0.1 to 0.5 mg L−1. The column eluate was monitored with a photodiode-array detector at 265 nm for vitamin C, 234 nm for thiamine, 266 nm for riboflavin, 324 nm for pyridoxine, 204 nm for biotin, 261 nm for niacin. The mobile phase was filtered through a 0.45 μm membrane and degassed before use. The linearity of standard curves and detection limits for the water-soluble vitamins, Table 1.
Table 1. Linearity of standard curves and detection limits for the water-soluble vitamins.
SAMPLE PREPARATION
Weight 2 g of sample (whole flour) in 50ml flacon, add 12mL of HCl 0.1N, stirr in a water bath at 70 °C for 10 min, centrifuge at 25 °C for 12 min at 4000 rpm, transfer 2 mL of supernatant in Eppendorf tube, centrifuge at 8500 rpm for 25 min, filter the solution, using RC filter 4 mm (0.45μm) in amber vials.
RESULTS AND DISCUSSION
Vitamins are a broad group of organic compounds that are minor, but essential, constituents of food required for normal growth, self-maintenance, and functioning of human and animal bodies. These compounds can be classified into two main groups – water-soluble and fat-soluble vitamins. Among the B group of water-soluble vitamins, both thiamine (B1) and pyridoxine (B6) are essential in human nutrition and their relative instability, qualitative and quantitative analyses are important issues and a challenging task for food manufacturers. HPLC is the preferred technique for vitamin separation, because of its high selectivity.
Table 2. Water-soluble vitamins content from wheat and spelta wheat.
As literature reported vitamin B1 effectively reduced Pd ions and the structures of the ensuing Pd nanoparticles could be well controlled as nanobelts, nanoplates, and nanotrees at different concentrations of palladium precursors [15]. Vitamin B2 was used as a reducing and capping agent for the synthesis of metal nanoparticles [16]. Because of its antioxidative properties, water-soluble vitamin B12 is used now in the present work to synthesize Ag, Au, and Pd metal nanoparticles [18, 19].
Taking into account these facts, the presence of different vitamins from wheat could be responsible for the biosynthesis of silver nanoparticles. First experiments have been achieved by FTIR, comparing both wheat types, as it is shown in Fig. 1. For the entire spectrum, no differences could be observed, so in principle these wheat sorts are identical.
Figure 1. The spectrum of normal wheat (blue line) and spelta wheat (green line).
By analyzing the FTIR spectrum for both wheat bran types, the following aspects could be concluded: the broad absorption band between 3500-3000 cm-1 (3284.93 cm-1), is attributed to the OH and NH range, while the peak at 1635 cm-1 corresponds to the absorption band of the protein, attributed to the C = O stretching vibration of the amide group present in proteins.
Meanwhile, a similar range 1690-1750 cm-1 is assigned to free carboxylic acid and to esters or to the carbonyl group of carboxylic aromatic acids generated by the oxidation of aliphatic chains or from vegetable oils, has been identified at 1715 cm-1 by Vasquez et al. [20].
For Spelta wheat bran similar results have been obtained. The 1444 cm-1 band to the deformation of CH bonds (CH2 or CH3 groups), the bands from 794 and 1001 cm−1, could be assigned to phenolics and fatty acids, fatty acid ester, sitosterol and sitosterol acetate, have absorption in the region 500-200 cm-1 [21-26].
Figure 2. FTIR for Spelta wheat bran (green line), wheat extract with AgNO3 (blue line), and wheat extract with AgNO3 and vitamin C (orange line).
By mixing the cereal extract with AgNO3 (0.5 mL filtered + 0.5 mL AgNO3), was easy to obtain nanoparticles of silver, identified by FTIR and Raman spectroscopy. The reason is the hihgher concentration of Vitamin C (four time higher) than the regular wheat bran.
IR spectrum of Ag NPs generated in the presence of wheat extract (Fig. 2, orange line), shows absorption peaks at 1641 (shoulder), 1382, 1049 cm−1 in good agreement with literature [27].
In the Raman spectrum of both wheat types (Fig. 3), the peaks recorded at 1610, 1522 and 1448 cm-1 can be assigned to stretching vibrations C=C of phenyl ring of flavonoids. The carotenoid esters can be highlighted by the presence of peaks from 1752 cm-1(stretching vibrations of carboxylic group C=O) and 1500 cm-1 (C-H symmetrical bending in –CH3 or the carboxyl group COO). The peaks recorded at 961, 911, 860, 834, 518, 452, and 423 cm-1 corresponding to D-glucose compound. At 1060-1124 cm-1 C-C groups are present while at 1335-1411 cm-1 CH3 groups are found.
Figure 3. Raman spectra of regular wheat (red line) and spelta wheat (blue line).
Figure 4. Raman Spectra: a) Spelta wheat extract with AgNO3; b) Spelta wheat extract with AgNO3 and vitamin C.
After silver nitrate addition, the spectrum shows a sharp band at 240 cm−1, attributed to the stretching vibrations of Ag–N and Ag–O bonds [28], due to the chemical bonds present in the organic components of wheat. The bands at 1068, 1153 and 1305 cm−1, and 768 and 858 cm−1coming from the C–H in plane bending and out of plane wag, respectively from the saccharide structure of cereals. The bands from small wavenumbers (445 and 496; 670 and 1394 cm−1assigned, respectively, to the stretching vibrations of (C–N–C), (C–S–C) and phenyl ring. Thus, from the preferential enhancement of these Raman bands; it can be concluded that both amino and carboxylate groups of the wheat are involved in silver nanoparticles generation. By SEM-EDS, was possible that from wheat extract with AgNO3, to
put into evidence silver nanoparticles, either as spherical particles or as flower-shaped nanoparticles (Fig. 5).
Figure 6. EDS for AgNPs from wheat extract with AgNO3.
In Fig. 5 can be observed few structures resulted by nanoparticles agglomeration, as well as the presence of yeast (Saccharomyces cerevisiae) (Fig. 5c). The elemental content (Fig. 6) highlights the presence of silver, as well as Al, Si, P, S, O, Cu. These elements come from both wheat extracts (i.e. Si, P, S, and O) and sample support (i.e. Al and Cu).
The silver tips are present due to the X-ray signal from AgNO3, and the wheat extract contains inorganic compounds related to Ag. For Spelta wheat and AgNO3, SEM-EDS results reveal similar results as previous, except the spatial orientation (star or flower-shape) of the associated nanoparticles (Fig. 7).
Figure 8. EDS for AgNPs from Spelta wheat extract with AgNO3.
The EDS spectrum confirmed the presence of silver by the strong signal at 3 KeV (Fig. 8) obtained on Spelta extract with AgNO3 are similar with the data obtained for wheat extract (Fig. 6).
CONCLUSION
The presence of vitamins B1, B2, B3, B6, H, and C was highlighted in the extracts obtained from regular wheat bran and Spelta bran. The bran extracts with AgNO3 were analyzed by FTIR and Raman spectroscopy, comparative with initial bran extracts. The silver nanoparticles generate in bran extracts by AgNO3 addition were highlighted by FTIR, Raman and SEM-EDS analysis. The Spelta wheat bran extract is more adequate for AgNPs generation, due to its higher concentration of Vitamin C, which is recognized as an efficient reducer agent. In regular wheat bran extract, the generated AgNPs is more spherical or flower-shape, while in Spelta wheat bran extract, the nanoparticles are star or flower-shaped.
REFERENCES
Vorobyova, S.A., Lesnikovich, A.I., Sobal, N.S., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 152(3), 375, 1999.
Suh, J.S., DiLella, D.P., Moskovits, M., Journal of Physical Chemistry, 87, 1540, 1983
Sileikaite, A., Prosycevas, I., Puiso, J., Juraitis, A. Guobien, A., Materials Science, 12, 4, 2006.
Virkutyte, J., Varma, R.S., Kumar, V., Yadav, S.K., Dahl, J.A., Maddux, B.L.S., et al.,
Chemical Science, 2, 837, 2011.
Iravani, S., Klefenz, H., Chan, W.C.W., Nie, S., Tian, Z., Ren, B., et al., Green Chemistry, 13, 2638, 2011.
Hebbalalu, D., Lalley, J., Nadagouda, M.N., Varma, R.S., ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 1, 703, 2013.
Raveendran, P., Fu, J., Wallen, S.L., Journal of the American Chemical Society,
125(46), 13940, 2003.
Bunghez, I.R., Ion R.M., Journal of Science and Arts, 1(14), 59, 2011.
Bunghez, I.R., Ion, R.M., Teodorescu, S., Sorescu, A.A., Stirbescu, R.M., Stirbescu, N.M., Journal of Science and Arts, 3(40), 539, 2017.
Hutchison, J.E., ACS Nano, 2, 395, 2008.
Reicha, F.M., Sarhan, A., Abdel-Hamid, M.I., El-Sherbiny, I.M., Carbohydrate Polymers, 89, 236, 2012.
Long, Y., Ran, X., Zhang, L., Guo, Q., Yang, T., Gao, J., et al., Materials Letters, 112, 101, 2013.
Vigneshwaran, N., Nachane, R.P., Balasubramanya, R.H., Varadarajan, P.V.,
Carbohydrate Research, 341(12), 2012, 2006.
Yang, J., Pan, J., Acta Materialia, 60, 4753, 2012.
Nadagouda, M.N., Polshettiwar, V., Varma, R.S., Sun, S., Murray, C.B., Weller, D., et al., Journal of Materials Chemistry, 19, 2026, 2009.
Nadagouda, M.N., Varma, R.S., Zou, B., Ceyhan, B., Simon, U., Niemeyer, C.M., et al.,
Green Chemistry, 8, 516, 2006.
Nadagouda, M.N, Varma, R.S., Crystal Growth & Design, 7, 2582, 2007.
Birch, C.S., Brasch, N.E., McCaddon, A., Williams, J.H.H., Free Radical Biology and Medicine, 47, 184, 2009.
Manzanares, W., Hardy, G., Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care,
13, 662, 2010.
Morales, A., Montes de Oca-Vásquez, G., Alvarado-Marchena, G.L., et al., Advanced Science, Engineering and Medicine, 9, 914, 2017.
Ludley, K.E., Jickells, S.M., Chamberlain, P.M., Whitaker, J., Robinson, C.H., Soil Biology & Biochemistry, 41, 1050, 2009.
Mumm, R., Hilker, M., Trends in Plant Science, 11, 351, 2006;
Nuopponen, M., Willför, S., Jääskeläinen, A.S., Sundberg, A., Vuorinen, T.,
Spectrochimica Acta Part A, 60, 2953, 2004.
Nuopponen, M., Willför, S., Jääskeläinen, A.S., Vuorinen, T., Spectrochimica Acta Part A, 60, 2963, 2004.
Palo, M., Uusivuori, J. (Eds.), World Forests, Society and Environment, Kluver Academic Publishers, Dordrecht/London/Boston, 1999.
Pan, H., Lundgren, L.N., Phytochemistry, 42, 1185, 1996
Husen, A., Siddiqi, K.S., Nanoscale Research Letters, 9, 229, 2014.
Tu, K.T., Chung, C.K., Journal of the Electrochemical Society, 164(5), B3081, 2017.
Bibliografie
Marambio-Jones, C., Hoek, E. M. V., J. Nanopart. Res., 2010,
A Sileiakaite, I. Prosycevas, J. Puiso, A. Juraitis, A. Guobiene (2006), Analysis of silver Nanoparticles Produces by Chemical Reduction of silver salt solution, Material Science.
A. Sileikaite, I. Prosycevas, J. Puiso, A. Juraitis, A. Guobien¡ (2006), Analysis of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction of Silver Salt Solution, Materials Science, Vol. 12, No. 4
Shamim, N. and V. K. Sharma, Sustainable Nanotechnology and the Environment: Advances and Achievements, American Chemical Society, N. Shamim (Ed.), Washington,DC, 2013.
Peralta-Videa, J. R., Y. Huang, J. G. Parsons, L. Zhao, L. Lopez-Moreno, J. A. Hernandez-Viezcas and J. L. Gardea-Torresdey, Plant-based green synthesis of metallic nanoparticles: scientific curiosity or a realistic alternative to chemical synthesis ?, 2016, Nanotechnol. Environ. 4.
American Society for Testing and Materials, Standard terminology relating to nanotechnology, 2012, E 2456-06, West Conshohocken PA.
Colvin et al., 1994; Wang and Herron, 1991; Schmid, 1992;Hoffman et al., 1992; Hamilton and Baetzold, 1979; Mansur et al., 1995.
J.A. Creighton, C.G. Blatchford, M.G. Albrecht, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 75 790 (1979)
P.C., Lee, D. Meisel, J. Phys. Chem. 86 3391 (1982)
A. Henglein, Chem. Rev. 89 1861 (1989).
Vance, M. E., T. Kuiken, E. P. Vejerano, S. P. McGinnis, M. F. Hochella, D. Rejeski and M. S. Hull, Nanotechnology in real world: redeveloping the nanomaterial consumer products inventory, 2015, Beilstein J. Nanotechnol., 6, 1769-1780,
T.A. Taton, C.A. Mirkin, R.L. Letsinger Science 289 1757 (2000)
Y.C. Cao, R. Jin, C.A. Mirkin, Science 297 1536 (2002)
J. Zhang, J. Malicka, I. Gryczynski, J.R. Lakowicz, J. Phys.Chem. B 109 7643 (2005)
G.K. Vertelov, A. Yu Olenin, G.V. Lisichkin Zh. Anal. Khim. 62 903 (2007)
A. Yu Olenin, Yu A. Krutyakov, A.A. Kudrinskiy, G.V. Lisichkin, Kolloid. Zh. 70 78 (2008)
Okafor, F., Janen, A., Kukhtareva, T., Edwards, V., Curley, M., Green synthesis of silver nanoparticles, their characterization, application and antibacterial activity, Int. J. Environ. Res. Publ. Health., 2013, 10, 5221-5238.
Abou El-Nour K.M.M., Eftaiha A., Al-Warthan A., Ammar R.A.A., Synthesis and applications of silver nanoparticles, Arabian J. Chem., 2010, 3, 135-140.
Bonsak J., Mayandi J., Thøgersen A., Marstein E.S., Mahalingam U., Chemical synthesis of silver nanoparticles for solar cell applications, Phys. Status Solidi C, 2011, 8, 924-927.
McFarland A.D., van Duyne R.P., Single silver nanoparticles as real-time optical sensors with zeptomole sensitivity, Nano Lett., 2003, 3, 1057-1062.
Fauss E., The Silver Nanotechnology Commercial Inventory. University of Virginia. 2008, http://www.nanoproject.org.
Rutkowsky, C. Boritz and L. Mulfinger, Synthesis and study of silver nanoparticles, Journal of Chemical Education, 84(2):322–325, 2007
Tsuji T., Watanabe N., Tsuji M., (2003), Laser Induced Morphology Change of Silver Colloids: Formation of Nano-size Wires Applied Surface Science, 211, pp. 189–193
R.W. Sun, R. Chen, N.P. Chung, C.M. Ho, C.L. Lin, C.M. Che, Chem.Commun. 5059 (2005)
Ionel Pop, Ioana Maria Nicola, Victoria Ceara, Cristian Boboc, Cristina Alexandra Danes, Silver nanoparticles synthesis and aplications, Electronica, electrotehnica, automatic (EEA), vol. 64 (2016), nr.2.
Kholoud M.M. Abou El-Noura, Ala’a Eftaihab, Abdulrhman Al-Warthanb,*,Reda A.A. Ammar – Synthesis and applications of silver nanoparticle, Arabian Journal of Chemistry (2010)3, 135–140
Li Z., Li Y., Qian X.F., Yin J. Zhu Z.K. (2005), A Simple Method for Selective Immobilization of Silver, Nanoparticles Applied Surface Science
Sergeev, G., 2003. J. Nanoparticle Res. 5, 529.
Sergeev, G., 2006. Nanochemistry. Elsevier
Becker, M., Brock, J., Cai, H., Henneke, D., Keto, J., Lee, J., Nichols,W., Glicksman, H., 1998. Nanostructured Materials, vol. 10, no. 5.Elsevier Science Ltd
Lee, J., Stein, G., 1987. J. Phys. Chem. 91, 2450
Lee, I., Han, S., Kim, K., 2001. Chem. Commun., 1782.
Leff, D., O’Hara, P., Heath, J., Gelbrat, W., 1995. J. Phys. Chem. 99,7036.
Iravani S, Korbekandi H, Mirmohammadi SV, Zolfaghari B. Synthesis of silver nanoparticles: chemical, physical and biological methods. Research in Pharmaceutical Sciences. 2014; 9 (6): 385–406.
I.J. Davis, H Richards, P. Mullany Oral Microbiol. Immunol. 20 191 (2005)
Agnihotri S, Mukherji S, Mukherji S. Size-controlled silver nanoparticles synthesized over the range 5–100 nm using the same protocol and their antibacterial efficacy. RSC Adv. 2014; 4, 3974-3983.
Tenover FC. Mechanisms of antimicrobial resistance in bacteria. Am J Med. 2006;6 (Suppl 1):S3-10.
Bhainsa and D'Souza (2006) and Basavaraja et al. (2007) reported the extracellular synthesis of silver nanoparticles by the fung
Li Z., Li Y., Qian X.F., Yin J. Zhu Z.K. (2005), A Simple Method for Selective Immobilization of Silver, Nanoparticles Applied Surface Science
Steven J. Oldenburg, NanoComposix, Inc
]I.J. Davis, H Richards, P. Mullany Oral Microbiol.Immunol. 20 191 (2005)
]K.I. Batarseh, J. Antimicrob. Chemother. 54 546 (2004)
Alexander JW. History of the Medical Use of Silver. Surgical Infections. 2009; 10(3):289-92.
A. Sileikaite, I. Prosycevas, J. Puiso, A. Juraitis, A. Guobien¡ (2006), Analysis of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction of Silver Salt Solution, Materials Science, Vol. 12, No. 4
Choi S.H., Zhang Y.P., Gopalan A., Lee K.P., Kang H.D., (2005) Preparation of Catalytically Efficient Precious Metallic Colloids by γ-irradiation and Characterization, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 256, pp. 165–170
Creighton J.A., Blatchford C.G., Albrecht M.G., Plasma resonance enhancement of Raman scattering by pyridine adsorbed on silver or gold sol particles of size comparable to the excitation wavelength, J,Chem Soc Faraday Trans II 1979, 75:790-8
Suh J.S., DiLella D.P., Moskovits M., Surfaceenhanced Raman spectroscopy of colloidal metal systems: a two-dimensional phase equilibrium in paminobenzoic acid adsorbed on silver, J. Phys Chem 87:1540-4, 1983
S. D. Solomon, M. Bahadory, A. V. Jeyarajasingam, S.A. Rutkowsky, C. Boritz and L. Mulfinger, Synthesis and study of silver nanoparticles, Journal of Chemical Education, 84(2):322–325, 2007
Marambio-Jones, C., Hoek, E. M. V., J. Nanopart. Res., 2010, 1531
[Steven J. Oldenburg, NanoComposix, Inc.
Geddes, C. D. & Lakowicz, J. R., J. Fluoresc., 2002, 12, 121
Sondi, I, Salopek-Sondi, B., J. Colloid Interface Sci., 2004, 275, 177
Y. Matsumura, K .Yoshikata, S. Kunisaki, T. Tsuchido, Appl. Environ. Microbiol. 69 4278 (2003)
M. Yamanaka, K. Hara, J. Kudo Appl. Environ. Microbiol. 71 7589 (2005)
I.J. Davis, H Richards, P. Mullany Oral Microbiol. Immunol. 20 191 (2005)
L. Balogh, D.R. Swanson, D. Tomalia, G.L. Hagnauer, A.T. McManus Nano Lett. 1 18 (2001)
A. Melaiye, Z. Sun, K. Hindi, A. Milsted, D. Ely, D.H. Reneker, C.A. Tessier, W.J. Youngs, J. Am. Chem. Soc. 127 2285 (2005)
P. Podsiadlo, S. Paternel, J.M. Rouillard, Z. Zhang,J. Lee, J.W. Lee, E. Gulari, N.A. Kotov, Langmuir 2111915 (2005)
R.W. Sun, R. Chen, N.P. Chung, C.M. Ho, C.L. Lin, C.M. Che, Chem.Commun. 5059 (2005)
A. Bard, K.B. Holt, Biochemistry 44 13214 (2005)
S. Silver, L.T. Phung, G.Silver., J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 627 (2006)
J.L. Clement, P.S. Jarrett, Metal-Based Drugs 1 467 (1994)
G.D. Wright, Adv. Drug Deliv. Rev. 57 1451 (2005)
: Miranda, D.; Sencadas, V.; Sánchez-Iglesias, A.; Pastoriza-Santos, I.; Liz-Marzán, L. M.; Ribelles, J. L. Gómez; Lanceros-Mendez, S. Source: Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Volume 9, Number 5, May 2009, pp. 2910-2916(7)
Da Huo, Myung Jun Kim, Zhiheng Lyu, Yifeng Shi, Benjamin J. Wiley, Younan Xia. One-Dimensional Metal Nanostructures: From Colloidal Syntheses to Applications. Chemical Reviews 2019, 119 (15) , 8972-9073. DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00745.
M. A. Garcia, Surface plasmons in metallic nanoparticles: fundamentals and applications. J.Phys. D:Appl. Phys. 44 (2011) 283001 (20pp)
Wabuyele M D, Yan F and Vo-Dinh T 2007 Cellular Imaging and Analysis Using SERSActive Nanoparticles Musundi B . Chapter 28 in Nanotechnology in Biology and MedicineMethods, Devices, and Applications CRC Press
G.K. Vertelov, A. Yu Olenin, G.V. Lisichkin Zh. Anal. Khim. 62 903 (2007)
R.W. Sun, R. Chen, N.P. Chung, C.M. Ho, C.L. Lin, C.M. Che, Chem.Commun. 5059 (2005)
Link S, Burda C, Nikoobakht B and El-Sayed M A 200 J. Phys. Chem.
Bloomfield V A, Crothers D M and Tinoco I 1974 J. Phys. Chem. of Nucleic Acids. chap. 7,ed. Harper and Row.
Panigrah S, Kundu S, Ghosh S K, Nath S and Pal T 2004, J. of Nanopart
Tsuji T., Watanabe N., Tsuji M., (2003), Laser Induced Morphology Change of Silver Colloids: Formation of Nano-size Wires Applied Surface Science
Li Z., Li Y., Qian X.F., Yin J. Zhu Z.K. (2005), A Simple Method for Selective Immobilization of Silver, Nanoparticles Applied Surface Science
Ishiwatari S., Suzuki T., Hitomi T., Yoshino T., Matsukuma S., Tsuji T., Effects of methyl paraben on skin keratinocytes, J. Appl. Toxicol., 2007, 27, 1-9.
M. Yamanaka, K. Hara, J. Kudo Appl. Environ. Microbiol. 71 7589
K.I. Batarseh, J. Antimicrob. Chemother. 54 546 (2004)
Salata O.V. – Applications of nanoparticles in biology and medicine, Journal of Nanobiotechnology, 2 (3), 2004
Li M., Zhu L., Lin D., Toxicity of ZnO nanoparticles to Escherichia coli: mechanism and the influence of medium components, Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 1977-1983.
Sawinska Z., Khachatryan K., Sobiech Ł., Idziak R., Kosiada T., Skrzypczak G., Wykorzystanie nanocząstek srebra jako fungicydu, Przem. Chem., 2014, 93, 1472-1474.
Klaine S.J., Alvarez P.J.J., Batley G.E., Fernandes T.F., Handy R.D., Lyon D.Y., et al., Nanomaterials in the environment: bahavior, fate, bioavailabililty, and effects, Environ. Toxicol. Chem., 2008, 27, 1825-1851.
Bhatt I., Tripathi B.N., Interaction of engineered nanoparticles with various components of the environment and possible strategies for their risk assessment, Chemosphere, 2011, 82, 308-317.
Wallace D.R., Nanotoxicology and metalloestrogens: possible involvement in breast cancer, Toxics 2015, 3, 390-413.
[28] Ratyakshi N., Chauhan R.P., Colloidal synthesis of silver nano particles, Asian J. Chem., 2009, 21, S113-116.
[29] Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W., Shin S., Kim S.H., Park Y.H., Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli, Appl. Environ. Microb., 2008, 74, 2171-2178.
[30] Wright J.B., Lam K., Hansen D., Burrell R.E., Efficacy of topical silver against fungal burn wound pathogens, Am. J. Infect. Control., 1999, 27, 344-350.
[31] Niakan S., Niakan M., Hesaraki S., Nejadmoghaddam M.R., Moradi M., Hanafiabdar M., et al., Comparison the antibacterial effects of nanosilver with 18 antibiotics on multidrug resistance clinical isolates of Acinetobacter baumannii, Jundishapur J. Microbiol., (in press), DOI: 10.5812/jjm.8341.
[32] Li W.R., Xie X.B., Shi Q.S., Zeng H.Y., Yang Y.S., Chen Y.B., Antibacterial activity and mechanism of silver nanoparticles on Escherichia coli, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2010, 85, 1115-1122.
[33] Niakan M., Azimi H.R., Jafarian Z., Mohammadtaghi G., Niakan S., Mostafavizade S.M., Evaluation of nanosilver solution stability against Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, Jundishapur J. Microbiol., (in press), DOI: 10.5812/jjm.8570.
[34] Petrus E.M., Tinakumari, S., Chai, L.C., Ubong, A., Tunung, R., Elexson, N., et al., A study on the minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of nano colloidal silver on food-borne pathogens, Int. Food Res. J., 2011, 18, 55-66.
[35] Shahrokh, S., Emtiazi, G., Toxicity and unusual biological behavior of nanosilver on Gram-positive and negative bacteria assayed by Microtiter-Plate, Eur. J. Biol. Sci. 2009, 1, 28-31.
[36] Lotfi M., Vosoughhosseini S., Ranjkesh B., Khani S., Saghiri M., Zan V., Antimicrobial efficacy of nanosilver, sodium hypochlorite and chlorhexidine gluconate against Enterococcus faecalis, Afr. J. Biotechnol., 2011, 10, 6799-6803.
Zarei M., Jamnejad A., Khajehali E., Antibacterial effect of silver nanoparticles against four foodborne pathogens, Jundishapur J.Microbiol., (in press), DOI: 10.5812/jjm.8720.
[38] Ahangaran M.G., Firouzabadi M.S.S., Firouzabadi M.S., Evaluation of antiseptic role of one nanosilver based drug as a new therapeutic method for treatment of Bumblefoot in Pheasant (Phasianus colchicus), Global Veterinaria, 2012, 8, 73-75.
[39] Cheng L., Zhang K., Weir M.D., Liu H., Zhou X., Xu H.H.K., Effects of antibacterial primers with quaternary ammonium and nano-silver on Streptococcus mutans impregnated in human dentin blocks, Dent. Mater., 2013, 29, 462-472.
[40] Shahverdi A.R., Fakhimi A., Shahverdi H.R., Minaian S., Synthesis and effect of silver nanoparticles on the antibacterial activity of different antibiotics against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, Nanomed-Nanotechnol., 2007, 3, 168-171.
[41] Wijnhoven S.W.P., Peijnenburg W.J.G.M., Herberts C.A., Hagens W.I., Oomen A.G., Heugens E.H.W., et al., Nano-silver – a review of available data and knowledge gaps in human and environmental risk assessment, Nanotoxicology, 2009, 3, 109-138.
[42] Elechiguerra J.L., Burt J.L., Morones J.R., Camacho-Bragado A., Gao X., Lara H.H., et al., Interaction of silver nanoparticles with HIV-1, J Nanobiotechnology, (in press), DOI: 10.1186/1477-3155-3-6.
[43] Mehrbod P., Motamed N., Tabatabaian M., Soleimani Estyar R., Amini E., Shahidi M., et al., In vitro antiviral effect of Nanosilver on influenza virus, Daru, 2009, 17, 88-93.
[44] Naghsh N., Safari M., Hajmehrabi P., Comparison of nanosilver inhibitory effects growth between Aspergillus niger and E. coli, Indian J.Sci.Technol, 2012, 5, 2448-2450.
[45] Keuk-Jun K., Sung W.S., Moon S.K., Choi J.S., Kim J.G., Lee D.G., Antifungal effect of silver nanoparticles on dermatophytes, J. Microbiol. Biotechnol., 2008, 18, 1482-1484.
Wright J.B., Lam K., Hansen D., Burrell R.E., Efficacy of topical silver against fungal burn wound pathogens, Am. J. Infect. Control., 1999, 27, 344-350.
Lee J., Kim K., Sung W.S., Kim J.G., Lee D.G., The silver nanoparticles (Nano-Ag): a new model for antifungal agents, Silver Nanoparticles, 2010, David Pozo Perez (Ed.), ISBN:
Linkov I., Satterstorm F.K., Corey L.M., Nanotoxicology and nanomedicine: making hard decisions, Nanomed-Nanotechnol, 2008, 4, 167-171.
Sondi I., Salopek-Sondi B., Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria, J. Colloid Interface Sci., 2004, 275, 177-182.
Leonard C.K., Spellman M.W., Riddle L., Harris R.J., Thomas J.N., Gregory T.J., Assignment of intrachain disulfide bonds and characterization of potential glycosylation sites of the type 1 recombinant Human Immunodeficiency Virus envelope glycoprotein (gp120) expressed in Chinese hamster ovary cells, J. Biol. Chem., 1990, 265, 10373-10382.
Leonard C.K., Spellman M.W., Riddle L., Harris R.J., Thomas J.N., Gregory T.J., Assignment of intrachain disulfide bonds and characterization of potential glycosylation sites of the type 1 recombinant human immunodeficiency virus envelope glycoprotein (gp120) expressed in Chinese hamster ovary cells, J. Biol. Chem., 1990, 265, 10373-10382.
[87] Lara H.H., Ayala-Nuñez N.V., Ixtepan-Turrent L., Rodriguez-Padilla C., Mode of antiviral action of silver nanoparticles against HIV-1, J. Nanobiotechnology, 2010, 8, 1-10.
Soderstrom H., Jarhult J.D., Olsen B., Lindberg R.H., Tanaka H., Fick J., Detection of the antiviral drug Oseltamivir in aquatic environments, PLoS One, (in press), DOI: 10.1371/journal.pone.0006064.
Massarsky A., Dupuis L., Taylor J., Eisa-Beygi S., Strek L., Trudeau V.L., Moon T.W., Assessment of nanosilver toxicity during zebrafish (Danio rerio) development, Chemosphere, 2013, 92, 59-66.
Abou El-Nour K.M.M., Eftaiha A., Al-Warthan A., Ammar R.A.A. Synthesis and applications of silver nanoparticles. Arab. J. Chem. 2010;3:135–140. doi: 10.1016/j.arabjc.2010.04.008. [CrossRef] [Google Scholar]
2. Faisal N., Kumar K. Polymer and metal nanocomposites in biomedical applications. Biointerface Res. Appl. Chem. 2017;7:2286–2294. [Google Scholar]
3. Alexander J.W. History of the medical use of silver. Surg. Infect. 2009;10:289–292. doi: 10.1089/sur.2008.9941. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
4. Ioan-Avram N., Anton F., Maria S., Denisa F., Ovidiu O., Ecaterina A. Silver based materials for biomedical applications. Curr. Org. Chem. 2014;18:173–184. [Google Scholar]
5. Geraldo D.A., Needham P., Chandia N., Arratia-Perez R., Mora G.C., Villagra N.A. Green synthesis of polysaccharides-based gold and silver nanoparticles and their promissory biological activity. Biointerface Res. Appl. Chem. 2016;6:1263–1271. [Google Scholar]
6. Chowdhury N.R., MacGregor-Ramiasa M., Zilm P., Majewski P., Vasilev K. ‘Chocolate’ silver nanoparticles: Synthesis, antibacterial activity and cytotoxicity. J. Colloid Interface Sci. 2016;482:151–158. doi: 10.1016/j.jcis.2016.08.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
7. Tavaf Z., Tabatabaei M., Khalafi-Nezhad A., Panahi F. Evaluation of antibacterial, antibofilm and antioxidant activities of synthesized silver nanoparticles (AgNPs) and casein peptide fragments against streptococcus mutans. Eur. J. Integr. Med. 2017;12:163–171. doi: 10.1016/j.eujim.2017.05.011. [CrossRef] [Google Scholar]
8. Domeradzka-Gajda K., Nocun M., Roszak J., Janasik B., Quarles C.D., Jr., Wasowicz W., Grobelny J., Tomaszewska E., Celichowski G., Ranoszek-Soliwoda K., et al. A study on the in vitro percutaneous absorption of silver nanoparticles in combination with aluminum chloride, methyl paraben or di-n-butyl phthalate. Toxicol. Lett. 2017;272:38–48. doi: 10.1016/j.toxlet.2017.03.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
9. Kraeling M.E.K., Topping V.D., Keltner Z.M., Belgrave K.R., Bailey K.D., Gao X., Yourick J.J. In vitro percutaneous penetration of silver nanoparticles in pig and human skin. Regul. Toxicol. Pharm. 2018;95:314–322. doi: 10.1016/j.yrtph.2018.04.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
10. Fortunati E., Peltzer M., Armentano I., Jiménez A., Kenny J.M. Combined effects of cellulose nanocrystals and silver nanoparticles on the barrier and migration properties of pla nano-biocomposites. J. Food Eng. 2013;118:117–124. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2013.03.025. [CrossRef] [Google Scholar]
11. Kumar S., Shukla A., Baul P.P., Mitra A., Halder D. Biodegradable hybrid nanocomposites of chitosan/gelatin and silver nanoparticles for active food packaging applications. Food Packag. Shelf. 2018;16:178–184. doi: 10.1016/j.fpsl.2018.03.008. [CrossRef] [Google Scholar]
12. Pannerselvam B., Dharmalingam Jothinathan M.K., Rajenderan M., Perumal P., Pudupalayam Thangavelu K., Kim H.J., Singh V., Rangarajulu S.K. An in vitro study on the burn wound healing activity of cotton fabrics incorporated with phytosynthesized silver nanoparticles in male Wistar albino rats. Eur. J. Pharm. Sci. 2017;100:187–196. doi: 10.1016/j.ejps.2017.01.015. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
13. Zhou Y., Tang R.C. Facile and eco-friendly fabrication of agnps coated silk for antibacterial and antioxidant textiles using honeysuckle extract. J. Photochem. Photobiol. B. 2018;178:463–471. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.12.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
14. Kejlová K., Kašpárková V., Krsek D., Jírová D., Kolářová H., Dvořáková M., Tománková K., Mikulcová V. Characteristics of silver nanoparticles in vehicles for biological applications. Int. J. Pharm. 2015;496:878–885. doi: 10.1016/j.ijpharm.2015.10.024. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
15. Zhang L., Zeng G., Dong H., Chen Y., Zhang J., Yan M., Zhu Y., Yuan Y., Xie Y., Huang Z. The impact of silver nanoparticles on the co-composting of sewage sludge and agricultural waste: Evolutions of organic matter and nitrogen. Bioresour. Technol. 2017;230:132–139. doi: 10.1016/j.biortech.2017.01.032. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
16. Gupta S.D., Agarwal A., Pradhan S. Phytostimulatory effect of silver nanoparticles (AgNPs) on rice seedling growth: An insight from antioxidative enzyme activities and gene expression patterns. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018;161:624–633. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.06.023. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
17. Achmad S., Salmiati, Razman S.M., Ahmad B.H.K., Tony H., Hadi N. A review of silver nanoparticles: Research trends, global consumption, synthesis, properties, and future challenges. J. Chin. Chem. Soc. 2017;64:732–756. [Google Scholar
Kalaivani R., Maruthupandy M., Muneeswaran T., Hameedha Beevi A., Anand M., Ramakritinan C.M., Kumaraguru A.K. Synthesis of chitosan mediated silver nanoparticles (Ag NPs) for potential antimicrobial applications. Front. Lab. Med. 2018;2:30–35. doi: 10.1016/j.flm.2018.04.002.
. Mokhena T.C., Luyt A.S. Electrospun alginate nanofibres impregnated with silver nanoparticles: Preparation, morphology and antibacterial properties. Carbohydr. Polym. 2017;165:304–312. doi: 10.1016/j.carbpol.2017.02.068. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
51. Gudikandula K., Vadapally P., Singara Charya M.A. Biogenic synthesis of silver nanoparticles from white rot fungi: Their characterization and antibacterial studies. OpenNano. 2017;2:64–78. doi: 10.1016/j.onano.2017.07.002. [CrossRef] [Google Scholar]
52. Guan Q., Xia C., Li W. Bio-friendly controllable synthesis of silver nanoparticles and their enhanced antibacterial property. Catal. Today. 2018 doi: 10.1016/j.cattod.2018.05.004. [CrossRef] [Google Scholar]
53. Li W.-R., Sun T.-L., Zhou S.-L., Ma Y.-K., Shi Q.-S., Xie X.-B., Huang X.-M. A comparative analysis of antibacterial activity, dynamics, and effects of silver ions and silver nanoparticles against four bacterial strains. Int. Biodeterior. Biodegrad. 2017;123:304–310. doi: 10.1016/j.ibiod.2017.07.015. [CrossRef] [Google Scholar]
Premkumar J., Sudhakar T., Dhakal A., Shrestha J.B., Krishnakumar S., Balashanmugam P. Synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) from cinnamon against bacterial pathogens. Biocatal. Agric. Biotechnol. 2018;15:311–316. doi: 10.1016/j.bcab.2018.06.005. [CrossRef] [Google Scholar]
55. Shao Y., Wu C., Wu T., Yuan C., Chen S., Ding T., Ye X., Hu Y. Green synthesis of sodium alginate-silver nanoparticles and their antibacterial activity. Int. J. Biol. Macromol. 2018;111:1281–1292. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
56. Yan X., He B., Liu L., Qu G., Shi J., Hu L., Jiang G. Antibacterial mechanism of silver nanoparticles in pseudomonas aeruginosa: Proteomics approach. Metallomics. 2018;10:557–564. doi: 10.1039/C7MT00328E. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Heilman S., Silva L.G.A. Silver and titanium nanoparticles used as coating on polyurethane catheters. J. Nano Res. 2017;47:17–23. doi: 10.4028/www.scientific.net/JNanoR.47.17. [CrossRef] [Google Scholar]
Thomas R., Mathew S., Nayana A.R., Mathews J., Radhakrishnan E.K. Microbially and phytofabricated agnps with different mode of bactericidal action were identified to have comparable potential for surface fabrication of central venous catheters to combat staphylococcus aureus biofilm. J. Photochem. Photobiol. B Biol. 2017;171:96–103. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.04.036. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
116. Wu K., Yang Y., Zhang Y., Deng J., Lin C. Antimicrobial activity and cytocompatibility of silver nanoparticles coated catheters via a biomimetic surface functionalization strategy. Int. J. Nanomed. 2015;10:7241–7252. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
117. Roe D., Karandikar B., Bonn-Savage N., Gibbins B., Roullet J.B. Antimicrobial surface functionalization of plastic catheters by silver nanoparticles. J. Antimicrob. Chemother. 2008;61:869–876. doi: 10.1093/jac/dkn034. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Rtimi S., Sanjines R., Pulgarin C., Kiwi J. Microstructure of cu–ag uniform nanoparticulate films on polyurethane 3D catheters: Surface properties. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016;8:56–63. doi: 10.1021/acsami.5b09738. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
120. Ballottin D., Fulaz S., Cabrini F., Tsukamoto J., Durán N., Alves O.L., Tasic L. Antimicrobial textiles: Biogenic silver nanoparticles against candida and xanthomonas. Mater. Sci. Eng. C. 2017;75:582–589. doi: 10.1016/j.msec.2017.02.110. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
121. Su C.-H., Kumar G.V., Adhikary S., Velusamy P., Pandian K., Anbu P. Preparation of cotton fabric using sodium alginate-coated nanoparticles to protect against nosocomial pathogens. Biochem. Eng. J. 2017;117:28–35. doi: 10.1016/j.bej.2016.10.020. [CrossRef] [Google Scholar]
122. Zhang M., Lin H., Wang Y., Yang G., Zhao H., Sun D. Fabrication and durable antibacterial properties of 3D porous wet electrospun rcsc/pcl nanofibrous scaffold with silver nanoparticles. Appl. Surf. Sci. 2017;414:52–62. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.04.052. [CrossRef] [Google Scholar]
123. Alippilakkotte S., Kumar S., Sreejith L. Fabrication of pla/ag nanofibers by green synthesis method using momordica charantia fruit extract for wound dressing applications. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2017;529:771–782. doi: 10.1016/j.colsurfa.2017.06.066. [CrossRef] [Google Scholar]
124. Li R., He M., Li T., Zhang L. Preparation and properties of cellulose/silver nanocomposite fibers. Carbohydr. Polym. 2015;115:269–275. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.08.046. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
125. Biswas P., Bandyopadhyaya R. Biofouling prevention using silver nanoparticle impregnated polyethersulfone (PES) membrane: E. coli cell-killing in a continuous cross-flow membrane module. J. Colloid Interface Sci. 2017;491:13–26. doi: 10.1016/j.jcis.2016.11.060. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
126. Benavente J., García M.E., Urbano N., López-Romero J.M., Contreras-Cáceres R.C., Casado-Rodríguez M.A., Moscoso A., Hierrezuelo J. Inclusion of silver nanoparticles for improving regenerated cellulose membrane performance and reduction of biofouling. Int. J. Biol. Macromol. 2017;103:758–763. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.05.133. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
127. Štular D., Jerman I., Naglič I., Simončič B., Tomšič B. Embedment of silver into temperature- and ph-responsive microgel for the development of smart textiles with simultaneous moisture management and controlled antimicrobial activities. Carbohydr. Polym. 2017;159:161–170. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.12.030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
128. Ding L., Shan X., Zhao X., Zha H., Chen X., Wang J., Cai C., Wang X., Li G., Hao J., et al. Spongy bilayer dressing composed of chitosan–Ag nanoparticles and chitosan–Bletilla striata polysaccharide for wound healing applications. Carbohydr. Polym. 2017;157:1538–1547. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.11.040. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Fufa O., Andronescu E., Grumezescu V., Holban A.M., Mogoanta L., Mogosanu G.D., Socol G., Iordache F., Chifiriuc M.C., Grumezescu A.M. Silver nanostructurated surfaces prepared by maple for biofilm prevention. Biointerface Res. Appl. Chem. 2015;5:1011–1017. [Google Scholar]
131. Mala R., Annie Aglin A., Ruby Celsia A.S., Geerthika S., Kiruthika N., VazagaPriya C., Srinivasa Kumar K. Foley catheters functionalised with a synergistic combination of antibiotics and silver nanoparticles resist biofilm formation. IET Nanobiotechnol. 2017;11:612–620. doi: 10.1049/iet-nbt.2016.0148. [PubMed]
Jishma P., Narayanan R., Snigdha S., Thomas R., Radhakrishnan E.K. Rapid degradative effect of microbially synthesized silver nanoparticles on textile dye in presence of sunlight. Biocatal. Agric. Biotechnol. 2018;14:410–417. doi: 10.1016/j.bcab.2018.04.007. [CrossRef] [Google Scholar]
133. Antonelli M., De Pascale G., Ranieri V.M., Pelaia P., Tufano R., Piazza O., Zangrillo A., Ferrario A., De Gaetano A., Guaglianone E., et al. Comparison of triple-lumen central venous catheters impregnated with silver nanoparticles (AgTive®) vs. conventional catheters in intensive care unit patients. J. Hosp. Infect. 2012;82:101–107. doi: 10.1016/j.jhin.2012.07.010. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
134. Stevens K.N.J., Croes S., Boersma R.S., Stobberingh E.E., van der Marel C., van der Veen F.H., Knetsch M.L.W., Koole L.H. Hydrophilic surface coatings with embedded biocidal silver nanoparticles and sodium heparin for central venous catheters. Biomaterials. 2011;32:1264–1269. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.10.042. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Wilkinson L.J., White R.J., Chipman J.K. Silver and nanoparticles of silver in wound dressings: A review of efficacy and safety. J. Wound Care. 2011;20:543–549. doi: 10.12968/jowc.2011.20.11.543. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
167. Chowdhury S., De M., Guha R., Batabyal S., Samanta I., Hazra Samir K., Ghosh Tamal K., Konar A., Hazra S. Influence of silver nanoparticles on post-surgical wound healing following topical application. Eur. J. Nanomed. 2014;6:237. doi: 10.1515/ejnm-2014-0030. [CrossRef] [Google Scholar]
168. You C., Li Q., Wang X., Wu P., Ho J.K., Jin R., Zhang L., Shao H., Han C. Silver nanoparticle loaded collagen/chitosan scaffolds promote wound healing via regulating fibroblast migration and macrophage activation. Sci. Rep. 2017;7:10489. doi: 10.1038/s41598-017-10481-0. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Salata O.V. – Applications of nanoparticles in biology and medicine, Journal of Nanobiotechnology, 2 (3), 2004
Hebeish A., El-Rafie M.H., El-Sheikh M.A., Seleem A.A., El-Naggar M.E. Antimicrobial wound dressing and anti-inflammatory efficacy of silver nanoparticles. Int. J. Biol. Macromol. 2014;65:509–515. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2014.01.071.
C. Sousa, M. Henriques, R. Oliveira – Biofouling, 2011 – Taylor & Francis Antimicrobial central ve Cristina Romeo T.Noutăți în nanomedicină,NANOMEDICINA.pdf, 2009
Noronha V.T., Paula A.J., Durán G., Galembeck A., Cogo-Müller K., Franz-Montan M., Durán N. Silver nanoparticles in dentistry. Dent. Mater. 2017;33:1110–1126. doi: 10.1016/j.dental.2017.07.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
147. Correa J.M., Mori M., Sanches H.L., da Cruz A.D., Poiate E., Jr., Poiate I.A. Silver nanoparticles in dental biomaterials. Int. J. Biomater. 2015;2015:485275. doi: 10.1155/2015/485275. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
148. Manikandan V., Velmurugan P., Park J.H., Chang W.S., Park Y.J., Jayanthi P., Cho M., Oh B.T. Green synthesis of silver oxide nanoparticles and its antibacterial activity against dental pathogens. 3 Biotech. 2017;7:72. doi: 10.1007/s13205-017-0670-4. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
149. Priyadarsini S., Mukherjee S., Mishra M. Nanoparticles used in dentistry: A review. J. Oral Biol. Craniofac. Res. 2018;8:58–67. doi: 10.1016/j.jobcr.2017.12.004. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Sharma V.K., Yngard R.A., Lin Y. Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities. Adv. Colloid. Interface. Sci. 2009;145:83–96. doi: 10.1016/j.cis.2008.09.002
Choi H., Ko S.-J., Choi Y., Joo P., Kim T., Lee B.R., Jung J.-W., Choi H.J., Cha M., Jeong J.-R., et al. Versatile surface plasmon resonance of carbon-dot-supported silver nanoparticles in polymer optoelectronic devices. Nat. Photonics. 2013;7:732–738. doi: 10.1038/nphoton.2013.181. [CrossRef] [Google Sch
Anwar A., Rajendran K., Siddiqui R., Shah M.R., Khan N.A. Clinically approved drugs against CNS diseases as potential therapeutic agents to target brain-eating amoebae. ACS Chem. Neurosci. 2018 doi: 10.1021/acschemneuro.8b00484. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
S. Silver, FEMS Microbiol. Rev. 27 341 (2003)
S. Silver, L.T. Phung, G.Silver., J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 627 (2006)
Salata O.V. – Applications of nanoparticles in biology and medicine, Journal of Nanobiotechnology, 2 (3), 2004
K.I. Batarseh, J. Antimicrob. Chemother. 54 546 (2004)
Bhati M, Rai R (2017) Nanotehnologie și apă puriFication: know-how-ul și provocările indiene.Environ Sci Pollut Res 24 (30): 23423-2343
Lv Y, Liu H, Wang Z, Liu S, Hao L, Sang Y, Liu D, Wang J, Boughton RI (2009) Silver nanoparticle-decorated porous ceramic composite for water treatment. J Memb Sci 331(1)
Theron J, Walker JA, Cloete TE (2008) Nanotechnology and water treatment: applications andemerging opportunities. Crit Rev Microbiol 3
Rosa LR, Rosa RD, Da Veiga MAMS (2016) Colloidal silver and silver nanoparticles bioaccessibilityin drinking waterfilters. J Environ Chem Eng 4:3451–3458
Qu X, Alvarez PJJ, Li Q (2013) Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment.Water Res 47:3931–3946
Savage N, Diall MS (2005) Nanomaterials and water purification: opportunities and challenges.J Nanopart Res 7:331–342
Yoon KO, Hoon JG, Yeon B, Park CW, Wang JH (2008) Antimicrobial effect of silver particles onbacterial contamination of activated carbonfibers. Environ Sci Technol 42:1251–125
Droste RL (1997) Theory and practice of water and wastewater treatment. Wiley Interscience,New York
40. Vorobyova S.A., Lesnikovich AI, Sobal N.S. (1999), Preparation of Silver Nanoparticles by Interphase Reduction Colloids and Surfaces.
Jin, R.et al. Photoinduced conversion of silver nanospheres to nanoprisms. Science 294, 1901–1903 (2001)
Russel, A. D., Path, F. R. C. & Hugo, W. B. Antimicrobial activity and action of silver.Prog. Med.Chem.31, 351–370 (1994)
Sondi, I. & Salopek-Sondi, B. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria.J. Colloid Interface Sci.275, 177–182 (2004).49.
Medichub- reviste, Efectele antibacteriene ale nanoparticulelor de argint mecanisme de-actiune id 1964.
Samberg ME, Monteiro-Riviere NA. In vitro and in vivo toxicity of silver nanoparticles. Bhushan B,Dordrecht (eds.). Encyclopedia of nanotechnology. Netherlands: Springer Netherlands, 2012:1069–77.
amberg ME, Oldenburg SJ, Monteiro-Riviere NA. Evaluation of silver nanoparticle toxicity in skin in vivo and keratinocytes in vitro. Environ Health Perspect [Internet]. 2009;118:407–13
Khalifa K, Hamouda R, Hanafy D, Hamza A. In vitro antitumor activity of silver nanoparticles Biosynthesized by marine algae. Dig J Nanomater Biostructures. 2016;11:213–21.
Kim, S.C., et al.: In vivo evaluation of polymeric micellar paclitaxel formulation: toxicity and efficacy. J. Control. Release
Li, Y.-P., et al.: PEGylated PLGA nanoparticles as protein carriers: synthesis, preparation and biodistribution in rats. J. Control. Release 71(2), 203–211 (2001)
Baker, G.L., et al.: Inhalation toxicity and lung toxicokinetics of C60 fullerene nanoparticles and microparticles. Toxicol. Sci. 101(1), 122–131 (2008)
Lei, R., et al.: Integrated metabolomic analysis of the nano-sized copper particle-induced hepatotoxicity and nephrotoxicity in rats: a rapid invivo screening method for nanotoxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 232(2), 292–301 (2008)
Zhu, M.-T., et al.: Comparative study of pulmonary responses to nano-and submicron-sized ferric oxide in rats. Toxicology 247(2), 102–111 (2008)
Ewing, A.G., Bigelow, J.C., Wightman, R.M.: Direct in vivo monitoring of dopamine released from two striatal compartments in the rat. Science 221(4606), 169–171 (1983)
Syafiuddin, A. et al. A review of silver nanoparticles: Research trends, global consumption, synthesis, properties, and future challenges.
Wen, L.-S., Santschi, P. H., Gill, G. A., Paternostro, C. L. & Lehman, R. D. Colloidal and particulate silver in river and estuarine waters of texas.
Wagener, P., Schwenke, A. & Barcikowski, S. How citrate ligands affect nanoparticle adsorption to microparticle supports.
Gicheva, G. & Yordanov, G. Removal of citrate-coated silver nanoparticles from aqueous dispersions by using activated carbon.
Gratuito, M. K. B., Panyathanmaporn, T., Chumnanklang, R. A., Sirinuntawittaya, N. & Dutta, A. Production of activated carbon from coconut shell: Optimization using response surface methodology.
Lua, A. C. & Guo, J. Microporous oil-palm-shell activated carbon prepared by physical activation for gas-phase adsorption.
Zhang, X., Zhang, Y., Zhang, X., Li, S. & Huang, Y. Nitrogen rich core–shell magnetic mesoporous silica as an effective adsorbent for removal of silver nanoparticles from water.
Mahamad, M. N., Zaini, M. A. A. & Zakaria, Z. A. Preparation and characterization of activated carbon from pineapple waste biomass for dye removal.
Ho, Y. S. & McKay, G. A comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents.
Park, M. et al. Highly stretchable electric circuits from a composite material of silver nanoparticles and elastomeric fibres.
Mahamad, M. N., Zaini, M. A. A. & Zakaria, Z. A. Preparation and characterization of activated carbon from pineapple waste biomass for dye removal. Int. Biodeterior. Biodegradation.
Rodríguez, A., García, J., Ovejero, G. & Mestanza, M. Adsorption of anionic and cationic dyes on activated carbon from aqueous solutions: Equilibrium and kinetics.
Marczewski, A. W. Application of mixed order rate equations to adsorption of methylene blue on mesoporous carbons.
Bîlteanu Gh., Al. Salontai, C. Vasilică, V. Bîrnaure, I. Borcean, 1991 – Fitotehnie. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1991.
I. Borcean si colab, Tehnologia culturilor de camp, Ed. Agroprint, Timisoara, 1997.
Czerniejenski. și colab., 1964- Cereal Chem
Zuzana SramkovaZuzana SramkovaEdita GregováEdita GregováErnest Šturdík , Chemical composition and nutritional quality of wheat grain, January 2009Acta Chimica Slovaca 2:115-138
VAN SANFORD, D.A., and MACKOWN, C.T., 1985, Cultivar differences in nitrogen remobilization during grain-fill in soft red winter wheat.
SĂULESCU, N., 1984, Cap. X- Ameliorarea grâului, în Grâul- de N. Ceapoiu, Editura Academiei RSR, București.
Baldo BA, Wrigley CW (1984) Adv. Cereal Sci. Technol.
Brennan ChS, Cleary LJ (2005) J. Cereal Sci. 42: 1-13
ITTU, GHEORGHE, 1983, Cercetări privind ereditatea conținutului de protein la grâu comun de toamnă, Teză de doctorat, Academia de științe agricole și silvice.
Pavlovich‐Abril, A., Rouzaud‐Sández, O., Romero‐Baranzini, A.L., Vidal‐Quintanar, R.L. & Salazar‐García, M.G. (2015). Relationships between Chemical Composition and Quality‐Related Characteristics in Bread Making with Wheat Flour‐Fine Bran Blends. Journal of Food Quality.
Abd-El-Haleem SHM, Reham MA, Mohamed SMS, Abdel-Aal ESM, Sosulski FW, Hucl P, 1998. Origins, characteristics and potentials of ancient wheats. Cereal Foods World, 43: 708 715.
Brinch-Pedersen H, Borg S, Tauris B, Holm PB, 2007. Molecular genetic approaches to increasing mineral availability and vitamin content of cereals. Journal of Cereal Science, 46: 308–326.
Gebruers K, Domez E, Boros D, Fras A, Dynkowska W, Bed Z, Rakszegi M, Delcour JA, Courtin CM, 2008. Variation in the content of dietary fiber and components thereof in wheats in the HEALTHGRAIN diversity screen. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56: 9740–9749.
Can Med Assoc J. ,Vitamins and Wheat Flour, 1941 Aug; 45(2): 162–163.
Mukul ChauhanMukul Chauhan, A pilot study on wheat grass juice for its phytochemical, nutritional and therapeutic potential on chronic diseases, January 2014
G. M. HospodarenkoS. P. PoltoretskyiV. V. LiubychV. V. Zheliezna, QUALITY OF SPELT WHEAT GRAIN CEREAL PRODUCTS, December 2018.
Zohar Amar, Five Types of Grain: Historical, Halachic, and Conceptual Aspects (Ḥameshet Mine Dagan), Har Bracha 2011,
Cubadda, Raimondo; Marconi, Emanuele (2002). Spelt Wheat in Pseudocereals and Less Common Cereals: Grain Properties and Utilization Potential (eds. Belton, Peter S.; Taylor, John R.N.)
Wieser H. (2001). "Comparative Investigations of Gluten Proteins from Different Wheat Species". European Food Research and Technology
JULIEN M.H., 1992, Biological control of Weeds CAB. Intern and ACIAR.
JOHNSON, M, 2000, Nature and Scope of Biological Control. Biological Control of Pests.
V. GALLI ,R. FRANCISCI V. MAIR,V. SKRANJA, I. KREFT, 2000, Characteristic of spelt wheat products and nutritional value of spelt wheat-based bread.
BONJEAN A.P., W.J. ANGUS, 2001, The World Wheat Book: a history of wheat breeding. Lavoisier Publ., Paris
Hildegard von Bingen, Spelt Hystori, pkdiet.1995
DRÂMBA O., 1985, Istoria Culturii și civilizației, Ed. Științifică și enciclopedică, București.
Schober, T.J., Bean, S.R., Kuhn, M. (2006). "Gluten Proteins from Spelt (Triticum aestivum ssp. spelta) Cultivars: A Rheological and Size-Exclusion High-Performance Liquid Chromatography Study" (pdf). Journal of Cereal Science
J. Moudrý Vaclav Dvoracek Vaclav Dvoracek, Chemical composition of grain of different spelt (Triticum spelta L.) varieties, December 1999.
"Forage Identification: Rye". University of Wyoming: Department of Plant Sciences. September 26, 2017. Retrieved September 26, 2017.
K.‐H. LiukkonenRaija-Liisa HeiniöRaija-Liisa HeiniöM. Salmenkallio‐MarttilaShow all 6 authorsKaisa PoutanenKaisa Poutanen , Rye, November 2007
Hillman, Gordon (1978). "On the Origins of Domestic rye: Secale Cereale: The Finds from Aceramic Can Hasan III in Turkey". Anatolian Studies. 28: 157–174.
Wong, George J. (1998). "Ergot of Rye: History". Botany 135 Syllabus. University of Hawai‘i at Mānoa, Botany Department. Retrieved July 12, 2016.
Pliny the Elder (1855) [c. 77–79]. The Natural History. Translated by Bostock, John; Riley, H. T. London: Taylor and Francis. Book 18, Ch. 40. Retrieved July 12, 2016 – via Perseus Digital Library, Trufts University.
Prättälä, Ritva; Helasoja, Ville; Mykkänen, Hannu (2000). "The consumption of rye bread and white bread as dimensions of health lifestyles in Finland
Gyulai, Ferenc (2014). "Archaeobotanical overview of rye (Secale Cereale L.) in the Carpathian-basin I. from the beginning until the Roman age"
Jouki, Mohammad; Emam-Djomeh, Zahra; and Khazaei, Naimeh (2012) "Physical Properties of Whole Rye Seed (Secale cereal)," International Journal of Food Engineering: Vol. 8
R. A. McCance, E. M. Widdowson, T. Moran, W. J. S. Pringle, and T. F. Macrae, The chemical composition of wheat and rye and of flours derived therefrom,
Czerniejenski. și colab., 1964- Cereal Chem
Tester, R.F.; Karkalas, J.; Qi, X. Starch—Composition, fine structure and architecture. J. Cereal Sci. 2004,
R. A. McCance ; E. M. Widdowson ; T. Moran ; W. J. S. Pringle ; T. F. Macrae, The chemical composition of wheat and rye and of flours derived therefrom, Biochem J (1945).
Bengtsson S, Åman P. 1990. Isolation and chemical characterization of water-soluble arabinoxylans in rye grain. Carbohydr Polym 1
Bondia-Pons I, Aura A-M, Vuorela S, Kolehmainen M, Mykkänen H, Poutanen K. 2009. Rye phenolics in nutrition and health. J Cereal Sci 49:323–36.
Kaisa PoutanenKati KatinaKati KatinaRaija-Liisa HeiniöRaija-Liisa Heiniö, Rye, August 2014.
DRĂGHICI, L. și colab., 1975. Orzul. Ed. Acad. RSR București.
LUNDQVIST, U., FRANCKOWIAK, J. D., KONISHI, T., 1997. Barley Genet Newsletter 26: 516.
MUNTEAN, L. S., 1993. Fitotehnie Vol I. Tipo Agronomia Cluj-Napoca.
CUESTA-MARCOS, A., CASAS, A., HAYES, P. M., GRACIA, M. P., LASA, J. M., 2009. Yield QTL affected by heading date in Mediterranean grown barley. Plant Bred 128: 46-53.
ION, V., 2010. Fitotehnie http://www-horticultura-bucurești.ro
KJAER, B., JENSON, J., GIESSE, H., 1995. Quantitative trait loci for heading date and straw characthers in barley. Genome 38: pp 1098-1104.
LUNDQVIST, U., FRANCKOWIAK, J. D., KONISHI, T., 1997. Barley Genet Newsletter 26: 516
BEHALL, K. M., SCHOLFIELD, D. J., HALLFRISCH, J., 2004. Diets containingbarley significantly reduce lipids in mildly hypercholesterolemic men and women. American Society for Clinical Nutrition.
UNTEAN, L. S., 1993. Fitotehnie Vol I. Tipo Agronomia Cluj-Napoca.
BOTHMER VON, R., AND KOMATSUDA, T., 2011. Barley Origin and Related, Species Chapter 2 in Barley: Production, Improvement and Uses by Ullrich S. E.Wiley-Blackwell.
Duffus C M, Cochrane M P (1992) Grain Structure and Composition. In: Shewry P R (eds.) Barley: Genetics, Biochemistry, Molecular Biology and Biotechnolog. CAB International axon, 291-318
Duffus C M, Cochrane M P (1993) Formation of the Barley Grain – Morphology, Physiology and Biochemistry. In: MacGregor A W , Bhatty R S (eds .) BarleyChemistry and Technology. AACC, Minnesota, 31-72
Biel W., Jacyno E. Chemical composition and nutritive value of spring hulled barley varieties. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2013. The chemical composition of different barley varieties grown in Lithuania.
Grove V., Hepton J., Hunt C. W. Chemical Composition and Ruminal Fermentability of Barley Grain, Hulls, and Straw as Affected by Planting Date, Irrigation Level, and Variety. The chemical composition of different barley varieties grown in Lithuania.
Makeri M. U., Nkama I., Badau M. H. Physico-chemical, malting and biochemical properties of some improved Nigerian barley cultivars and their malts. International Food Research Journal. 2013
Oscarsson M., Anderson R., Salomonsson A.C., Aman, P. Chemical composition of barley samples focusing on dietary fibre components. Journal of Cereal Science. 1996.
Šterna V., Zute S., Jākobsone I. Grain composition and functional ingredients of barley varieties created in Latvia. Proceedings of the Latvian academy of sciences. Section B. 2015.
Holopainen, U.R.M, Wilhelmson, A., Salmenkallio-Marttila, M., PeltonenSainio, P., Rajala, A., Reinikainen, P., Kotaviita, E., Simolin, H., Home, S.,
2005. Endosperm structure affects the malting quality of barley (Hordeum vulgare L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry 53, 7279-7287.
Shewry, P.R., Franklin, J., Parmar, S., Smith, S.J., Miflin, B.J., 1983. The effects of sulphur starvation on the amino acid and protein composition of barley grain. Journal of Cereal Science 1, 21-31
Shewry, P.R., Rahman, S., Bunce, N., Franklin, J., Miflin, B.J., 1985. Control of storage protein synthesis in cereals by sulphur availability and its relationship to grain quality. Journal of the Science of Food and Agriculture 36, 264.
La Vieille, S; Pulido, O. M.; Abbott, M; Koerner, T. B.; Godefroy, S (2016). "Celiac Disease and Gluten-Free Oats: A Canadian Position Based on a Literature Review". Canadian Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2016:
Comino I, Moreno Mde L, Sousa C (Nov 7, 2015). "Role of oats in celiac disease". World J Gastroenterol. 21 (41): 11825–31.
Biel, W., Bobko, K., Maciorowski, R., 2009. Chemical composition and nutritive value of husked and naked oats grain. Journal of cereal science 49, 413-418.
Webster, F. H., 1986. Oats, in “Chemistry and Technology”, USA, American Association of Cereal Chemists, pp. 220.
Welch, R. W., 1995. The Oat Crop: Production and Utilization, London, Chapman & Hall, pp.516.
L. TRABUT, ORIGIN OF CULTIVATED OATS: Difference in Ancestry has Vital Bearing on Adaptability of Varieties—Forms Derived from A. Sterilis Best Suited to Southern Countries—Possibilities of Hybridization—Indication that Environment is Factor in Causing Variation—Influence of Culture and Result of Mutations, Journal of Heredity, Volume 5, Issue 2, February 1914,
Lásztity R., 1998. Oat grain – a wonderful reservoir of natural nutrients and biologically active substances, Food Reviews International, 14(1),99–119
Andersson A. A. M., Dimberg L., Bedő Z., Ward J.L., 2008. Phytochemical and Fiber Components in Oat varieties in the HEALTHGRAIN Diversity Screen, Journal of Agricultural and Food Chemistry 56 (21), 9777-9784.
WHO/FAO/UNU, 2007. Protein and amino acid requirements in human nutritionǁ, in „Report of a Joint WHO/FAO/UNU Expert Consultation”, in World Health Organization Technical Report Series 935. WHO, Geneva.
Zielinski, H., Ciska, E., Kozlowska, H., 2001. The cereal grains: Focus on vitamin E, Czech. Journal of . Food Science, 19, 182–188.
Zhou, M. X., Robards, K., Glennie-Holmes, M., Helliwell, S., 1999. Oat Lipids, Journal of.American.Oil Chemistry Sc, 79, 585-592.
Franci G, Falanga A, Galdiero S, Palomba L, Rai M, Morelli G, Galdiero M. Silver Nanoparticles as Potential Antibacterial Agents. Molecules. 2015; 20(5): 8856-74.
Dakal TC, Kumar A, Majumdar RS, Yadav V, Mechanistic Basis of Antimicrobial Actions of Silver Nanoparticles. Frontiers in Microbiology. 2016; 7: 1831.
Prema P, Thangapandiyan S. CMC stabilized nano silver synthesis, characterization and its antibacterial and synergistic effect with broad spectrum antibiotics. Carbohydrate Polymers. 2017; 158: 141-148.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Prof.univ.dr. chim. RODICA MARIANA ION DOCTORAND: MĂRGĂRIT (VLĂDOIU) ELENA ROXANA TÂRGOVIȘTE 2020 MATERIALE REZULTATE DIN PRELUCRAREA CEREALELOR CU… [308993] (ID: 308993)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.