تولید فیلم خوراکی نانوکیتوزان-صمغ کتیرای ایرانی حاوي اسانس گياهي زولنگ و تأثیر آن بر کیفیت میکروبی در گوشت بز
محورهای موضوعی : علوم و صنایع غذاییالهام غفاری 1 , پیمان اریایی 2 , رویا باقری 3 , مهرو اسماعیلی 4
1 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی،آمل، ایران
2 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی،آمل، ایران
3 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی،آمل، ایران
4 - گروه علوم و صنایع غذایی، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی،آمل، ایران
کلید واژه: اسانس گیاهی, فیلم زیست تخریب پذیر, گوشت, فعالیت ضد میکروبی, باکتری پاتوژن,
چکیده مقاله :
پژوهش حاضر به¬منظور بررسی تأثیر فیلم مرکب نانوکیتوزان-صمغ کتیرای ایرانی به همراه اسانس گياهي زولنگ در حفظ کیفیت میکروبی گوشت بز در دمای یخچال (4 درجه سلسیوس) طی دوره نگهداری انجام گرفت . بدین منظور ابتدا 5 تیمار فیلم شامل: نانوکیتوزان، نانوکیتوزان+ صمغ کتیرای ایرانی و نانوکیتوزان+ صمغ به همراه غلظت‌های 5/0، 1و 5/1% اسانس زولنگ تولید و فعالیت ضد میکروبی فیلم علیه 4 میکروارگانیسم تعیین، سپس تیمارهای مذکور به همراه تیمار بدون فیلم (تیمار شاهد) در یک دوره 16 روزه مورد ارزیابی میکروبی (باکتری¬های سرمادوست، باکتری¬های کل، باکتری¬های اسیدلاکتیک و انتروباکتریاسه) قرار گرفتند. بر اساس نتایج، فیلم¬های مذکور دارای خاصیت ضد میکروبی بالایی علیه باکتری¬های پاتوژن مورد آزمایش بود و با افزایش غلظت خاصیت ضد میکروبی افزایش یافت (05/0p<) همچنین باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس حساس¬ترین و باکتری-های گرم منفی سودوموناس آئروژینوزا مقاوم¬ترین باکتری بود. نتایج مربوط به گوشت بز نشان دادند که فیلم نانو مرکب به همراه اسانس به‌طور مشخص فساد میکروبی را در گوشت به تعویق انداخت. تعداد باکتری¬های سرمادوست و تعداد کلی باکتری¬ها در انتهای دوره¬ی نگهداری در تیمارهای حاوی اسانس 1 و 5/1% کمتر از حد مجاز تعیین‌شده برای گوشت (Log CFU/g 7) بود. درمجموع نتایج نشان دادند که بسته¬بندی گوشت با فیلم نانو مرکب به همراه اسانس تأثیر بازدارندگی در افزایش عوامل مهم موثر در فساد میکروبی آن دارد. باتوجه به اثر مهارکنندگی نسبتاً مشابه مقادیر 1 و 5/1% و نیز صرفه اقتصادی، میزان اسانس 1 درصد اسانس می¬تواند دوز بهینه¬ای باشد.
This study aimed to investigate the effectiveness of a composite film comprising nano chitosan and Iranian tragacanth gum (NC-G), supplemented with Eryngium campestre essential oil (EO), in preserving the microbial quality of refrigerated goat meat at 4°C. Five film treatments were prepared, including NC + NC-G, and NC-G combined with 0.5%, 1%, and 1.5% EO. The antimicrobial efficacy of these films was evaluated against four microorganisms. Subsequently, these film treatments, along with an untreated control, were monitored for microbial changes [total viable count (TVC), psychrotrophic count (PTC), lactic acid bacteria, and Enterobacteriaceae] over a 16-day storage period. Results demonstrated significant antimicrobial activity of the films against tested pathogens, with effectiveness increasing with higher EO concentrations (p< 0.05). Staphylococcus aureus showed the highest susceptibility among the bacteria, while Pseudomonas aeruginosa exhibited the greatest resistance. Application of the nanocomposite film with EO effectively delayed microbial spoilage of goat meat, with TVC and PTC counts in treatments containing 1% and 1.5% EO remaining below the spoilage threshold (7 Log CFU/g) by the end of storage. Overall, findings suggest that incorporating EO into the nanocomposite film inhibits factors contributing to microbial spoilage in goat meat. Given similar inhibitory effects observed at 1% and 1.5% EO concentrations and considering economic factors, a concentration of 1% EO can be regarded as optimal.
بهداشت مواد غذایی دوره 13، شماره 4، پیاپی 52، زمستان 1402، صفحات: 31-13
«مقاله پژوهشی» DOI: 10.71876/jhf.2024.3061408
تولید فیلم خوراکی نانوکیتوزان-صمغ کتیرای ایرانی حاوي اسانس گياهي زولنگ و تأثیر آن بر کیفیت میکروبی در گوشت بز
بستهبندی گوشت بز با نانو فیلم خوراکی
الهام غفاری، پیمان آریایی*، رویا باقری، مهرو اسماعیلی
گروه علوم و صنایع غذایی، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی،آمل، ایران
*نویسنده مسئول مکاتباتP.aryaye@yahoo.com :
(دریافت مقاله: 25/4/1402 پذیرش نهایی: 6/8/1402)
چکیده
پژوهش حاضر بهمنظور بررسی تأثیر فیلم مرکب نانوکیتوزان-صمغ کتیرای ایرانی به همراه اسانس گياهي زولنگ در حفظ کیفیت میکروبی گوشت بز در دمای یخچال (4 درجه سلسیوس) طی دوره نگهداری انجام گرفت . بدین منظور ابتدا 5 تیمار فیلم شامل: نانوکیتوزان، نانوکیتوزان+ صمغ کتیرای ایرانی و نانوکیتوزان+ صمغ به همراه غلظت‌های 5/0، 1و 5/1% اسانس زولنگ تولید و فعالیت ضد میکروبی فیلم علیه 4 میکروارگانیسم تعیین، سپس تیمارهای مذکور به همراه تیمار بدون فیلم (تیمار شاهد) در یک دوره 16 روزه مورد ارزیابی میکروبی (باکتریهای سرمادوست، باکتریهای کل، باکتریهای اسیدلاکتیک و انتروباکتریاسه) قرار گرفتند. بر اساس نتایج، فیلمهای مذکور دارای خاصیت ضد میکروبی بالایی علیه باکتریهای پاتوژن مورد آزمایش بود و با افزایش غلظت خاصیت ضد میکروبی افزایش یافت (05/0p<) همچنین باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس حساسترین و باکتریهای گرم منفی سودوموناس آئروژینوزا مقاومترین باکتری بود. نتایج مربوط به گوشت بز نشان دادند که فیلم نانو مرکب به همراه اسانس به‌طور مشخص فساد میکروبی را در گوشت به تعویق انداخت. تعداد باکتریهای سرمادوست و تعداد کلی باکتریها در انتهای دورهی نگهداری در تیمارهای حاوی اسانس 1 و 5/1% کمتر از حد مجاز تعیین‌شده برای گوشت (Log CFU/g 7) بود. درمجموع نتایج نشان دادند که بستهبندی گوشت با فیلم نانو مرکب به همراه اسانس تأثیر بازدارندگی در افزایش عوامل مهم موثر در فساد میکروبی آن دارد. باتوجه به اثر مهارکنندگی نسبتاً مشابه مقادیر 1 و 5/1% و نیز صرفه اقتصادی، میزان اسانس 1 درصد اسانس میتواند دوز بهینهای باشد.
واژههای کلیدی: اسانس گیاهی، فیلم زیست تخریب پذیر، گوشت، فعالیت ضد میکروبی، باکتری پاتوژن
مقدمه
گوشت بز محبوبترین گزینه در میان گوشت گونههای نشخوارکنندگان است، که به گوشت نسبتاً بدون چربی معروف است و به رنگ قرمز تیره‌تر از گوشت بره و گاو و بافت زبرتری دارد (Kausar et al., 2021). طبق آمارUSDA (2001) گوشت بز دارای حدود 4/75 درصد رطوبت، 0/20 درصد پروتئین، 1/3 درصد چربی و 1/1 درصد خاکستر است بر اساس این آمار پروتئین بز تقریباً برابر با پروتئین گوشت گاو و مرغ می باشد، اما، گوشت بز دارای محتوای چربی کمتری است که تنها یک‌سوم چربی گوشت گاو و کمتر از نیمی از گوشت مرغ است (USDA, 2001). تغییرات اکسیداتیو و فساد ناشی از رشد میکروبی بهعنوان یکی از دلایل اصلی افت کیفیت و کاهش ماندگاری گوشت تازه هست (Khanjani et al., 2023; Moudache et al., 2017). کاهش رشد میکروبی در طول نگهداری یک نگرانی مهم برای صنعت گوشت است و افزودن آنتی‌اکسیدانهای مصنوعی یک روش معمول برای کاهش این تغییرات در فرآوردههای گوشتی است. بااین‌حال، نگرش منفی مصرف‌کننده به نگه‌دارنده‌های مصنوعی مواد غذایی وجود دارد و این امر علاقه فزایندهای به استفاده از عصارهها و اسانسهای گیاهی (بهعنوان منبع قابل‌توجهی از پلیفنولها و پاک‌کننده‌های رادیکال آزاد) برای کنترل تغییرات اکسیداتیو و فساد میکروبی در گوشت و فرآوردههای گوشتی ایجاد کرده است (Shahoseini et al., 2021; Aghababie et al., 2022).
رویشگاههای طبیعی ایران بهعنوان منابع ارزشمند ژنی تعدادی زیادی از گیاهان دارویی مفید میباشند که ازجمله آنها میتوان به رشد خودرو زولنگ در شمال کشور اشاره نمود. زولنگ با نام علمیEryngium campestre گیاهی علفی و چندساله از خانواده چتریان است که به‌وفور در نواحی شمالی کشور رویش میکند (Safari et al., 2015; Ismailzadeh and Moradi, 2022). اسانس برگ این گیاه دارای متابولیتهای ثانویه زیست فعال حاوی مشتقات متیله فنیل پروپانوئید، اوژنول، متیل ایزواوژنول، بنزآلدهید استیلن، فلاوونوئید، ساپونینهای تری ترپن است که برای تعیین فعالیتهای آنتی‌اکسیدانی و دارویی در نظر گرفته میشود (Ismailzadeh and Moradi, 2022; Safari et al., 2015; Azizkhani and Sudanloo, 2021).
فیلمهای زیست تخریب پذیر با محتوای پلی ساکارید، پروتئین و چربی برای افزایش ماندگاری انواع مختلف مواد غذایی مؤثر هست. کیتوزان که از کیتین در پوسته خارجی سخت‌پوستان به دست می‌آید، بهعنوان یک پلیمر زیستی غیرسمی و زیست تخریب پذیر در صنایع غذایی استفاده میشود. در مطالعات قبلی، اثرات ضد باکتریایی، آنتی‌اکسیدانی، ضد سرطانی کیتوزان گزارش‌شده است (Valipour et al., 2017; Saeidi et al., 2021, Zarandi et al., 2022). با توسعه فناوری نانو، مواد پرکننده نانو به‌طور گسترده‌ای برای بهبود خواص مکانیکی و بازدارندگی فیلمهای خوراکی مورداستفاده قرار گرفتند که به آن روش نانوکامپوزیت می‌گفتند. بنابراین، نانو ذرات کیتوزان بهعنوان یک ماده پایه جدید بالقوه برای مواد بستهبندی در نظر گرفته میشود (Zhao et al., 2022). فیلمهای خوراکی که از یک ماده تشکیل‌شده است از فناوری ساده‌ای برخوردار هستند، این فیلمها معمولاً عملکرد فیزیکی و پایداری حرارتی مناسبی برخوردار نیست. بنابراین، به نظر میرسد ترکیب فیلمهای خوراکی استراتژی مؤثری برای بهبود ویژگیهای عملکردی، فیزیکی و مکانیکی آنها باشد (Hussain et al., 2021; Zhao et al., 2022). صمغ کتیرای ایرانی (Astragalus gossypinus)، تراوه خشک‌شده طبیعی حاصل از برخی گونههای Astragalus بوده و یکی از معدود منابع گیاهی طبیعی پلی ساکاریدهای جایگزین شده با L-fucose است و بهعنوان یک هیدروکلوئید باکیفیت، در فهرست (GRAS) (Generally Recognized As Safe) قرار دارد. این صمغ، بهعنوان پایدارکننده، امولسیون کننده، قوام دهنده و جایگزین چربی کاربرد وسیعی در صنایع غذایی دارد (Abbasi et al., 2019).
با توجه به اینکه اطلاعات مصرف‌کنندگان در مورد ارزش غذا، ایمنی و اجزای آن در سراسر جهان در حال افزایش است و مصرف‌کنندگان ترجیح میدهند از نگه‌دارنده‌های طبیعی استفاده نمایند. بنابراین استفاده از گیاهان بومی منطقه به همراه فیلمهای خوراکی نانوکامپوزیت منطقی به نظر میرسد. بنابراین هدف از این مطالعه تولید و توسعه فیلم خوراکی فعال مرکب نانوکیتوزان/ صمغ کتیرای ایرانی به همراه اسانس بومی زولنگ جهت کنترل میکروبی گوشت بز طی دوره نگهداری در یخچال (4 درجه سلسیوس) هست.
مواد و روشها
در این مطالعه قسمتهای هوایی گیاه زولنگ از رویشگاههای طبیعی آن در استان مازندران، شهرستان آمل جمع‌آوری و پس از تائید توسط بخش گیاه‌شناسی دانشکده کشاورزی با آب شرب شستشو و در سایه و به دور از تابش مستقیم نور خورشید خشک و با استفاده از آسیاب پودر گردید و تا زمان مصرف در کیسه زیپ‌دار در یخچال نگهداری شد. تمامی مواد شیمیایی مورداستفاده از نوع آزمایشگاهی بومی بوده و تمامی آنها از شرکت مرك آلمان خریداری شد. نانو کیتوزان نیز از شرکت نوین پلیمر تهیه شد.
-اسانس‌گیری از گیاه زولنگ
100 گرم از پودر اندامهای هوایی گیاه در بالن یک لیتری ریخته و به آن 600 میلی‌لیتر آب مقطر استریل افزوده شد با استفاده از دستگاه کلونجر (Clevenger) استخراج و توسط فیلتر استریل (4/0 میکرومتر) صاف و تا زمان استفاده در یخچال دمای 4 درجه سلسیوس نگهداری شدند (Safari et al., 2015).
-تهیه فیلم
محلول فیلم به‌وسیله حل کردن 1 گرم صمغ کتیرای ایرانی (w/ v)، 5/1 گرم نانوکیتوزان (w/ v) در 100 میلی‌لیتر آب مقطر در دمای 70 درجه سلسیوس حل شد و 2 درصد گلیسرول، 2 درصد تویین 80 اضافه گردید. سپس غلظت‌های مختلف اسانس زولنگ (5/0، 1 و 5/1 درصد) به محلول مذکور اضافه گردید، بهمنظور حل شدن کامل، محلول تهیه‌شده به مدت 8 ساعت در دمای 45 درجه سلسیوس بر روی هات پلیت شیکردار ((IKA, Germany قرار داده شد بعد از این مرحله فیلم از روی قالب شیشه‌ای جدا شد و تا زمان استفاده در ظرف حاوی سیلیکاژل قرار داده شد (Rezaei and Shahbazi, 2018).
-اندازه‌گیری نرخ عبور بخار آب از درون فیلمها
براي انجام این آزمایش از روش شماره 96 E مصوب ASTM استفاده گردید (ASTM, 1996). براي انجام آزمایش درون سلولهاي اندازه‌گیری نفوذپذیری، آب ریخته شد. سپس سطح سلول به‌وسیله روکش با استفاده از پارافین مذاب پوشانده شد. سلولها درون دسیکاتور حاوي سیلیکاژل قرار گرفت. آب در دماي 25 درجه سلسیوس، رطوبت 100 درصد ایجاد میکند. اختلاف رطوبت در دو سمت روکش در دماي 25 درجه سلسیوس، گرادیانت فشار بخاري معادل 103 × 337/2 پاسکال ایجاد میکند. تغییرات وزن سلولها طی زمان با استفاده از یک ترازوي دیجیتال با دقت 0001/0 گرم اندازه‌گیری شد. در تمام نمونهها با رسم منحنی تغییرات وزن سلول نسبت به زمان، یک خط راست ( 99/0(R2> حاصل شد. نرخ انتقال بخار آب معادل با شیب خطوط حاصله تقسیم بر سطح سلول بود و از رابطه زیر حاصل شد. سطح سلولها 00287/0 مترمربع بود.
سطح سلول/ شیب‌خط = نرخ انتقال بخار آب
-خواص مکانیکی فیلمها
آزمون‌های مکانیکی فیلمها بر اساس روش اصلاح‌شده 02-ASTM D0882 صورت می‌گیرد. فیلمها در قطعات ۷۶۱ سانتیمتر بریده و تحت شرایط رطوبت نسبی ۵۰ درصد و دمای ۲۵ درجه سلسیوس مشروط می‌شوند. ضخامت آنها در ۵ نقطه اندازه‌گیری و ضخامت متوسط آنها تعیین میشود. ویژگیهای مکانیکی فیلم (میزان کشش‌پذیری (درصد)، مقاومت به کشش (مگاپاسکال) با استفاده از اینستران اندازه‌گیری میشود. در دستگاه اینستران فاصله بین دو فک ۵۰ میلیمتر، سرعت حرکت فک بالایی ۵۰ میلیمتر بر دقیقه و فک پایینی ثابت می باشد (ASTM, 1996).
-تعيين فعالیت ضد میکروبی
میکروارگانیسمهای مورد استفاده در این تحقیق عبارتند از: اشریشیاکلی25922: ATCCو استافیلوکوکوس اورئوس 6538 ATCC:و سودوموناس آئروژینوزا 27853:ATCC و باسیلوس سرئوس11778:ATCC که از مرکز تحقیقات و پژوهش علمی صنعتی ایران تهیه شد.
فعالیت ضدباکتریایی فیلمهاي خوراکی با اندکی تغییر به روش انتشار دیسک در آگار استفاده شد. برای فعال‌سازی باکتریها، ابتدا سوسپانسیون میکروبی به‌صورت تازه از هر سوش میکروبی تهیه گردید و یک شبانه‌روز قبل از انجام آزمایش به کمک میله کشت استریل از کشت مادر به محیط کشت شیب‌دار برای باکتری تلقیح انجام شد. سپس سوسپانسیون غني میکروبی با استفاده از محلول رینگر پس از رشد میکروارگانیسم بر سطح شیب‌دار آگار آن تهیه گردید. سپس مقداری از سوسپانسیون ميکروبی درون لوله استریل درب دار حاوی محلول رينگر ریخته و کدورت آن با اسپکتروفتومتر (طول‌موج ۱۲۰ نانومتر) اندازه‌گیری شد. رقت سازی محلول سوسپانسیون تا زمان برابر شدن کدورت محلول نیم مک فارلند و سوسپانسیون میکروبی ادامه یافت. در روش انتشار در آگار، فیلمها به‌صورت صفحههای دایره‌ای با قطر ۷ میلیمتر بریده و به محیط کشت آگار که از قبل با CFU/ml 106-105 میکروارگانیسمهای آزمایش تلقيح شده بود منتقل شد. پس از آن پلیت های حاوی محیط کشت آلوده همراه با فیلمهای ضد میکروبی به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سلسیوس گرمخانه گذاری شد تا جهت تعیین میزان ممانعت کنندگی فیلم خوراکی از رشد باکتریها، قطر هالههای تشکیل‌شده با استفاده از کولیس تولید با دقت 1/0 میلیمتر اندازه‌گیری شد (Seydim et al., 2006).
-تهیه و آماده‌سازی گوشت بز
گوشت بز تقریباً 3 ساعت پس از کشتار از کشتارگاه در استان مازندران خریداري و به سرعت توسط باکسهاي حاوي یخ به آزمایشگاه مواد غذایی انتقال داده شد. بافت همبند و چربی سطحی برداشته شد و گوشت به‌صورت دستی به تکههایی با وزن تقریبی 2±40 گرم تقسیم و پس از شستوشو با آب فراوان، جهت آبکشی بر روي صافیهاي پلاستیکی قرار داده شدند. تکههای نمونه با استفاده از مدل ساندویچ، یعنی قرار دادن 40 گرم نمونه در بین دو فیلم تهیه‌شده برای هر تیمار قرار گرفت. سپس در بسته های پلی‌اتیلنی استریل گذاشته شدند. سپس تیمارهای مختلف در یخچال 4 درجه سلسیوس نگهداری شد. سپس در طول دوره نگهداری، آنالیز میکروبیولوژیکی در روزهای 0، 4، 8، 12 و 16 انجام شد (Valipour et al., 2017).
-شمارش باکتری کل و سرمادوست
براي آزمایش‌های ميكروبي 10 گرم از نمونه گوشت در شرایط استریل با 90 میلی‌لیتر سرم فيزيولوژي استريل به مدت 60 ثانيه در یک مخلوط‌کن آزمایشگاهی هموژن شد. از هر نمونه سه بار به‌صورت جداگانه نمونه‌برداری شد. براي شمارش تعداد باكتريهای کل و باكتريهاي سرمادوست نمونههاي تهیه‌شده، از محيط تريپتيك سويا آگار (Tryptic Soy Agar) (مرک، آلمان) استفاده شد. پليتهاي كشت داده‌شده مربوط به تعداد باكتريهای کل بعد از 48 ساعت انكوباسيون در دماي 35 درجه سلسیوس و پليتهاي مربوط به باكتريهاي سرمادوست بعد از10 روز انكوباسيون در دماي 4 درجه سلسیوس شمارش شد (Valipour et al., 2017).
-شمارش باکتری خانواده انتروباکتریاسه
بهمنظور شمارش میانگین تعداد باکتریهای خانواده انتروباکتریاسه از روش کشت بر روی محیط ویولت رد بایل گلوکز آگار (Violet Red Bile Glucose) (مرک، آلمان) استفاده شد. پلیتها به مدت 24 ساعت در داخل انکوباتور با دمای 37 درجه سلسیوس گرمخانه گذاری و سپس شمارش شدند
(َAghababaie et al., 2022).
-شمارش باکتری اسیدلاکتیک
برای شمارش باکتریهای مولد اسیدلاکتیك از محیط MRS(Man, Rogosa , Sharpe) (مرک، آلمان) آگار استفاده و پلیتهای کشت داده شد به مدت 48 ساعت در دمای 37 درجه سلسیوس گرمخانه گذاری و سپس شمارش شدند (Zarandi et al., 2022).
جهت بالا بردن دقت کار در ارزیابی‌های میکروبی، سه تکرار از هر نمونه و برای هر تکرار چهار رقت مناسب در هر روز ارزیابی، در نظر گرفته شد. نهایتاً شمارشهای انجام‌شده به‌صورت لگاریتم تعداد کلنی‌های تشکیل‌شده ((Colony-forming unit (CFU ثبت شد.
-تجزیه‌وتحلیل آماری
تجزیه‌وتحلیل دادهها، با توجه به نرمال بودن دادهها و همگني واريانس، با استفاده از روش آناليز واریانس یک‌طرفه (One-Way ANOVA) استفاده شد. برای مقايسه ميانگين دادهها از آزمون دانكن در سطح 5 درصد استفاده شد. تمام دادهها به‌صورت ميانگين ± انحراف معيار گزارش شد و ارزيابيها در 3 تكرار صورت پذيرفت. از نرم‌افزار (SPSS version (18 براي آناليز دادهها و Excel براي رسم نمودارها استفاده گرديد.
یافتهها
نتایج مربوط به فعالیت ضد میکروبی بیوسورفاکتانت‌های مختلف علیه باکتریهای پاتوژن در جدول 1 آورده شده است. با توجه به نتایج افزودن اسانس به فیلم سبب افزایش فعالیت ضد میکروبی فیلمها شد و با افزایش غلظت نتایج بهتری مشاهده شد (05/0P<) و فعالیت ضد میکروبی علیه باکتریهای گرم مثبت نظیر استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سرئوس بالاتر از باکتریهای گرم منفی نظیر اشریشیاکلی و سودوموناس آئروژینوزا بود.
جدول (1)- فعالیت ضد میکروبی (قطر هاله عدم رشد) فیلمها
| استافیلوکوکوس اورئوس | اشریشیاکلی | سودوموناس آئروژینوزا | باسیلوس سرئوس |
نانوکیتوزان (NC) | Ae25/0±35/8 | Be34/0±55/6 | Be22/0±25/6 | Ae18/0±75/7 |
NC +صمغ | Ad22/0±55/13 | Cd18/0±65/11 | Dd33/0±56/10 | Bd27/0±49/12 |
NC +صمغ+ اسانس 5/0% | Ac25/0±95/19 | Cc33/0±55/17 | Dc17/0±54/16 | Bc29/0±25/18 |
NC +صمغ+ اسانس 1% | Ab55/0±25/21 | Cb42/0±15/19 | Cb24/0±05/19 | Bb45/0±75/20 |
NC +صمغ+ اسانس 5/1% | Aa95/0±25/25 | Ba75/0±25/22 | Ca15/0±35/20 | Ba50/0±15/23 |
1) همه اعداد برحسب میلیمتر بیان‌شده است (میانگین ± انحراف از معیار)
2) اعداد در یک ستون با حروف متفاوت اختلاف معنی‌دار دارند. (a, b, c,..)
نتایج حاصل از نفوذپذیری فیلمها در برابر بخارآب (WVP) در نمودار 1 آورده شده است. با توجه به نتایج بیشترین مقادیر WVP در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ بوده است (×10-11 gs-1m-1Pa-177/0) (05/0>p). با افزودن اسانس به فیلم میزان WVP کاهش یافت به‌طوری‌که کمترین میزان WVP در فیلم نانوکیتوزان + صمغ+ اسانس 5/1% مشاهده شد (×10-11 gs-1m-1Pa-153/0) (05/0>P).
نمودار (1)- نفوذپذیری فیلمها در برابر بخارآب
نتایج مربوط به مقاومت کششی در فیلمهای مختلف در نمودار 2 آورده شده است. با افزودن صمغ به فیلم نانوکیتوزان مقاومت کششی افزایش یافت به‌طوری‌که بیشترین مقادیر مقاومت کششی در فیلم نانوکیتوزان اسید+ صمغ مشاهده شد (02/32 مگاپاسکال) (05/0>p). اما با افزودن اسانس مقاومت کششی کاهش یافت و کمترین مقادیر مقاومت کششی در فیلم نانو کیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% به مشاهده شد (59/23 مگاپاسکال) (05/0>p).
نمودار (2)- مقاومت کششی فیلمها
نتایج مربوط به حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی فیلمهای مختلف در نمودار 3 آورده شده است. با افزودن صمغ به فیلم نانوکیتوزان حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی کاهش یافت به‌طوری‌که کمترین مقادیر حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی در فیلم نانوکیتوزان اسید+ صمغ مشاهده شد (98/10 درصد) (05/0>p). اما با افزودن اسانس حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی افزایش یافت و بیشترین مقادیر حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% به مشاهده شد (40/12 درصد) (05/0>p).
نمودار (3)- حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی فیلمها
نتایج مربوط به تغییرات مقادیر کلی باکتری در نمودار 4 آورده شده است. مقادیر اولیه کلی باکتری در مورد گوشت بز تازه در محدوده log CFU/g 02/3-06/3 بود و در روز ابتدای دوره نگهداری، تیمارهای مختلف اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند (05/0>p). با افزایش زمان، مقادیر کلی باکتری در تمامی تیمارها افزایش یافت و این تغییرات در تیمار شاهد بیشتر بود (05/0>p). به‌طوری‌که در انتهای دوره نگهداری در تیمار شاهد برابر با log CFU/g 23/11 بود. استفاده از پوششهای خوراکی و اسانس سبب کند شدن روند افزایشی مقادیر کلی باکتری شد و افزایش غلظت اسانس تأثیر مثبتی بر این روند داشت و نتایج بهتری در اکثر زمانهای نگهداری در تیمار ترکیبی پوششهای خوراکی و اسانس مشاهده شد به‌طوری‌که در روز 16 ام نگهداری کمترین مقادیر کلی باکتری در تیمار نانو کیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% بوده است (log CFU/g 45/6) (05/0>p).
نمودار (4)- مقادير باکتری کل در تيمارهاي مختلف طی مدت زمان نگهداری
نتایج مربوط به تغییرات مقادیر باکتری سرمادوست در نمودار 5 آورده شده است. مقادیر اولیه مقادیر باکتری سرمادوست در مورد گوشت بز تازه در محدوده log CFU/g 29/2-35/2 بود و در روز ابتدای دوره نگهداری، تیمارهای مختلف اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند (05/0p>). با افزایش زمان، مقادیر باکتری سرمادوست در تمامی تیمارها افزایش یافت و این تغییرات در تیمار شاهد بیشتر بود (05/0>p). به‌طوری‌که در انتهای دوره نگهداری در تیمار شاهد برابر با log CFU/g 96/9 بود. استفاده از پوششهای خوراکی و اسانس سبب کند شدن روند افزایشی مقادیر باکتری سرمادوست شد و افزایش غلظت اسانس تأثیر مثبتی بر این روند داشت و نتایج بهتری در اکثر زمانهای نگهداری در تیمار ترکیبی پوششهای خوراکی و اسانس مشاهده شد به‌طوری‌که در روز 16 ام نگهداری کمترین مقادیر باکتری سرمادوست در تیمار نانو کیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% بوده است (log CFU/g 97/5) (05/0>p).
نمودار (5)- مقادير باکتری سرمادوست در تيمارهاي مختلف طی مدت زمان نگهداری
نتایج مربوط به تغییرات مقادیر باکتری انتروباکتریاسه در نمودار 6 آورده شده است. مقادیر اولیه مقادیر باکتری انتروباکتریاسه در مورد فیله بز تازه در محدوده log CFU/g 87/0-90/0 بود و در روز ابتدای دوره نگهداری، تیمارهای مختلف اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند (05/0P>). با افزایش زمان، مقادیر باکتری انتروباکتریاسه در تمامی تیمارها افزایش یافت و این تغییرات در تیمار شاهد بیشتر بود (05/0>p). به‌طوری‌که در انتهای دوره نگهداری در تیمار شاهد برابر با log CFU/g 26/6 بود. استفاده از پوششهای خوراکی و اسانس سبب کند شدن روند افزایشی مقادیر باکتری انتروباکتریاسه شد و افزایش غلظت اسانس تأثیر مثبتی بر این روند داشت و نتایج بهتری در اکثر زمانهای نگهداری در تیمار ترکیبی پوششهای خوراکی و اسانس مشاهده شد به‌طوری‌که در روز 16 ام نگهداری کمترین مقادیر باکتری انتروباکتریاسه در تیمار نانو کیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% بوده است (log CFU/g 05/3) (05/0>p).
نمودار (6)- مقادير باکتری انتروباکتریاسه در تيمارهاي مختلف طی مدت زمان نگهداری
نتایج مربوط به تغییرات مقادیر باکتری اسیدلاکتیک در نمودار 7 آورده شده است. مقادیر اولیه مقادیر باکتری اسیدلاکتیک در مورد فیله بز تازه در محدوده log CFU/g 49/1-52/1 بود و در روز ابتدای دوره نگهداری، تیمارهای مختلف اختلاف معنی‌داری با هم نداشتند (05/0>p). با افزایش زمان، مقادیر باکتری اسیدلاکتیک در تمامی تیمارها افزایش یافت و این تغییرات در تیمار شاهد بیشتر بود (05/0>p). به‌طوری‌که در انتهای دوره نگهداری در تیمار شاهد برابر با log CFU/g34/6 بود. استفاده از پوششهای خوراکی و اسانس سبب کند شدن روند افزایشی مقادیر باکتری اسیدلاکتیک شد و افزایش غلظت اسانس تأثیر مثبتی بر این روند داشت و نتایج بهتری در اکثر زمانهای نگهداری در تیمار ترکیبی پوششهای خوراکی و اسانس مشاهده شد به‌طوری‌که در روز 16 ام نگهداری کمترین مقادیر باکتری اسیدلاکتیک در تیمار نانو کیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% بوده است (log CFU/g 84/3) (05/0>p).
نمودار (7)- مقادير باکتری اسیدلاکتیک در تيمارهاي مختلف طی مدت زمان نگهداری
بحث و نتیجه‌گیری
یکی از وظایف اصلی بستهبندي مواد غذایی، جلوگیري یا به حداقل رساندن انتقال رطوبت بین مواد غذایی و محیط اطراف آن است، بنابراین نفوذپذیري به بخار آب بهمنظور بهینه‌سازی بستهبندي مواد غذایی و افزایش عمرماندگاي محصول باید در صورت امکان به حداقل برسد (Hosseini et al., 2015). که با افزودن صمغ کتیرا به فیلم PLA، مقادیر WVPدر فیلم افزایش یافت. این امر احتمالاً میتواند به دلیل آب‌دوستی بالاتر فیلم کتیرا و در نتیجه نفوذپذیري بیشتر آن و نیز گسستگی ساختاري بیشتر آن بوده باشد. به‌طورکلی فیلمهای زیست تخریب پذیر در مقایسه با انواع فیلمهای سنتزي از میزان نفوذپذیري بالایی به رطوبت برخوردارند و در واقع این مورد یکی از نقاط ضعف عمده آنها به شمار می‌رود (Perdana et al., 2021). با افزودن اسانس مقادیر WVPدر فیلمها کاهش یافت. به‌طوری‌که کمترین مقادیر WVP در فیلم مرکب نانوکیتوزان- صمغ+ اسانس 5/1% مشاهده شد. علت این امر، ویژگیهای آب‌گریزی اسانس است که باعث کاهش غلظت مولکول‌های آب میشود. هنگامی‌که اسانس به فیلم نانو مرکب اضافه میشود، پیوندهای کووالانسی بین گروه‌های عاملی زنجیره‌های نانوکیتوزان و اسانس با کاهش در دسترس بودن گروه‌های هیدروکسیل و آمینو تشکیل میشود و برهمکنشهای پلی ساکارید-آب را برای پیوند هیدروژنی محدود میکند (de Oliveira Filho et al., 2020).
خصوصیات مکانیکی پلیمرهاي مرکب ازجمله خصوصیاتی است که به میزان برهمکنش‌ها در سطح مشترك ترکیبات بستگی دارد . به‌طورکلی، برقراري برهمکنشهای مناسب میان ترکیبات، سبب بهبود معنی‌دار در ویژگیهای مکانیکی فیلمها میشود (Brindle and Krochta, 2008). با افزودن صمغ کتیرا و به فیلم نانوکیتوزان مقاومت کششی افزایش یافت به‌طوری‌که بیشترین مقادیر مقاومت کششی در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ مشاهده شد. این پدیده، احتمالاً به دلیل ایجاد برهمکنشهاي بین‌مولکولی قوي در بین ماکرومولکول هاي کتیرا و نانوکیتوزان به دلیل شباهت ساختاري این دو ماده می باشد که میتواند با تقویت شبکه بیوپلیمر به بهبود خواص کششی فیلم کمک کند (Tabari kouchaksaraei et al., 2016). مقاومت کششی در فیلمهای حاوي اسانس نسبت به فیلم نانو مرکب ضعیف‌تر بود و کمترین مقادیر در مقاومت کششی در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% به مشاهده شد. این امر را میتوان به جایگزینی جزئی پیوندهاي قوي پلیمر/ پلیمر با پیوندهاي ضعیف پلیمر/ روغن در شبکه فیلم در حضور اسانس نسبت داد که ممکن است پیوستگی شبکه پلیمر را کاهش دهد و به دنبال آن کاهش مقاومت کششی فیلمها صورت گیرد (Perdana et al., 2021). با افزودن صمغ کتیرا و به فیلم نانوکیتوزان حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی کاهش یافت به‌طوری‌که کمترین مقادیر حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ مشاهده شد. وقوع این رویداد میتواند به برهمکنشهای مناسب میان دو پلیمر نسبت داد (Tabari kouchaksaraei et al., 2016). اما با افزودن اسانس حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی افزایش یافت و بیشترین مقادیر حداکثر کشش تا قبل از نقطه پارگی در فیلم نانوکیتوزان+ صمغ+ اسانس 5/1% به مشاهده شد. این پدیده را میتوان به اثر پلاستیسایزري اسانس نسبت داد که باعث افزایش کشش‌پذیری فیلم میشود.
در سال‌های گذشته، تلاش‌های متعددی برای توسعه فیلمها و پوششهای خوراکی بر پایه مواد زیستی طبیعی مانند کیتوزان انجام‌شده است. با توجه به نتایج فیلم کیتوزان در برابر تمامی باکتریها دارای خاصت ضد باکتریایی بود. اثر ضدمیکروبی کیتوزان به فاکتورهاي زیادي از قبیل درجه دي استیلاسیون، وزن مولکولی، شرایط تشکیل فیلم، دما و pH بستگی دارد. کیتوزان با درجه دي استیلاسیون بالا و وزن مولکولی پایین، فعالیت ضدمیکروبی بالایی دارد که دلیل آن افزایش حلالیت و افزایش چگالی بار مثبت است که منجر به تخریب غشاي سلولی باکتريها میشود (Alizadeh et al., 2018). با افزودن صمغ کتیرا به فیلم نانوکیتوزان، مقادیر خاصیت ضد میکروبی فیلم علیه تمامی باکتریها افزایش یافت. علت این امر خاصیت ضد میکروبی صمغ کتیرا است، فعالیت ضد میکروبی صمغ کتیرا علیه برخی باکتریهای گرم منفی و گرم مثبت و کپک‌ها و مخمرها گزارش‌شده است (Ghayempour et al., 2015; Emamifar et al., 2017). در مطالعهای اعلام شد که برهمکنش بین گروهای آمینی صمغ کتیرا و دیواره سلولی باکتری گرم منفی و همچنین اتصال گروه‌های کربوکسیلات صمغ کتیرا با سلول گرم مثبت باکتری و دیواره سلولی قارچ از مهم‌ترین دلایل فعالیت ضد میکروبی این صمغ است (Emamifar et al., 2017). با افزودن اسانس به فیلم خاصیت ضد میکروبی فیلمها افزایش یافت. معمولاً نمیتوان خواص ضدمیکروبی گیاهان را مربوط به یک نوع متابولیت ثانویه دانست، بلکه به همکاري ترکیبات موجود در گیاه نسبت داده میشود. ترکیبات فیتوشیمیایی با اثر ضدمیکروبی به چند گروه تقسیم می‌شوند که ترکیبات فنلی و پلی فنول‌ها شامل: فنل‌هاي ساده و اسید فنولیک، کینون‌ها، فلاوونوئیدها و تانن‌ها میباشند. ازآنجاکه اسانس زلنگ حاوي ترکیبات فنلی و فلاونوئیدي است بنابراین بخشی از فعالیت ضدمیکروبی این گیاه را میتوان به این ترکیبات نسبت داد (Muñoz-Tebar et al., 2023; Behbahani et al., 2017). نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اسانس، قطر هاله عدم رشد براي میکروارگانیسمهای مورد مطالعه افزایش یافت. اسانس زولنگ بر باکتريهاي گرم مثبت و گرم منفی مؤثر بود، اما میزان اثربخشی آن بسته به نوع میکروارگانیسم (گرم مثبت، گرم منفی) متفاوت بود. بر اساس پژوهش‌های انجام‌شده باکتریهای گرم مثبت نسبت به اسانسهاي گیاهی از باکتریهای گرم منفی حساستر هستند. دلیل این امر وجود غشاءهاي خارجی احاطه‌کننده دیواره سلولی در باکتریهای گرم منفی این باکتریها در برابر اثر ضدباکتریایی اسانسها حساسیت کمتري از خود نشان میدهند (دیواره سلولی باکتریهای گرم منفی پیچیده‌تر از دیواره سلولی باکتریهای گرم مثبت است). این غشاء خارجی انتشار مواد آب‌گریز از میان این لایه پوشاننده لیپو پلی‌ساکاریدي را محدود میکند (Anis et al., 2021; Muñoz-Tebar et al., 2023; Alizadeh Behbahani et al., 2020 ). در بررسی اثر ضد میکروبی اسانس گیاه زولنگ در مناطق مختلف الجزایر غربی گزارش گردید که اثر اسانس بر روي باکتریهای گرم مثبت بیشتر از باکتریهای گرم منفی بوده و خاصیت ضدمیکروبی اسانس به دلیل ماهیت ترکیبات شیمیایی آن می باشد (Medbouhi et al., 2019). نتایج مشابهی در ارتباط فیلم مرکب کیتوزان- نشاسته حاوی اسانس لیمو گزارش شد بر اساس آن مطالعه، افزودن اسانس به فیلم سبب افزایش خاصیت ضد میکروبی فیلم میشود (Perdana et al., 2021). در مطالعهی دیگر فعالیت ضد باکتریایی فیلم نانو کامپوزیت‌های کیتوزان و سدیم مونتموریلونیت حاوی اسانس زنجبیل و رزماری بررسی شد. بر اساس نتایج، فیلمهای نانو مرکب حاوی اسانس خاصیت ضد میکروبی علیه باکتریهای پاتوژن داشت و خاصیت ضد میکروبی علیه باکتریهای گرم مثبت بالاتر از باکتری گرم منفی بود (Souza et al., 2019).
رشد میکروب‌ها یکی از عوامل اصلی فساد مواد غذایی است. کمیته بین‌المللی تعیین ویژگیهای میکروبیولوژی مواد غذایی حد مجاز برای میزان بار باکتریایی کل و سرمادوست در گوشت خام را log CFU/g 7 تعیین کرده است (ICMSF, 2005). نتایج مربوط به این دو باکتری باهم هم‌خوانی داشت. بار باکتریایی کل و سرمادوست در تمامی تیمارها با گذشت زمان افزایش یافت. البته شیب افزایش در نمونه شاهد بیش از سایر نمونهها بود. با توجه به استاندارد ارائه‌شده هر دو باکتری ذر نمونه شاهد از روز هشتم به بعد و نمونههای پوشش دهی شده توسط نانوکیتوزان و نانوکیتوزان + صمغ از روز دوازدهم به بعد و نمونههای پوشش دهی شده توسط نانوکیتوزان + صمغ همراه با ۱ و 5/1 درصد اسانس زولنگ تا انتهای دوره نگهداری از حد مجاز .برخوردار بودند. مشخص‌شده است که پوشش دهی توسط فیلم نانوکیتوزان به همراه صمغ تا حدودی مانع از رشد بار میکربی کل و سرمادوست نسبت به نمونه کنترل میشود. علت این امر را خاصیت ضد میکروبی نانوکیتوزان، صمغ کتیرا و اسانس است. مكانيسم دقيق عمل ضدمیکروبی کیتوزان هنوز به‌طور دقیق شناخته‌نشده است؛ اما مکانیسمهای متفاوتی برای آن پیشنهاد گردیده است. یکی از دلایل ویژگی ضدمیکروبی کیتوزان، وجود گروه آمینی با بار مثبت است که با بار منفی غشای سلولی میکروارگانیسم‌ها برهمکنش داده و موجب نشت مواد پروتئینی و سایر عناصر درون‌سلولی می‌گردد (Rabea et al., 2003; Aghababaei et al., 2022). همچنین پولگون یکی از ترکیبات صمغ کتیراست که دارای خاصیت ضد باکتریایی است. این ماده باعث مهار فعالیت ATPase و افزایش نفوذپذیری غیراختصاصی غشای سلول باکتری میشود و نه تنها خود باعث مهار جمعیت میکروبی میشود بلکه با افزایش نفوذپذیری غشاء باکتریها، آنها را نسبت به سایر مواد ضد باکتری حساس و آسیب‌پذیر مینماید (Emamifar et al., 2017). خاصیت ضد میکروبی اسانسهای گیاهی عموماً به دلیل وجود ترکیبات فنلی، ساپونین، تانن و فلاونوئیدهای موجود در ساختارهای آنها است که با تأثیر بر روی غشای پلاسمایی و سلولی میکروارگانیسم‌ها و یا با مهار آنزیم‌های ساختاری غشای سلولی آنها خاصیت ضد میکروبی خود را اعمال مینمایند (Sayadi et al., 2022). نتایج مطالعه حاضر با نتایج مطالعهای در ارتباط با پوشش ترکیبی كيتوزان- صمغ چيا به همراه اسانس برگ بؤ بر مقادیر بر مقادیر بر مقادیر کلی باکتری و باکتری سرمادوست (Eslamian et al., 2021) و همچنین مطالعه دیگری در ارتباط با پوشش کیتوزان به همراه اسانس رزماری بر مقادیر باکتری سرمادوست گوشت خرگوش هم‌خوانی دارد (El Bayomi et al., 2023)، این پژوهشگران پوششدهی گوشت را بهعنوان روشی مناسب برای حفظ گوشت از فساد پیشنهاد دادند.
تغییرات تعداد باکتریهای انتروباکتریاسه در نمونههای گوشت بز در طی دوره نگهداری نشان می‌دهد که اختلاف آماری معنی‌داری بین نمونههای مختلف در سطح %۵ وجود دارد نتایج به‌دست‌آمده نشان داد بیشترین میزان افزایش در تعداد باکتریهای انتروباکتریاسه در انتهای دوره نگهداری در نمونه شاهد مشاهده گردید به‌طوری‌که تعداد این باکتریها به ترتیب از log CFU/g 9/0 در روز اول به log CFU/g 26/6 در روز شانزدهم نگهداری رسید. نمونه پوشش دهی شده با فیلم نانو کیتوزان+صمغ کتیرا و اسانس 5/1% نسبت به سایر نمونهها در کنترل تعداد باکتریهای انتروباکتریاسه مؤثرتر بوده و کمترین میزان افزایش را در طی دوره نگهداری داشته است، به‌طوری‌که تعداد باکتریهای انتروباکتریاسه در این نمونه در روز اول برابر log CFU/g 87/0 بوده و پس از 16 روز نگهداری به log CFU/g 05/3 رسید. تماس مستقیم بین ترکیبات اسانس و لایههای فسفولیپید در غشاء باکتریایی و نفوذپذیری یونی و در نتیجه نشت اجزای حیاتی می‌گردد. ترکیبات فنلی موجود در اسانس و صمغ کتیرا مسئول خواص ضد باکتریایی هستند. اثر ضد میکروبی ترکیبات فنلی احتمالاً مربوط به اثر آنها بر روی آنزیم‌های هیدرولیتیك، برهمکنش با پروتئینهای انتقال‌دهنده در دیواره سلولی و همچنین اثر متقابل با کربوهیدارتها باشد. علت خاصیت ضد میکروبی کیتوزان را ممانعت از رسیدن مواد غذایی نظیر مواد آمینی به غشاء سلولی باکتری می‌دانند. خاصیت آنیونی و کاتیونی بین قند کیتوزان و پوشش باکتریایی باعث از بین رفتن غشاء میکروبی میشود (Shakour et al., 2021; Raeisi et al., 2015). نتایج مشابهی در ارتباط با استفاده از کیتوزان، صمغ باریجه و اسانس زیره سبز بر مقادیر باکتريهاي انتروباکتریاسه فیله مرغ (Aghababaie et al., 2022) و در ارتباط با پوشش کیتوزان به همراه اسانس رزماری بر مقادیر باکتريهاي انتروباکتریاسه گوشت خرگوش (El Bayomi et al., 2023)، گزارش شد دارد به‌طوری‌که استفاده از پوششهای مذکور سبب کند شدن روند افزایشی باکتری انتروباکتریاسه شد.
نتایج مربوط به مقادیر باکتری اسیدلاکتیک با مقادیر باکتری انتروباکتریاسه هم‌خوانی داشت. به‌طوری‌که بیشترین میزان افزایش در تعداد باکتریهای اسیدلاکتیک در انتهای دوره نگهداری در نمونه شاهد مشاهده گردید که تعداد این باکتریها به ترتیب از log CFU/g 52/1 در روز اول به log CFU/g 34/6 در روز شانزدهم نگهداری رسید. نمونه پوشش دهی شده با فیلم نانو کیتوزان+صمغ کتیرا و اسانس 5/1% نسبت به سایر نمونهها در کنترل تعداد باکتریهای اسیدلاکتیک مؤثرتر بوده و کمترین میزان افزایش را در طی دوره نگهداری داشته است، به‌طوری‌که تعداد باکتریها در این نمونه در روز اول برابر log CFU/g 51/1 بوده و پس از 16 روز نگهداری به log CFU/g 84/3 رسید. علت این امر خاصیت آنتی‌اکسیدانی نانوکیتوزان، صمغ و اسانس می باشد. با توجه به قابلیت رشد باکتریهای اسیدلاکتیک در pH هاي نسبتاً پایین و مقاوم‌تر بودن آنها نسبت به اسیدهاي آلی، استفاده هم‌زمان از اسانس، صمغ کتیرا و نانوکیتوزان بهعنوان یک ترکیب ضدمیکروبی میتواند تا حد زیادي مانع از رشد افزایشی این باکتريها گردد. عنوان‌شده است که دلیل مقاوم بودن این باکتریها وجود مقادیر بالای پتاسیم درون‌سلولی در باکتریهای گرم مثبت است که در مقابل آنیون‌های اسیدها فعالیت تقابلی دارند. شاید بتوان ویژگی ضد باکتریایی ترکیبات مذکور را به کاهش pH مربوط دانست این کاهش pH ممکن است سبب افزایش نسبت مولکول‌های بدون بار شده و در نتیجه امکان تماس اسید با دیواره سلولی باکتری را فراهم میکند (Pirnia et al., 2020; Giroux et al., 2001). نتایج مشابهی در ارتباط با استفاده از کیتوزان، صمغ باریجه و اسانس زیره سبز بر مقادیر باکتريهاي اسیدلاکتیک فیله مرغ (Aghababaie et al., 2022) و در ارتباط با پوشش نانو کیتوزان به همراه اسانس گلپر بر مقادیر اسیدلاکتیک فیله ماهی (Abdollahzadeh et al., 2023)، گزارش شد، به‌طوری‌که استفاده از پوششهای مذکور سبب کند شدن روند افزایشی باکتری اسیدلاکتیک شد.
در مجموع بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، استفاده از فیلم مرکب نانوکیتوزان- صمغ کتیرای ایرانی به همراه اسانس زولنگ در بستهبندی گوشت‌های بز سبب جلوگیری از افزایش عوامل تأثیرگذار در فساد میکروبی آن میشود. به‌طوری‌که گوشت بز در گروه کنترل حدود 6 روز از محدوده مجاز میکروبی برخوردار بود اما تیمارهای پیچیده شده در دو فیلم مرکب نانوکیتوزان- کتیرا و اسانس 1و 5/1% تا انتهای دوره نگهداری از محدوده مجاز برخوردار بودند. با توجه به اثر بازدارندگی نسبتاً مشابه مقادیر 1و 5/1 درصد و نیز در نظر گرفتن صرفه اقتصادی، میزان اسانس 1درصد در فیلم میتواند دوز بهینهای باشد. با توجه به گرایش روزافزون به ترکیبات طبیعی کاربرد این نوع فیلمها همراه با اسانسهای گیاهی در صنایع غذایی میتواند گسترش یابد.
تعارض منافع
نویسندگان تعارض منافعی برای اعلام ندارند.
منابع
· Abbasi, E., Sarteshnizi, R. A., Gavlighi, H. A., Nikoo, M., Azizi, M. H. and Sadeghinejad, N. 2019. Effect of partial replacement of fat with added water and tragacanth gum (Astragalus gossypinus and Astragalus compactus) on the physicochemical, texture, oxidative stability, and sensory properties of reduced fat emulsion type sausage. Meat Science, 147: 135- 143.
· Abdollahzadeh, M., Elhamirad, A. H., Shariatifar, N., Saeidiasl, M. and Armin, M. 2023. Effects of nano-chitosan coatings incorporating with free/nano-encapsulated essential oil of Golpar (Heracleum persicum L.) on quality characteristics and safety of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). International Journal of Food Microbiology. 16, 385:109996.
· Alizadeh, V., Barzegar, H., Nasehi, B. and Samavati, V. 2018. Development of a chitosan montmorillonite nanocomposite film containing Satureja hortensis essential oil. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 13 (6): 131-143. [In Persian].
· Alizadeh Behbahani, B., Tabatabaei Yazdi, F., Shahidi, F., Hesarinejad, M. A, Mortazavi, S.A and Mohebbi M. 2017. Plantago major seed mucilage: Optimization of extraction and some physicochemical and rheological aspects. Carbohydrate Polymers, 155(2): 68-77.
· Aghababaei, L., Hasani, M. and Shotorbani, P.M. 2022. Antioxidant and antimicrobial characteristics of chitosan and galbanum gum composite coating incorporated with cumin essential oil on the shelf life of chicken fillets. Journal of Food Measurement and Characterization, 16: 1820–1833.
· Anis, A., Pal, K. nad Al-Zahrani, S. M. 2021. Essential oil-containing polysaccharide-based edible films and coatings for food security applications. Polymers, 13: 575-589.
· ASTM. 1996. Standard test methods for tensile properties of thin plastic sheeting, D882-91. Annual book of ASTM. Philadelphia, PA: American Society for Testing and Material.
· Azizkhani, M. and Sudanloo, A. 2021. Antioxidant activity of Eryngium campestre L., Froriepia subpinnata and Mentha spicata L. polyphenolic extracts nanocapsulated in chitosan and maltodextrin. Journal of Food Processing and Preservation, 45 (2): e15120.
· Behbahani, B. A., Shahidi, F., Yazdi, F. T, Mortazavi, S. A and Mohebbi M. 2017.Antioxidant activity and antimicrobial effect of tarragon (Artemisia dracunculus) extract and chemical composition of its essential oil. Journal of Food Measurement and Characterization, 11(2): 847-63.
· Brindle, L.P. and Krochta, J.M. 2008. Physical properties of whey protein hydroxy propylmethylcellulose blend edible films. Journal of Food Science, 73(9):24-66.
· De Oliveira Filho, J.G., de Deus, I.P.B., Valadares, A.C.F., Fernandes, C.C., Estevam, E.B.B. and Egea, M.B. 2020. Chitosan Film with Citrus limonia Essential Oil: Physical and Morphological Properties and Antibacterial Activity. Colloids Interfaces, 4: 18.
· El Bayomi, R. M., Shata, R.H.M. and Mahmoud, A. 2023. Effects of edible chitosan coating containing Salvia rosmarinus essential oil on quality characteristics and shelf-life extension of rabbit meat during chilled storage. Journal of Food Measurement and Characterization, 17: 2464–2474
· Emamifar, A. and Bavaisi, S. 2017. Effect of mixed edible coatings containing gum tragacanth and Aloe vera on postharvest quality of strawberries during storage. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 13(3): 39-54. [In Persian]
· Eslamian Amiri, M., Ahmady, M., Ariaii, P., Golestan, L. and Ghorbani-HasanSaraei, A. G. 2021. Use composite coating of chitosan-chia seed gum enriched with microliposomes of Bay laurel essential oil to increase the shelf life of quail fillets. Food Science & Nutrition, 9: 6524–6537.
· Ghayempour, S., Montazer, M. and Mahmoudi Rad, M. 2015. Tragacanth Gum as a Natural Polymeric Wall for Producing Antimicrobial Nanocapsules Loaded With Plant Extract. International Journal of Biological Macromolecules, 81: 514-520.
· Giroux, M., Ouattara, B., Yefsah, R., Smoragiewicz, W., Saucier, L. and Lacroix, M. 2001. Combined effect of ascorbic acid and gamma irradiation on microbial and sensorial characteristics of beef patties during refrigerated storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49: 919-25.
· Hosseini, S. F., Rezaei, M., Zandi, M. and Farahmandghavi, F., 2015. Bio-based composite edible films containing Origanumvulgare L. essential oil, Industrial Crops and Products, 67: 403-413.
· Hussain, M. A., Sumon, T. A., Mazumder, S. K., Ali, M. M., Jang, W. J., Abualreesh, M. H., et al. 2021. Essential oils and chitosan as alternatives to chemical preservatives for fish and fisheries products: A review. Food Control, 129: 108244.
· ICMSF. 2005. Microorganisms in foods 6: microbial ecology of food commodities, 2nd published 1998). Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York.
· Ismailzadeh, M. and Moradi, H. 2022. Quantity and quality of antioxidant compounds and components of essential oil of the medicinal plant (Eryngium campestre) under the influence of altitude. Environmental Sciences, 20(1): 167-178.
· Kausar, T., Mohd, A., Kausar, S., Shafiul. H. and Azad, Z. R.A.A. 2021. Optimum Additive Composition to Minimize Fat in Functional Goat Meat Nuggets: A Healthy Red Meat Functional Food" Processe, 3: 475.
· Khanjani, M., Ariaii, P. and Najafian, L. 2023. Investigating the effect of polylactic acid-nanocellulose composite film along with Lactobacillus casei on the quality and shelf life of beluga sturgeon (Huso huso) fillet. Journal of Food Measurement and Characterization, 17: 4161-4174.
· Medbouhi, A., Benbelaïd, F., Djabou, N., Beaufay, C., Bendahou, M. and Quetin-Leclercq, J. 2019. Essential Oil of Algerian Eryngium campestre: Chemical Variability and Evaluation of Biological Activities. Molecules, 24: 2575.
· Moudache, M., Nerín, C., Colon, M. and Zaidi, F. 2017. Antioxidant effect of an innovative active plastic film containing olive leaves extract on fresh pork meat and its evaluation by Raman spectroscopy. Food Chemistry, 229: 98–103.
· Muñoz-Tebar, N., Pérez-Álvarez, J.A., Fernández-López, J. and Viuda-Martos, M. 2023. Chitosan Edible Films and Coatings with Added Bioactive Compounds: Antibacterial and Antioxidant Properties and Their Application to Food Products: A Review. Polymers, 15: 396.
· Perdana, M. I., Ruamcharoen, J., Panphon, S., and Leelakriangsak, M. 2021. Antimicrobial activity and physical properties of starch/chitosan film incorporated with lemongrass essential oil and its application. LWT, 141: 110934.
· Pirnia, M., Tabatabaei yazdi, F., Mortazavi, S. A. and Mohebi. M. 2020. Survey of antimicrobial gelatin-frankincense (Boswellia carteri) bilayer edible film incorporated with ascorbic acid and Hyssopus officinalis essential oil on ostrich fillets shelf life at refrigerator temperature. Journal of food science and technology, 17 (100): 43-56. [In Persian].
· Rabea, E. I., Badawy, M. E.-T., Stevens, C. V, Smagghe, G. and Steurbaut, W. 2003. Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules, 4 (6): 1457–1465.
· Raeisi, M., Tajik, H., Aliakbarlu, J., Mirhosseini, S.H. and Hosseini, S.M. 2015. Effect of carboxymethyl cellulose-based coatings incorporated with Zataria multiflora Boiss, essential oil and grape seed extract on the shelf life of rainbow trout fillets. LWT-Food Science and Technology. 64(2): 898-904.
· Rezaei, F. and Shahbazi, Y. 2018. Shelf-life extension and quality attributes of sauced silver carp fillet: A comparison among direct addition, edible coating and biodegradable film. LWT-Food Science and Technology, 87: 122-133.
· Safari, R., Adel, M., Monji, H., Riyahi, Cholicheh, H. and Nematolahi A. 2015. Evaluation of antibacterial effect of some of the endemic herbal essential oils on Streptococcus iniae in invitro. Journal of Aquatic Sciences, 4 (4): 40-33.
· Sayadi, M., Mojaddar Langroodi, A., Amiri, S. and Radi, M. 2022. Effect of nanocomposite alginate-based film incorporated with cumin essential oil and TiO2 nanoparticles on chemical, microbial, and sensory properties of fresh meat/beef. Food Science & Nutrition, 10: 1401–1413.
· Seydim, A. C., Acton, J. C., Hall, M. A., and Dawson, P. L. 2006. Effects of packaging atmospheres on shelf lifequality of ground ostrich meat. Meat Science, 73(3): 503-510.
· Shahhoseini, S. R., Safari, R. and Javadian, S. R. 2021. Evaluation antioxidant effects of Pullulan edible coating with watercress extract (Nasturtiumn officinale) on the chemical corruption of fresh beluga sturgeon fillet during storage in a refrigerator. Iranian Scientific Fisheries Journal, 30 (2):133-146. [In Persian].
· Shakour, N., Khoshkhoo, Z., Akhondzadeh Basti, A., Khanjari, A. and Mahasti Shotorbani P. 2021. Investigating the properties of PLA-nanochitosan composite films containing Ziziphora Clinopodioides essential oil and their impacts on oxidative spoilage of Oncorhynchus mykiss fillets. Food Science & Nutrition, 00:1–13.
· Souza, V. G. L., Rodrigues, C., Ferreira, L., Pires, J.R.A., Duarte, M.P. and Coelhoso, I. 2019. In vitro bioactivity of novel chitosan bionanocomposites incorporated with different essential oils. Ind. Crops Prod. 140: 111563.
· Tabari kouchaksaraei, F., Rezaei, M., Aryaee, P. and Abdollahi, M. 2016. Evaluation of some Physical and Mechanical Properties of Carboxymethyl cellulose/ Tragacanth Edible Film. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 12(1): 88-97.
· USDA. Nutrient Database for Standard Reference, Release 14; U.S. Government Printing Office: Washington, DC, USA, 2001.
· Valipour F, Ariaii P, Khademi D, N. M. 2017, Effect of chitosan edible coating enriched with eucalyptus essential oil and α-tocopherol on silver carp fillets quality during refrigerated storage. Journal of Food Safety, 37(1). e12295.
· Zarandi, M., Hasani, M. and Shotorbani, P.M 2022. Assessing edible composite coating of sodium alginate–galbanum gum impregnated with nettle extract on improving the shelf life of rainbow trout fillet. Journal of Food Measurement and Characterization, 16: 2556–2570.
· Zhao, R., Guan, W., Zheng, P., Tian, F., Zhang, Z., Sun, Z. and Cai, L. 2022. Development of edible composite film based on chitosan nanoparticles and their application in packaging of fresh red sea bream fillets. Food Control, 132: 108545.