ارزیابی خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و ضد میکروبی فیلم پولولان غنی‌شده با عصاره آزاد و ریز‌پوشانی‌شده گیاه شنگ به منظور‌کاربرد در بسته‌بندی مواد غذایی

نوآوری در علوم و فناوری غذایی

دوره 15، 3(پاییز) - شماره پیاپی 57، مهر 1402، صفحه 57-76   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jfst.2021.1922457.1700

نویسنده

سید رسول شاه حسینی^*

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، علوم و صنایع غذایی، واحد نور، دانشگاه آزاد اسلامی، نور، ایران.

چکیده

در این مطالعه اثر افزودن عصاره گیاه شنگ Tragopogon graminifolius DC. به دو فرم آزاد و ریز پوشانی شده به فیلم زیست تخریب پذیر پلی ساکارید پولولان مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، عصاره گیاه شنگ با استفاده از روش اولتراسوند استخراج و مقادیر ترکیبات فنلی، خاصیت آنتی اکسیدانی (مهار رادیکال آزاد DPPH) و ضد میکروبی (علیه باکتری‌ گرم منفی نظیر اشرشیاکلی و باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس) عصاره‌ی استخراجی اندازه‌گیری شد. با توجه به نتایج، میزان ترکیبات فنلی 2/18±890/04میلی گرم گالیک اسید بر گرم عصاره بوده است. همچنین عصاره از خاصیت آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی بالایی برخوردار بود. به منظور ریز پوشانی عصاره از مالتودکسترین- کنسانتره پروتئینی آب‌پنیر استفاده شد. نتایج مربوط به اندازه ذرات عصاره ریز پوشانی در مطالعه حاضر برابر با 0/97±92/88نانومتر و راندمان ریزپوشانی برابر با 0/22±61/15درصد بوده است. سپس غلظت-های مختلف عصاره و نانو عصاره گیاه شنگ (ppm 750و 1000) به فیلم پلی ساکارید پولولان افزوده شد و ویژگی های فیزیکی، مکانیکی، ضد میکروبی فیلم‌های تولیدی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مطالعه حاضر نشان دادکه رطوبت، حلالیت، نفوذ پذیری بخار آب و شفافیت، در این فیلم‌ها کاهش و ضخامت، مقاومت کششی و حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی افزایش یافت. همچنین جایگزینی عصاره با نانو عصاره در اکثر موارد سبب بهبود ویژگی‌های فیلم شد. فیلم پلی ساکاریدی پولولان حاوی عصاره دارای خاصیت ضد‌میکروبی بالایی در برابر باکتری‌های پاتوژن بود که با افزایش غلظت و تبدیل عصاره به نانو عصاره خاصیت ضد میکروبی نیز افزایش یافت. در مجموع به نظر می‌رسد فیلم ضد میکروبی پلی ساکاریدی پولولان به همراه نانو عصاره گیاه شنگ توانایی بالایی به عنوان نگهدارنده در بسته بندی مواد غذایی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

فیلم خوراکی؛ پلی ساکارید پولولان؛ عصاره گیاه شنگ؛ ویژگی‌های فیلم؛ خواص ضد‌میکروبی

مراجع

1. اسماعیل زاده کناری، ر.، پناهی، پ. 1397. بررسی تاثیر عصاره نانوریزپوشانی شده برگ گزنه درکنترل پایداری اکسایشی روغن سویا. فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران، دوره75، شماره15، 33-23.
2. بادفرسا، ح.، احمدزاده قویدل، ر.، شرایعی، پ. 1397. تاثیر فرآیند ریزپوشانی با استفاده از خشک کن انجمادی بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی وآنتی اکسیدانی اسانس گلپر. نشریه نوآوری در علوم و فناوری غذایی. دوره10، شماره2، 136-123.
3. بهرام، س.، جعفرپور، س. ز.1397. ارزیابی تاثیر درصد پلیمر و میزان نرم‌کننده بر ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و ریز ساختار فیلم خوراکی کتیرا به منظور کاربرد در بسته بندی مواد غذایی. مجله علوم و صنایع غذایی، شماره 79، دوره 15، 41-31.
4. زرافشان. خ. 1391. تولید فیلم‌های پروتئینی حاوی نانوذرات کیتوزان به‌منظور پوشش‌دهی و بررسی خواص فیزیکی آن. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان. 99-97.
5. قنبرزاده، ب.، الماسی، ه.، زاهدی، ی. 1390. بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر و خوراکی در بسته بندی مواد غذایی و دارویی. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر. ص523.

 

6. مظفریان، ت.، منافی، ص. ع. 1396. تهیه و ارزیابی بایو نانوکامپوزیت بر پایه پلی ساکارید سویا/نانو دی اکسید سیلیسیم/عصاره اسپند. مجله علوم و صنایع غذایی، دوره 14، شماره64، 243-231.
7. نشاسته‌گیر، م.ح.، محبّی، م.، حدادخداپرست، م.ح.، وریدی، م. 1397. تهیه نانو لیپوزوم‌های حاوی عطرمایه روغنی پرتقال با استفاده از روش حرارتی. نشریه ی نوآوری در علوم وفناوری غذایی، دوره 10، شماره 2، 122-115.
8. هدایتی‌راد. ف.، شریفیان. ا.، خدائیان. ف.، حسینی. ا.، 1392. بررسی خاصیت ضدمیکروبی فیلم تهیه شده از پولولان حاوی اسانس درمنه. مجله دانشگاه علوم پزشکی فسا، دوره 3، شماره 2، 135-130.
9. Abdollahi, M., Rezaei, M., Farzi, G. 2012. Improvement of active chitosan film properties with rosemary essential oil for food packaging. International Journal of Food Science and Technology, 47: 847–853.
10. Adams, B., Sivarooban, T., Hettiarachchy, N.S., Johnson, M.G. 2005. Inhibitory activity against Listeria monocytogenes by soy protein edible film containing grape seed extract, nisin, and malic acid. Discovery, 6: 3-9.
11. AlipourMazandrani, H., Javadian, S. Y., Bahram, S. 2016. The effect of encapsulated fennel extracts on the quality of silver carp fillets during refrigerated storage. Food science and nutrition, 4(2): 298–304.
12. Ariaii, P., Tavakolipour, H., Rezai, ­M.,­ElhamiRad, A.­M. 2014. Properties and antimicrobial activity of edible methylcellulose based film incorporated with Pimpinella affinis European Journal of Experimental Biology, 4(1):670-676.
13. ASTM 1995. Standard test methods for water vapour transmission of materials. Standards Designations E96-95. Annual Book of ASTM Standards. American Society for Testing and Material Philadelphia, PA.
14. ASTM 2002.Standard test methods for tensile properties of thin plastic sheeting.Annual Book of ASTM Standards. Philadelphia: American Society for Testing Materials Philadelphia, PA.
15. Bagheri, R., Izadi Amoli, R., Tabari Shahndash, N., Shahosseini, S.­R. 2016. Comparing the effect of encapsulated and unencapsulated fennel extracts on the shelf life of minced common kilka (Clupeonella cultriventris caspia) and Pseudomonas aeruginosa inoculated in the mince. Food science and nutrition, 4(2): 216–222.
16. Bahram, S., Rezaei, M., Soltani, M., kamali, A., Ojagh, S. M., Abdollahi, M. 2014. Whey protein concentrate edible film activated with Cinnamon essential oil. Journal of Food Processing and Preservation, 38: 1251–1258.
17. Bahrami Feridoni, S., Khademi Shurmasti, D.2020. Effect of the nanoencapsulated sour tea (Hibiscus sabdariffa) extract with carboxymethylcellulose on quality and shelf life of chicken nugget.Food science and nutrition, 8:3704–3715.
18. Benavidesa, S. and Villalobos-Carvajalb R. 2012. Physical, mechanical and antibacterial properties of alginate film: Effect of the crosslinking degree and oregano essential oil concentration. Journal of Food Engineering, 110(2): 232–239.
19. Bourtoom, T. and Chinnan, M.S. 2008. Preparation and properties of rice starch-chitosan blend biodegradable film. LWT – Food Science and Technology ,41 1633–1641.
20. Brusa, V., Aliverti,V., Aliverti, F., Ortega, E. E., Torre, J. H., Linares, L. H., Sanz, E., Etcheverría, A. I., Padola, N. L., Galli, L., Peral, P., Copes, J., Leotta, G.A. 2013. Shiga toxin-producing Escherichia coli in beef retail

 

 markets from Argentina. Frontiers cell infec microbial, 18(2): 171.

21. Burt, S. 2004. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods-a review. Food Microbiology, 94: 223- 253.
22. Farzaei, M. H., Khanavi, M., Moghaddam, G., Dolatshahi, F., Rahimi, R., Shams-Ardekani, M. R., Amin, G. R., Hajimahmoodi, M. 2014a. Standardization of Tragopogon graminifolius Extract Based on Phenolic Compounds and Antioxidant Activity.Journal of Chemistry. dx.doi.org/10.1155/2014/425965.
23. Farzaei, M. H., Rahimi, R., Attar, F., Siavoshi, F., Saniee, P., Hajimahmoodi, M., Mirnezami, T., Khanavi, M. Chemical Composition, Antioxidant and Antimicrobial Activity of Essential Oil and Extracts of Tragopogon graminifolius, A Medicinal Herb from Iran. Natural Product Communications, 9(1):121-4.
24. Fathi, M., Mozafari, M. R., Mohebbi, M. 2012. Nanoencapsulation of food ingredients using lipid based delivery systems. Trends in food science & technology, 23(8): 13-27.
25. Garcia, K., Castro, T. 2003.Determination of Antioxidant Potential of Volatile Extracts Isolated from Various Herbs and Spices. Agricultural and Food Chemistry,50. 4947 – 4952.
26. Ghanbarzadeh, B., Oromiehi, A.R. 2008. Biodegradable biocomposite films based on whey protein and zein: barrier, mechanical properties and AFM analysis. International Journal of Biological Macromolecules, 43: 209-215.
27. Gibbs, M., Vogt, E., Weiss, J. 2012. Encpsulation of polyphenolic grape seed extract in polymer-coated liposomes. Food and Function, 3:246-254.
28. Gómez-Estaca, J., López de Lacey, A., López-Caballero, M.­E., Gómez-Guillén, M.C., Montero, P. 2010. Biodegradable gelatine-chitosan films incorporated with essential oils as antimicrobial agents for fish preservation. Food Microbiology, 27: 889-896.
29. Gortzi, O., Lalas, S., Chinou, I., Tsaknis, J. 2007. Reevaluation of bioactivity and antioxidant activity of Myrtus communis extract before and after encapsulation in liposomes. European Food Research and Technology. 226: 583–590
30. Grisi, T. C., Lira, K. G. 2005. Action of nisin and high ph on growth of Staphylococcus aureus and Salmonella in pure culture and the meat of land crab (Ucides cordatus). Brazilian Journal of Microbiology, 36: 151-156.
31. Hosseini, S.­ F., Rezaei, M., Zandi, M., Ghavi, F. ­F. 2013. Preparation and functional properties of fish gelatin-chitosan blend edible films. Food Chemistry, 136:1490-1495.
32. Jalali, M., Ariiai, P., fattahi, E. 2015. Effect of alginate/carboxyl methyl cellulose composite coating incorporated with clove essential oil on the quality of silver carp fillet and Escherichia coli O157:H7 inhibition during refrigerated storage. Journal of Food Science and Technology, DOI 10.1007/s13197-015-2060-4.
33. Javadian, S.­ R., Shahoseini, S.­R., Ariaii, P. 2017. The effects of liposomal encapsulated thyme extract on the quality of fish mince and Escherichia coli O157: H7 inhibition during refrigerated storage. Journal of Aquatic Food Product Technology, org/10.1080/10498850.2015.1101629.
34. Joye, I. J., Davidov-Pardo, G., McClements, D. J. 2015. Encapsulation of resveratrol in biopolymer particles produced using liquid antisolvent precipitation. Part 2: Stability and functionality. Food Hydrocolloids, 49:127-134.
35. Kadam, S.­U., Tiwari, B.­K., Smyth, T.­J., Donnell, C.­P. 2015. Optimization of ultrasound assisted extraction of bioactive components from brown seaweed Ascophyllum nodosum using

 

 response surface methodology. Ultrason. Sonochem. 23, 308-316.

36. Leathers, T. 2003. Biotechnological production and applications of pullulan. Appl microbiolbiotechnol, 62 (5):468-73.
37. Maleki, M., Ariaii, P., Fallah, H. 2015. Effects of Celery Extracts on the Oxidative Stability of Canola Oil UnderThermal Condition: Antioxidant Effect of Celery Extract on Canola Oil. Journal of Food Processing and Preservation. 40: 531-540.
38. Ojagh, S. M, Rezaei, M., Razavi, S. H., Hosseini, S. M. H. 2010. Development and evaluation of a novel biodegradable film made from chitosan and cinnamon essential oil with low affinity toward water. Food Chemistry, 122: 161-166.
39. Rashidaie Abandansarie, S.­S., Ariaii, P., Charmchian Langerodi, M. 2019. Effects of encapsulated rosemary extract on oxidative and microbiological stability of beef meat during refrigerated storage. Food science and nutrition, 7: 3969– 3978.
40. Rezaei Savadkouhi, N., Ariaii, P., Charmchian Langerodi, M.2020. The effect of encapsulated plant extract of hyssop (Hyssopus officinalis) in biopolymer nanoemulsions of Lepidium perfoliatum and Orchis mascula on controlling oxidative stability of soybean oil.Food science and nutrition, 8: 1264–1271.
41. Robert, P., Gorena, T., Romero, N., Sepulveda, E., Chavez, J., Saenz, C. 2010. Encapsulation of­ polyphenols and anthocyanins from pomegranate (Punica granatum) by spray drying. International journal of food science & technology, 45:1386-1394.
42. Salarbashi, D., Tajik, S., Ghasemlou, M., Shojaee, S., Shahidi, M., Khaksar, R. 2013.Characterization of soluble soybean polysaccharide film incorporated essential oil intended for food packaging. Carbohydrate Polymers, 98: 1127-1136.
43. Sánchez-González, L., Vargas, M., González-Martínez, C., Chiralt, A., Cháfer, M. 2011. Use of essential oils in bioactive edible coatings: a review. Food Engineering Reviews, 3: 1–1610.1007/s12393-010-9031-3.
44. Shahnazi, S., Khalili Sigaroudi, F., Ajni, Y., Yazdani, D., Ahvazi, M., taghizad, F. 2007. Investigation of chemical composiotion and antimicrobial properties Thymus trautvetteri essential oil. Journal of Medicinal plants, 23:80 – 88.
45. Shiryanpour, ­S., Mohammadi­Nafchi,­ A., ­Nahidi, F. 2013. Investigation of peganum harmala exteact on physicochemical, mechanical, antimicrobial and properties of edible films based on sago starch. Islamic Azad University, Damghan Branch.Polymers, 98: 1127-1136.
46. Shojaee, S., Abadi, A., Hosseini, H., Mohammadifar, M. A., Mohammadi, A., Ghasemlou, M., Ojagh, S. M., Hosseini, S. M., Khaksar, R. 2013. Characterization of antioxidant-antimicrobial κ-carrageenan films containing Satureja hortensis essential oil, International Journal of Biological Macromolecules.52: 116-124.
47. U. and Harte, B.­ R. 2010. Physical properties and antioxidant activity of an active film from chitosan incorporated with green tea extract. Food Hydrocolloids, 4 (8): 770-778.
48. Tan, S. P., Kha, T. C., Parks, S., Stathopoulos, C., Roach, P. D. 2015. Optimising the Encapsulation of an Aqueous Bitter Melon Extract by Spray-Drying. Foods, 4(3):400-419.
49. Tometri, S. S., Ahmady, M., Ariaii, P. 2020. Extraction and encapsulation of Laurus nobilis leaf extract with nano-liposome and its effect on oxidative, microbial, bacterial and sensory properties of minced beef. Journal of Food Measurement and Characterization.14: 3333–3344.
50. Tonon, R.V., Brabet, C., Hubinger, M. D. 2008. Influence of process conditions on the physicochemical properties of açai (Euterpe oleraceae Mart.) powder

 

 produced by spray drying. Journal of Food Engineering, 88(3:411-418.

51. Wei, Y., YanJun, L., NingTao,W., LiBing, A. 2011. Application and safety assessment for nano-composite materials in food packaging. Chinese Science Bulletin, 56 No.12 pp: 1216–1225.
52. Yu, Z., Xiaoyong, S., Yunfei, L.2011.Antimicrobial, physical and mechanical properties of kudzu starch–chitosan composite films as a function of acid solvent types. Carbohydrate Polymers, 84: 335–342.