פוטולומינסנציה משופרת של תמציות Curcuma longa באמצעות העברת אנרגיה בתיווך Chitosan עבור יישומי אימות טקסטיל

זיופים נחשבים לנגע בתעשיות נרחבות ברחבי העולם. הזינוק המהיר של מוצרים מזויפים בשוק גורם להרס כלכלי, אשר פוגע בפרנסתו של הממציא הראשי 1,2,3,4,5,6. הדבר בא לידי ביטוי בשנת 2020⁷ על החשש המתמשך מפני מוצרים מזויפים מתפתחים, כפי שמעידה המגמה הגוברת של פרסומים הכוללים את מילת המפתח נגד זיופים או זיופים בכותרותיהם. ניתן לראות עלייה משמעותית בפרסומים הקשורים לזיופים מאז שדווח לאחרונה בשנת 2019, דבר המצביע על כך שנעשים מאמצים ניכרים להילחם בייצור והפצה של מוצרים מזויפים. מצד שני, זה יכול להיות גם די מדאיג, בהתחשב בכך שזה מסמל את ההתקדמות של תעשיית הזיופים, אשר צפוי להימשך אם לא מטופל ביעילות. תעשיית הטקסטיל אינה מבודדת מבעיה זו, שכן נוכחותם של מוצרי טקסטיל מזויפים פגעה קשות בפרנסתם של מוכרים, יצרנים ואורגים אמיתיים, בין היתר ^3,8. כך למשל, תעשיית הטקסטיל במערב אפריקה נחשבה במשך זמן רב לאחד משוקי היצוא המובילים בעולם. עם זאת, דווח⁹ כי כ-85% מנתח השוק מוחזק על ידי טקסטיל מוברח המפר סימני מסחר של טקסטיל מערב אפריקאי. השפעות הזיופים דווחו גם ביבשות אחרות כמו אסיה, אמריקה ואירופה, מה שמצביע על כך שמשבר זה הגיע לרמה בלתי נשלטת ומהווה איום משמעותי על תעשיית הטקסטיל^הנאבקת ממילא 2,3,4,10,11,12.

עם ההתקדמות המהירה של המדע, הטכנולוגיה והחדשנות, החוקרים לקחו על עצמם את התפקיד של פיתוח חומרים פונקציונליים לצורך יישומים נגד זיופים. השימוש בטכנולוגיה סמויה הוא אחת הגישות הנפוצות והיעילות ביותר כדי לנטרל את הייצור של סחורות הונאה. זה כרוך בשימוש בחומרים פוטולומינסנטיים כצבעי ביטחון המציגים פליטת אור ספציפית כאשר הם מוקרנים באורכי גל שונים^13,14. עם זאת, חלק מהצבעים הפוטולומינסנטיים הזמינים בשוק עלולים להטיל רעילות בריכוזים גבוהים, ובכך להוות איומים על בריאות האדם והסביבה^15,16.

כורכום (Curcuma longa) הוא צמח חיוני המשמש במגוון יישומים כגון צבעים, חומרי טעם, תרופות, קוסמטיקה וצבעי בד¹⁷. קני השורש נמצאים באופן טבעי תרכובות כימיות פנוליות הנקראות כורכומינואידים. כורכומינואידים אלה כוללים כורכומין, דמתוקסיכורכומין וביסדמתוקסיכורכומין, ביניהם כורכומין הוא המרכיב העיקרי האחראי לצבע הצהוב עד כתום התוסס ולתכונות כורכום¹⁸. כורכומין, הידוע גם בשם 1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione^19,20 עם נוסחה אמפירית של C₂₁H₂₀O₆, משך כמות משמעותית של תשומת לב בתחום הביו-רפואי והפרמצבטי בשל תכונותיו האנטיספטיות, האנטי דלקתיות, האנטי-בקטריאליות ונוגדות החמצון 17,18,21,22,23. באופן מעניין, יש לכורכומין גם מאפיינים ספקטרליים ופוטוכימיים. ראוי לציון במיוחד הוא התכונות הפוטולומינסנטיות האינטנסיביות שלו כאשר הוא נתון לעירורים אולטרה סגולים (UV) אשר נחקרו רק על ידי מחקרים מעטים 19,24,25. בהתחשב במאפיינים אלה, יחד עם אופיו ההידרופובי ותכונותיו הלא רעילות, כורכומין מתגלה כצבע אידיאלי לסימון אימות.

הפקת כורכומין מכורכום דווחה לראשונה בתחילת המאה ה-19. במהלך מאות השנים האחרונות, מתודולוגיות וטכניקות מיצוי רבות פותחו ושופרו כדי להשיג תפוקה גבוהה יותר 26,27,28,29,30,31,32,33. מיצוי ממסים קונבנציונלי הוא גישה נפוצה שכן הוא משתמש בממסים אורגניים כמו אתנול, מתנול, אצטון והקסאן בין היתר, כדי לבודד כורכומין מכורכום^34,35. שיטה זו התפתחה באמצעות שינויים, יחד עם טכניקות מתקדמות יותר כגון מיצוי בסיוע מיקרוגל (MAE) 18,36,37, מיצוי Soxhlet^38,39, מיצוי בעזרת אנזימים (EAE) ^39,40, ומיצוי קולי³⁶בין היתר כדי להגדיל את התשואה., באופן כללי, שיטת מיצוי הממס יושמה למיצוי צבע טבעי בשל הרבגוניות שלה, דרישת האנרגיה הנמוכה והחסכוניות שלה מה שהופך אותה לאידיאלית עבור תעשיות מדרגיות כגון טקסטיל.

כורכומין שולב כצבעים טבעיים לטקסטיל בזכות הגוון הצהוב המובהק שלו. עם זאת, הספיגה הדלה של צבעים טבעיים לסיבי טקסטיל מהווה אתגר המעכב את כדאיותו המסחרית⁴¹ . מורדנטים, כגון מתכות, רב-סוכרים ותרכובות אורגניות אחרות, משמשים כחומרים מקשרים נפוצים לחיזוק הזיקה של צבעים טבעיים אל הבד. צ’יטוזן, רב-סוכר המופק מסרטנים, נמצא בשימוש נרחב כחומר מורדנציה חלופי בשל השפע שלו בטבע, תאימות ביולוגית ועמידות לשטיפה⁴². מחקר זה מדווח על גישה קלה וישירה להכנת סימון אימות מבוסס כורכומין. תמציות כורכומין גולמי הושגו בשיטת מיצוי ממס בסיוע סוניקציה. התכונות הפוטולומינסנטיות של הכורכומין המופק נחקרו באופן מקיף על מצעי טקסטיל ושופרו עוד יותר עם הצגת הצ’יטוזן כחומר מורדנציה. זה מדגים את הפוטנציאל המשמעותי כצבע פוטולומינסנטי טבעי עבור יישומי אימות.