تأثیر ویژگی‌های بسته‌بندی‌های جاذب بر تجمع مایکوتوکسین در برنج ذخیره ‌شده

محورهای موضوعی : سموم و آفات کشاورزی

احسان کرم رضایی ^{1 *} , فاطمه کرم رضایی ²

1 - گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 - پردیس نصیبه، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1404/06/01 تاریخ پذیرش : 1404/07/03 تاریخ انتشار : 1404/06/31

کلید واژه: تجمع مایکوتوکسین, بسته‌بندی جاذب, برنج ذخیره‌شده, رشد قارچی, کنترل رطوبت,

چکیده مقاله :

آلودگی برنج انبارشده به مایکوتوکسین‌ها که در پی رشد قارچ‌های مولد در شرایط نامطلوب نگهداری (به‌ویژه دما و رطوبت بالا) رخ می‌دهد، یک تهدید جدی برای ایمنی غذایی و پایداری اقتصادی در مناطق وابسته به کشت برنج محسوب می‌شود و می‌تواند منجر به افزایش تلفات پس از برداشت تا ۵ تا ۱۵ درصد گردد. . در این پژوهش نقش ویژگی‌های بسته‌بندی جاذب در کاهش تجمع مایکوتوکسین‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. ۱۲۰ نمونه برنج دانه‌بلند (Oryza sativa)، در چهار نوع بسته‌بندی (مبتنی بر سیلیکاژل، خاک رس، تقویت‌شده با نانوذرات، و شاهد) تحت شرایط کنترل‌شده (دمای ۲۵–۳۵ درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی ۶۰–۹۰ درصد) به مدت شش ماه ذخیره شدند. سطوح مایکوتوکسین به‌صورت دو هفته یک‌بار با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا اندازه‌گیری شد و میزان رشد قارچ از طریق شمارش واحدهای تشکیل‌دهنده کلنی مورد ارزیابی قرار گرفت. برای تحلیل داده‌ها نیز آزمون آنالیز واریانس دوطرفه و مدل‌سازی رگرسیونی با بهره‌گیری از نرم‌افزار R انجام شد. یافته‌ها نشان دادند که بسته‌بندی‌های تقویت‌شده با نانوذرات و سیلیکاژل توانستند سطوح مایکوتوکسین را تا حدود ۶۲ درصد کاهش دهند؛ به‌طوری‌که میانگین آفلاتوکسین به 8/1 µg/kg و فومونیسین به 5/3 µg/kg رسید، در حالی که در بسته‌بندی شاهد به‌ترتیب 4/12 و 8/9 µg/kg اندازه‌گیری شد (001/0 p <). همچنین، در بسته‌بندی‌های غیرجاذب همبستگی معنادار و قوی میان رطوبت و تجمع مایکوتوکسین مشاهده گردید (01/0=r، 0/89p<). این یافته‌ها بیانگر آن است که بسته‌بندی‌های جاذب پیشرفته از طریق مهار رشد قارچی، ایمنی غذایی را بهبود می‌بخشند و می‌توانند راهکارهای عملی برای کاهش مخاطرات بهداشتی و زیان‌های اقتصادی فراهم کنند؛ هرچند برای شناسایی گزینه‌های مقرون‌به‌صرفه‌تر، پژوهش‌های تکمیلی همچنان ضروری است.

چکیده انگلیسی:

Mycotoxin contamination in stored rice resulting from the growth of toxigenic fungi under suboptimal storage conditions, particularly elevated temperature and humidity poses a serious threat to food safety and economic sustainability in rice-dependent regions and can lead to post-harvest losses of 5% to 15%. This study investigated the role of moisture-absorbing packaging characteristics in mitigating mycotoxin accumulation. A total of 120 samples of long-grain rice (Oryza sativa) were stored for six months under controlled conditions (25–35°C, 60–90% relative humidity) in four packaging types: silica gel–based, clay-based, nanoparticle-enhanced, and control (non-absorbent). Mycotoxin levels were quantified biweekly using high-performance liquid chromatography (HPLC), and fungal growth was assessed via colony-forming unit (CFU) counts. Data were analyzed using two-way ANOVA and regression modeling in R software.  Results demonstrated that nanoparticle-enhanced and silica gel–based packaging reduced mycotoxin levels by approximately 62%. Specifically, mean aflatoxin and fumonisin concentrations reached 1.8 µg/kg and 3.5 µg/kg, respectively, compared to 12.4 µg/kg and 9.8 µg/kg in the control group (p < 0.001). Furthermore, a strong and statistically significant positive correlation was observed between moisture and mycotoxin accumulation in non-absorbent packaging (r = 0.89, p < 0.01).   These findings indicate that advanced absorbent packaging systems effectively enhance food safety by suppressing fungal proliferation and offer practical solutions for reducing both health hazards and economic losses. Nevertheless, further research remains essential to identify more cost-effective options for large-scale implementation.

منابع و مأخذ:


1. Fang G-Y, Song W-T, Qiu Z-Z, Zhong Y-L, Zhu C-J, Wang P, et al. Microbial interactions and biocontrol for reducing mycotoxin accumulation in stored Rice under temperature and humidity variations. Food Research International. 2025:116775.
2. Naeem I, Ismail A, Gong YY, Riaz M, Hameed A, Aziz M, et al. Aspergillus spp and aflatoxins in Pakistani rice: a case study on the decontamination effect of accelerated aging and improved storage practices. Toxicon. 2025:108515.
3. Opoku B, Osekre EA, Opit G, Bosomtwe A, Bingham GV. Evaluation of hermetic storage bags for the preservation of yellow maize in poultry farms in Dormaa Ahenkro, Ghana. Insects. 2023;14(2):141.
4. Mutambuki K, Likhayo P. Efficacy of different hermetic bag storage technologies against insect pests and aflatoxin incidence in stored maize grain. Bulletin of Entomological Research. 2021;111(4):499-510.
5. Wu J, Wang Z, An W, Gao B, Li C, Han B, Tao H, Wang J, Wang X, Li H. Bacillus subtilis simultaneously detoxified aflatoxin B1 and zearalenone. Applied Sciences. 2024;14(4):1589.
6. Chandravarnan P, Agyei D, Ali A. The prevalence and concentration of mycotoxins in rice sourced from markets: A global description. Trends in food science & technology. 2024;146:104394.
7. Akhila PP, Sunooj KV, Navaf M, Aaliya B, Sudheesh C, Sasidharan A, et al. Application of innovative packaging technologies to manage fungi and mycotoxin contamination in agricultural products: Current status, challenges, and perspectives. Toxicon. 2022;214:18-29.
8. Ouma F, Luthra K, Oduola A, Atungulu GG. Investigating safe storage conditions to mitigate aflatoxin contamination in rice. Food Control. 2024;163:110529.
9. Guo J, He Z, Ma C, Li W, Wang J, Lin F, et al. Evaluation of cold plasma for decontamination of molds and mycotoxins in rice grain. Food Chemistry. 2023;402:134159.
10. Brandelli A. Nanocomposites and their application in antimicrobial packaging. Frontiers in Chemistry. 2024;12:1356304.
11. Operato L, Panzeri A, Masoero G, Gallo A, Gomes L, Hamd W. Food packaging use and post-consumer plastic waste management: a comprehensive review. Frontiers in Food Science and Technology. 2025;5:1520532.
12. Siri-Anusornsak W, Kolawole O, Mahakarnchanakul W, Greer B, Petchkongkaew A, Meneely J, et al. The occurrence and co-occurrence of regulated, emerging, and masked mycotoxins in rice bran and maize from Southeast Asia. Toxins. 2022;14(8):567.
13. Li Yn, Zhou Y, Wang R, Chen Z, Luo X, Wang L, et al. Removal of aflatoxin B1 from aqueous solution using amino-grafted magnetic mesoporous silica prepared from rice husk. Food Chemistry. 2022;389:132987.
14. Miklós G, Angeli C, Ambrus Á, Nagy A, Kardos V, Zentai A, et al. Detection of aflatoxins in different matrices and food-chain positions. Frontiers in Microbiology. 2020;11:1916.
15. Properties ACD-oPSDoP, editor Standard test method for water absorption of plastics. 1995: American Society for Testing and Materials.
16. Marroquín-Cardona A, Johnson N, Phillips T, Hayes A. Mycotoxins in a changing global environment–a review. Food and Chemical Toxicology. 2014;69:220-30.
17. Casu A, Camardo Leggieri M, Toscano P, Battilani P. Changing climate, shifting mycotoxins: A comprehensive review of climate change impact on mycotoxin contamination. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2024;23(2):e13323.
18. Pande A, Paliwal J, Jian F, Bakker MG. Mechanisms and application of mycotoxin decontamination techniques in stored grains. Journal of Stored Products Research. 2025;111:102486.
19. Oladele JO, Xenophontos X, Elizondo III GM, Daasari Y, Wang M, Tamamis P, et al. Green-Engineered Montmorillonite Clays for the Adsorption, Detoxification, and Mitigation of Aflatoxin B1 Toxicity. Toxins. 2025;17(3):131.
20. Mohan B, Gupta RK, Pandey V, Pombeiro AJ, Ren P. Optimized cleansing techniques: engineered covalent-organic frameworks (COF) adsorbents for mycotoxin removal from food products. Trends in Food Science & Technology. 2025:104936.
21. Ashfaq A, Khursheed N, Fatima S, Anjum Z, Younis K. Application of nanotechnology in food packaging: Pros and Cons. Journal of Agriculture and Food Research. 2022;7:100270.