مروری بر کاربرد روغن های فرار گیاهی به عنوان عوامل ضد میکروبی طبیعی در گوشت و فرآورده های گوشتی
الموضوعات :سیده خدیجه احمدی شیخ شبانی 1 , سیده فاطمه احمدی 2 , عزیزاله فلاح 3
1 - بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد، ایران.
2 - گروه علوم و صنایع غذایی دانشکده کشاورزی و صنایع غذایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد
3 - گروه بهداشت مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
الکلمات المفتاحية: گوشت, ترکیبات زیست فعال, بسته بندی ضدمیکروب, روغن های فرار گیاهی, نگهدارنده های طبیعی,
ملخص المقالة :
با افزایش میزان تولید مواد غذایی، نیاز به نگهداری جهت رساندن مواد غـذایی سـالم و بـا کیفیـت بـه دسـت مصـرف کننـدگان احساس میشود. امروزه تحقیقات گستردهای در رابطه با استفاده از ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی جهت مقابله با عوامل بیماریزا با منشاء غذایی انجام شده است و مشخص شده است که این ترکیبات جایگزین مناسبی برای ترکیبات ضد-میکروب شیمیایی هستند. روغنهای فرار گیاهی به دلیل دارا بودن ترکیبات پلیفنلی ، دارای خواص ضدمیکروبی مناسبی هستند. گوشت اصلیترین منبع تامین پروتئین با منشا حیوانی است که به دلیل دارا بودن مواد مغذی فراوان، یکی از فساد پذیرترین موادغذایی به شمار میآید. امروزه به کارگیری پوششهای خوراکی حاوی عوامل ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانی طبیعی از جمله روغنهای فرار گیاهی ، یکی از روشهای جدید نگهداری به شمار میرود که پتانسیل مناسبی جهت جلوگیری از میکروارگانیسمهای بیمـاری‌زا و همچنین افزایش مدت ماندگاری محصولات گوشتی را دارا بوده و قادر به افزایش مدت ماندگاری و حفظ ظاهر طبیعی گوشت و فراوردههای گوشتی میباشند. جالب توجه است که فیلمهای فعال حاوی روغنهای فرار گیاهی یک راه حل سازگار با محیط زیست در صنعت گوشت ارائه میکنند. به طور کلی بسته بندی فعال مواد غذایی فناوری مناسبی را برای بهبود کیفیت گوشت و کاهش ضایعات در صنایع غذایی نشان داده است. این مطالعه با هدف مروری بر اثرات ضدمیکروبی روغنهای مختلف گیاهی و همچنین تاثیر همافزایی روغنهای فرار گیاهی با همدیگر بر افزایش عمر ماندگاری گوشت و فرآوردههای گوشتی انجام گرفته است.
_||_
مروری بر کاربرد روغنهای فرار گیاهی به عنوان عوامل ضد میکروبی طبیعی در گوشت و
فرآورده های گوشتی
اثر ضد میکروبی روغنهای فرار گیاهی در گوشت و فرآورده های گوشتی
چکیده
با افزایش میزان تولید مواد غذایی، نیاز به نگهداري جهت رساندن مواد غـذایی سـالم و بـا کیفیـت بـه دسـت مصـرف کننـدگان احساس میشود. امروزه تحقیقات گستردهای در رابطه با استفاده از ترکیبات ضدمیکروبی طبیعی جهت مقابله با عوامل بیماریزا با منشاء غذایی انجام شده است و مشخص شده است که این ترکیبات جایگزین مناسبی برای ترکیبات ضدمیکروب شیمیایی هستند. روغنهای فرار گیاهی به دلیل دارا بودن ترکیبات پلیفنلی ، دارای خواص ضدمیکروبی مناسبی هستند. گوشت اصلیترین منبع تامین پروتئین با منشا حیوانی است که به دلیل دارا بودن مواد مغذی فراوان، یکی از فساد پذیرترین موادغذایی به شمار میآید. امروزه به کارگیری پوششهای خوراکی حاوی عوامل ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانی طبیعی از جمله روغنهای فرار گیاهی ، یکی از روشهای جدید نگهداری به شمار میرود که پتانسیل مناسبی جهت جلوگیري از میکروارگانیسمهاي بیمـاريزا و همچنین افزایش مدت ماندگاري محصولات گوشتی را دارا بوده و قادر به افزایش مدت ماندگاری و حفظ ظاهر طبیعی گوشت و فراوردههای گوشتی میباشند. جالب توجه است که فیلمهای فعال حاوی روغنهای فرار گیاهی یک راه حل سازگار با محیط زیست در صنعت گوشت ارائه میکنند. به طور کلی بسته بندی فعال مواد غذایی فناوری مناسبی را برای بهبود کیفیت گوشت و کاهش ضایعات در صنایع غذایی نشان داده است. این مطالعه با هدف مروری بر اثرات ضدمیکروبی روغنهای مختلف گیاهی و همچنین تاثیر همافزایی روغنهای فرار گیاهی با همدیگر بر افزایش عمر ماندگاری گوشت و فرآوردههای گوشتی انجام گرفته است.
کلیدواژه ها: بسته بندی ضدمیکروب، روغنهای فرار گیاهی ، ترکیبات زیست فعال، نگهدارندههای طبیعی،گوشت.
مقدمه
اخیرا آشکار شدن اثرات مضر مرتبط با نگهدارندههای شیمیایی، منجر به استفاده از جایگزینهای طبیعی در مواد غذایی شده است. طیف گستردهای از ترکیبات ارزشمند را میتوان از گیاهان به دست آورد. روغنهای فرار گیاهی متابولیتهای ثانویه گیاهان هستند که از ترکیبات مولتیکمپلکس با وزن کم تشکیل شدهاند (Wińska et al., 2019). این مواد ارزشمند را میتوان از قسمتهای مختلف گیاهان مانند پوست، گل و میوه، برگ، ریشه و ساقه به دست آورد. مشخصه اکثر آنها مایع بودن در دمای اتاق است، در حالی که برخی ممکن است ظاهری جامد یا رزینی داشته باشند. روغنهای فرار گیاهی دارای طیف گسترده رنگی از سبز زمردی تا زرد کم رنگ و از آبی تا قرمز و قهوهای تیره هستند. ترکیبات ارزشمند زیادی وجود دارند که در ترکیب آنها وجود دارند که ترپنوئیدها و فنیل پروپانوئیدها از اصلیترین این ترکیبات به شمار میروند، البته اسیدهای چرب، اکسیدها و مشتقات گوگرد نیز بخشی از ترکیب آنها را تشکیل میدهند. خواص ضدمیکروبی روغنهای فرار گیاهی مشتق شده از بسیاری از گیاهان شناخته شده است که امروزه به منظور افزایش عمر مفید گوشت و فرآوردههای گوشتی مورد استفاده قرار میگیرد. اثرات مفید آنها عمدتاً به وجود ترکیبات فعال زیستی نسبت داده میشود که مسئول خواص ضدسرطانی، ضددیابتی، ضدالتهابی، ضدجهش زا و آنتیاکسیدانی آنها هستند(Giacometti et al., 2018; Leyva- López et al., 2017).
گوشت و اهمیت تغذیهای آن
افزایش روند رو به رشد جمعیت جهان، اهمیت رفع نیازهای تغذیهای انسانها و تامین مواد غذایی به ویژه مواد پروتئینی را دو چندان نموده است. گوشت و فرآوردههاي گوشتی علاوه بر اینکه منبع اصلی تامین پروتئین هستند، نیاز طیف وسیعی از مواد مغذی مورد نیاز روزانه بدن را نیز تامین میکنند .پروتئين به دلیل دارا بودن ارزش بیولوژیکی بالا يکي از مهمترين مواد مغذی در تغذيه انسان به شمار میرود. (Dzudie et al., 2004; Fratianni et al., 2010 and Solomakos et al., 2008).
گوشت از مهمترین منابع پروتئین حیوانی بشمار میرود. این منبع پروتئینی ارزشمند متشکل از اسیدهای آمینه ضروری میباشد. بالا بودن میزان مواد معدنی نظیر فسفاتها و سولفاتها و ویتامینها بخصوص ویتامینهای گروه B در گوشت نشان دهنده ارزش و اهمیت این فرآورده مهم در تغذیه انسان است. گوشت سالم دارای رنگ قرمز با درخشندگی خاص، قابلیت ارتجاع و کشش بخصوصی است. به بیان دیگر به بافت ماهیچهای بدن جانوران که از آن به عنوان غذا استفاده میشود، گوشت اطلاق میگردد (Gille and Schmid, 2015). این واژه، گوشت بدن جانوران، آبزیان خوراکی و پرندگان را شامل میشود. این ماده غنیترین منبع پروتئین برای تغذیه انسان بوده و در عین حال از فسادپذیرترین مواد غذایی نیز محسوب میگردد. به طور کلی گوشت به مجموعه بافت های ماهیچهای اسکلتی لاشه دامهای کشتاری اطلاق میگردد، که همراه با بافتهای چربی، پیوندی، غضروفی، استخوانی و نیز استخوان، رگها و پیهای مربوط به آن میباشد (Wood, 2017).
در سالهای اخیر با افزایش تولید گوشت، بر بالا رفتن کیفیت گوشت تاکید فراوانی شده است و با پیشرفت علم، از ترکیب دو روش ژنتیک کمی و مولکولی جهت شناسایی ژنهای کنترل کننده کیفیت گوشت، استفاده میگردد. کیفیت گوشت مصرفی، تحت تاثیر خصوصیات گوناگونی چون ظاهر، رنگ، محتوای چربی، طعم و بو، آبدار بودن بافت و تردی آن قرار دارد.آلودگی گوشت و منابع آن
گوشت به دلیل برخورداری از رطوبت بالا و دارا بودن مواد نیتروژنی و مواد معدنی، فاکتورهای کمکی رشد، مقدار گلیکوژن قابل تخمیر و pH مطلوب، محیط بسیار مناسبی برای رشد میکروارگانیسمها میباشد. طیف وسیع و متنوعی از میکروارگانیسمها به طور معمول در گوشت تازه یافت میشوند اما میکروبهای متفاوتی بسته به شرایط اسیدیته، ترکیب و بافت انواع گوشت، دما و اتمسفر بستهبندی در طول دوره نگهداری میتوانند بر بقیه میکروارگانیسمها غالب گردند. آغاز فساد، عموما پس از خونگیری ماکیان و دام و یا صید آبزیان بوده که ممکن است در اثر فعالیت میکروارگانیسمها و یا فرآیندهای شیمیایی و یا فیزیکی باشد که با اعمال راهکارهای مناسب میتوان از بروز فساد جلوگیری نمود (Paterio, 2018). تغییرات ایجاد شده در گوشت به عوامل مختلفی بستگی دارد که از مهمترین آنها میتوان به میزان فعالیت میکروارگانیسمها، آنزیمهای طبیعی موجود در گوشت، آنزیمهای تولید شده توسط میکروبها، واکنشهای شیمیایی غیر آنزیمی و اثرات فیزیکی و رنگ پریدگی در اثر نور اشاره نمود. اگر چه کلیه عوامل فوق اهمیت بسیاری دارند اما تحقیقات نشان داده است که اثرات حاصل از فعالیتهای میکروبی از اهمیت بالاتری برخوردار است. عوامل بسیاری بر میزان فعالیت میکروارگانیسمها در گوشت موثر هستند که عبارتند از نوع و میزان آلودگی به میکروارگانیسمها و گسترش این میکروارگانیسمها در گوشت، خصوصیات فیزیکی گوشت، خصوصیات شیمیایی گوشت، در دسترس بودن اکسیژن و وجود شرایط هوازی در سطح گوشت و درجه حرارت. شرایط فیزیولوژیکی طبیعی بدن دام به گونهای است که کلیه عضلات، بافتها و اندامهای داخلی بدن دام سالم عاری از هر نوع آلودگی هستند. معمولا فساد گوشت ناشی از آلودگی‌های ثانویه میباشد این عوامل ممکن است در مراحل قطعه کردن لاشه، استخوانگیری، بستهبندی و توزیع گوشت به آن منتقل گردد. (Zadravec et al.,2020). یکی از خطرناکترین اشکال آلودگی گوشت، آلوده شدن آن با مدفوع دام یا انسان است که با وجود میکروبهای بیماری زا موجب کاهش عمر نگهداری گوشت و تسریع فساد آن میگردد. از جمله مهمترین میکروبهای مدفوع که عامل بیماری یا مسمومیت غذایی در انسان به شمار میروند میتوان سالمونلا تیفی، سالمونلا پاراتیفی، سالمونلا تیفیموریوم و سالمونلا انتریتیدیس را نام برد. علاوه بر مدفوع، آلوده بودن دست و لباس کارگران، آلودگی هوا و گرد وغبار و تجهیزات و وسایل آلوده در کشتارگاه میتواند علت اصلی افزایش بار میکروبی گوشت باشد. همچنین هوای سالنهای سرد خانه، انبار و کولرها نیز ممکن است باعث آلودگی ثانویه لاشه شوند (Dave and Ghaly ,2011). میکروبهایی از جنس‌های سالمونلا، شیگلا، پروتئوس، اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس، کلستریدیوم ولشی، استرپتوکوکوس فکالیس و باسیلوس سرئوس درآلودگی گوشت تاثیر بسزایی دارند که دست آلوده کارگران میتواند از مهمترین راههای انتقال آنها به گوشت باشد. با توجه به اینکه گوشت از مهمترین مواد غذایی فساد پذیر است نحوه فرایند و روش نگهداری آن بسیار اهمیت دارد که این امر معمولا به وسیله ترکیبی از روشهای نگهداری انجام میگیرد. رایجترین روشهای نگهداری گوشت شامل انجماد، نگهداری در سرما، استفاده از تشعشع، خشککردن، عمل-آوری و استفاده از بستهبندی هوشمند و فعال میباشند که هر یک از این روشها ویژگیهای اختصاصی خود را دارا میباشند (Paterio,2021).
فساد میکروبی گوشت
بسته به روش نگهداری مورد استفاده، رشد و متابولیسم میکروارگانیسمهای بیماریزا و فسادزا میتواند باعث فساد سریع گوشت و فرآوردههای گوشتی و مسمومیتهای غذایی جدی شود (Jayasena and Jo, 2014; Russo et al., 2006). به طور کلی باکتریها به عنوان عوامل اصلی این تخریبها در نظر گرفته میشوند. علاوه بر آن کپکها و مخمرها نیز میتوانند در درجه دوم باعث فساد گوشت و فرآوردههای آن شوند. جدول 1 عمده باکتریها، مخمرها و کپکهای موجود در گوشت و فرآوردههای گوشتی را نشان میدهد.
جدول 1- باکتریها، مخمرها و کپکهای موجود در گوشت و فرآوردههای گوشتی.
میکروارگانیسم | جنس/گونه |
باکتریهای عامل فساد | سودوموناس اسینتوباکتر بروکوتریکسترموسفاکتا موراکسلا انتروباکتر گونههای لاکتوباسیلوس لوکونوستوک spp پروتئوس spp کلبسیلا فلاووباکتریوم کورینهباکتریوم آلکالیژنز |
مخمرها | کاندیدا تورولوپسیس |
کپکها | ریزوپوس اسپوروتریکوم فوزاریوم مونیلیا آسپرژیلوس |
میکروارگانیسمهای بیماریزا | گونههای سالمونلا استافیلوکوکوساورئوس لیستریامونوسیتوژنز کلستریدیومپرفرنجنس کلستریدیومبوتولینوم اشریشیاکلی O157:H7 انتروهموراژیک)E. coli (EHEC کمپیلوباکتر spp. |
باکتریها، مخمر و کپک، موجب تجزیه گوشت شده و ویژگیهای کیفی ناخوشایندی ایجاد میکنند. به دنبال رشد این میکروارگانیسمها در انواع گوشت سفید و قرمز، پروتئینها و لیپیدهای موجود در گوشت تخریب میشود که منجر به تولید بوی بد، بد طعمی، تغییر رنگ، نقص بافت، تولید لجن و گاز و تغییر در pH میگردد (Jayasena and Jo, 2013; Kalogianni et al., 2020). اگرچه میکروارگانیسمهای عامل فساد معمولا باعث بیماری نمیشوند اما در صورت مصرف غلظتهای بالا میتوانند منجر به اختلالات گوارشی شوند. با این حال، میزان فساد گوشت تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله بهداشت، دمای نگهداری، اسیدیته گوشت و فرآوردههای گوشتی قرار میگیرد در این راستا محققان گزارش کردهاند که رشد باکتریهای عامل فساد در محدوده pH 5/5 -7 اتفاق میافتد. Mor-Mur و (2010) Yuste گزارش کردند که کمپیلوباکترژژونی، سروتیپ سالمونلا تیفی موریوم، O157:H7، E. coli، اشریشیاکلیانتروهموراژیک (EHEC)، لیستریامونوسیتوژنز، آرکوباکتر بوتزلری، مایکوباکتریوم آویوم ساب. پاراتوبرکلوزیس و آئروموناس هیدروفیلا شایعترین و جدیترین پاتوژنهای نوظهور در گوشت و محصولات مشتق شده از گوشت هستند(Clemente.,2016). باکتریهای اسید لاکتیک میتوانند H2S را از سیستئین تولید کنند و باعث ایجاد طعم‌های ترش شوند که پس از آن میوگلوبین را اکسید کرده و به متمیوگلوبین تبدیل میکند و به گوشت رنگ سبز میدهد. برخی از باکتریهای اسیدلاکتیک مانند لاکتوباسیلوسکارنوزوم نیز کربن دی اکسید تولید میکنند. بروکوتریکس ترموسفکتا همیشه در گوشتهای ذخیره شده در شرایط هوازی یا بیهوازی فراوان بوده است. این باکتری میتواند گلوکز را در شرایط بیهوازی به اسیدلاکتیک متابولیزه کند و اسیدلاکتیک را به اتانول، که در شرایط هوازی منجر به ایجاد بوی بد می شود. نگرانی بزرگ برای ایجاد همه‌گیری در اتحادیه اروپا و ایالات متحده از گونههای سالمونلا، اشرشیاکلی O157:H7، لیستریامونوسایتوژنز و گونههای کلستریدیوم ، وهمچنین سموم باکتریایی تولید شده توسط باسیلوس‌ها و استافیلوکوکوساورئوس است. بنابراین باید اقدامات حفاظتی مناسب برای گوشت و فرآوردههای گوشتی اعمال شود تا محصولات با بالاترین کیفیت ممکن تولید شوند. روشهای متداول نگهداری مورد استفاده در برابر تخریب میکروبی باید بتوانند بر بسیاری از چالش ها غلبه کنند. برای تولید ایمن‌ترین و با کیفیت‌ترین محصولات، عواملی چون رشد میکروبی، تغییرات رنگ و اکسیداسیون لیپیدها و فاکتورهای دیگر که بر ماندگاری و پذیرش مصرف کنندگان موثر هستند باید کنترل شوند. تکنیکهای نگهداری مواد غذایی حرارتی و غیرحرارتی بسیاری وجود دارد که به تنهایی یا به صورت ترکیبی، برای جلوگیری یا به حداقل رساندن رشد میکروارگانیسمهای بیماریزا و فساد در گوشت و فرآوردههای گوشتی استفاده شده است (Duze etal., 2021; Buchanan et al., 2017). جدول 2 تکنیکهای رایج حفاظت فیزیکی و شیمیایی که برای کنترل فعالیت باکتریها استفاده میشوند را نشان میدهد.
جدول 2- تکنیکهای رایج حفاظت فیزیکی و شیمیایی مورد استفاده برای کنترل فعالیت باکتریها
روشهای فیزیکی | روشهای شیمیایی | سایر روشها |
گرمایش معمولی سرد کردن / انجماد / خشک کردن کنسرو/گرمایش مایکروویو گرمایش اهمی سونوگرافی اشعه ماوراء بنفش تابش یونیزه کننده پردازش فشار بالا میدانهای الکتریکی پالسی میدانهای مغناطیسی نوسانی بسته بندی: وکیوم یا جو اصلاح شده هوشمند/ فعال | (اسپری) شستشو با آب، بخار، یا محلول ها (به عنوان مثال، اسیدهای آلی مانند اسیدلاکتیک تری سدیم فسفات) سایر عوامل در محلول، مانند استرهای اسید چرب، استرهای پاراهیدروکسی بنزوئیک اسید، لیزوزیم، ترکیبات فنلی، ایزوتیوسیانات ها، اسید اسکوربیک نیتریتها سولفیتها | ادویه جات، ترشی جات، چاشنی و روغنهای فرار گیاهی کیتوزان باکتریوسین |
مطالعات بسیاری استفاده از روغنهای فرار گیاهی با عملکرد دوگانه را در برابر فساد میکروبی و اکسیداسیون لیپید در گوشت و فرآوردههای گوشتی مورد بررسی قرار داده‌اند. این روغنهای گیاهی به عنوان افزودنیهای غذایی بیخطر و سالم هستند و به طور کلی به عنوان "ایمن" شناخته و تایید شدهاند که منجر به مقبولیت بیشتر مصرفکننده میشود. کاربردهای تجربی متعددی از روغنهای فرار گیاهی ، مناسب بودن آنها را به عنوان نگهدارنده در گوشت و فرآوردههای گوشتی به ویژه به عنوان عوامل ضدمیکروبی طبیعی موثر در برابر باکتریهای بیماریزا و فاسد کننده مواد غذایی نشان داده است (Duze et al .,2021).
نگهداری گوشت
بستهبندی در زبان فارسی شامل مفاهيم متعددی است اما در یک تعریف کلی میتوان گفت که بستهبندی عبارت است از کليه توليدات ساخته شده از مواد گوناگون که با رعايت قواعد فنی به صورت پوشش، ظرف يا محافظی به منظور حفاظت از کالاها و تأمين کيفيت آنها در فاصله پس از توليد تا مصرف از سوی مصرفکننده و به منظور جا به جايي، حمل و نقل، تحويل و نگهداری کالاها مورد استفاده قرار میگيرد (Chouliara et al.,2007). نظریه بستهبندی فعال با شناخت امکان پذیری تغییر عملکرد بسته بندی از حالت غیر فعال به فعال آغاز شد. پیش از این مواد بستهبندی اولیه "غیر فعال " در نظر گرفته میشدند بدین معنی که این مواد تنها به عنوان یک محافظ خنثی برای عملکرد محافظت محصول در برابر اکسیژن و رطوبت استفاده میشد (Atares et al.,2016). به بیان دیگر منظور از بستهبندي فعال بسته بنديهايي است كه در طول زمان نگهداري محصول فعال بوده و با توجه به وضعيت محصول با ايجاد تغييرات و با وارد كردن يا حذف موادي از فضاي بسته موجب حفظ يا بهبود كيفيت و يا افزايش عمرماندگاري محصول ميشوند. فناوریهای بستهبندی فعال شامل برخی تدابیر فیزیکی، شیمیایی یا زیستی است تا برهمکنشهای میان بستهبندی به نحو مطلوب تغییر یابد. این روشها به سه دسته جاذبها، سامانههای رهایش و دیگر سامانهها تقسیمبندی میشوند. در سيستمهاي بستهبندي فعال از جاذبهاي اكسيژن، متصاعد كنندههاي دياكسيدكربن، كنترل كنندههاي رطوبت، بستههاي حاوي مواد ضدميكروب استفاده ميشود (Rehman et al., 2020). سيستمهاي جاذب اكسيژن به عنوان يك جايگزين براي بسته بندي تحت خلأ و تكنولوژيهاي متراكم خصوصيات كيفي و ماندگاري را اصلاح ميبخشد. بسته بندي با محيط اصلاح شده و يا تكنولوژي بستههاي تحت خلأ هميشه نميتواند جابجايي اكسيژن را تسهيل نمايد. بنابراين از جاذب اكسيژن استفاده ميشود كه بعد از بستهبندي، اكسيژن باقي مانده را جذب كرده و تغييرات كيفيتي را در غذاهاي حساس به اكسيژن به حداقل ميرساند. بستهبندیهای ضدمیکروب جز بستهبنديهاي فعال به حساب ميآيند و براي گوشت و محصولات گوشتي قابل استفاده هستند. لفاف پلاستيكي بستهبندي پوشش داده شده با مواد ضد ميكروب در بسته بندي گوشت تازه ماکیان استفاده شده و در از بين بردن ميكروارگانيسم بيماريزاي سالمونلا تيفيموريوم مؤثر عمل كرده است. مواد ضدميكروبي استيكاسيد و پروپيونيكاسيد در لفافهاي بستهبندي خوراكي از جنس كيتوزان به صورت تركيبي استفاده شده و لفاف خوراكي مذكور براي بستهبندي نوعي كالباس و گوشت گاو عملآوري شده به كار برده شده و اثر ضدميكروبي قابل قبولي را از خود نشان داده است (Ponnampalam et al.,2019). در دهه اخیر توجه زیادی به کاربرد ترکیبات ضدمیکروبی برای بستهبندی مواد غذایی و سطوح در تماس با مواد غذایی شده است. هدف از استفاده این مواد عمدتا از بین بردن میکروارگانیسمهای پاتوژن و مولد فساد میباشد. باکتریوسینها، کیتوزان، یون نقره، اسیدهای آلی ، آنزیمهای ضدمیکروبی، دیاکسیدکلر، اتانول، فیلمها و پوششهای خوراکی همراه با روغنهای فرار گیاهی از جمله مواد ضدمیکروبی هستند که در بستهبندی نوین به آنها توجه ویژهای شده است. امروزه مواد ضدمیکروبی طبیعی متعددی شناخته شده است. بسیاری از پپتیدهای حیوانی و یا پپتیدهای مربوط به حشرات و میکروارگانیسمها و روغن فرار برخی گیاهان دارویی اثر ضدمیکروبی داشته که با پیوند کوالانسی و از طریق گروههای آمینی و کربوکسیلیک به پلیمر بستهبندی متصل میشوند. بستهبنديهاي ضدميكروبي علاوه بر افزايش زمان ماندگاري باعث كاهش خطرات ناشي از حضور ميكروارگانيسمهاي بيماريزا میشوند. اين بستهبنديها در جهت كاهش، مهار و يا به تاخير انداختن رشد پاتوژن ها در غذاهاي بستهبندي شده و يا مواد بستهبندي عمل ميكنند (Kamkar et al., 2021). فیلمهای خوراكي ميتوانند به عنوان حامل تركيبات ضدميكروبي و آنتیاكسيداني مختلفي باشند. فيلمها و پوششهاي خوراكي داراي توانایی بالقوه در كنترل انتقال جرم بين غذا و محيط و همچنين بين اجزاي مختلف فرآوردههاي غذايي هستند بنابراين در طي فرآوري، انبارداري حمل و نقل و توزيع ، نه تنها فسادهاي زيانآور غذا را به تأخير مياندازد بلكه همچنين ممكن است كيفيت ماده غذايي را بهبود بخشند. فيلمهاي خوراكي با قرارگرفتن بر سطح ماده غذايي و محدود كردن مهاجرت رطوبت، ليپيد، طعم، آروما و رنگ سبب حفظ كيفيت ماده غذايي ميشوند موادي كه ميتواند به عنوان ماده فعال در ساختار فيلمهاي خوراكي ضدميكروبي به كار رود روغن فرار گياهي هستند كه به صورت طبيعي داراي خواص ضدميكروبي در بیوپلیمرهای خوراکی قابل استفاده میباشند (Wińska et al., 2019).
روغنهای فرار گیاهی
مواد مؤثره موجود در گیاهان دارویی و معطر را میتوان به چند دسته تقسیم کرد که مهمترین آنها شامل روغنهای فرار گیاهی، آلکالوئیدها، فالونوئیدها، تاننها، ساپونینها میباشند. واژه روغنهای فرار گیاهی از لغت اسانس مشتق شده است، که به معنی بو و رايحه گياهان میباشد. سازمان استانداردسازي بین المللی، روغنهای فرار گیاهی را محصولات بسیار پیچیده و معطر با وزن مولکولی کم که از پیکره رویشی یا زایشی گیاهان استخراج میشوند، تعریف میکند. (Avila et al., 2016). استخراج روغنهای فرار به وسیله گرما و فشار، توسط روشهای گوناگون از جمله تقطیر آبی، تقطیر با بخار آب، استخراج با حلالها، فشار سرد یا گرم، بهکارگیري هیدروکربنهاي رفریجرنت در دماي پایین و فرایندهای نوری انجام میپذیرد. لازم به بیان است که روشهای مختلف میتوانند تاثیرات گوناگون بر ویژگیهای کمی و کیفی روغن استخراج شده داشته باشند(عالی و همکاران، 1396). روغنهای فرار گیاهی دارای فرمولاسيون پيچيده، تركيبات ناهمگن، فرار، با بو و عطر قوي و ماهيت روغني و آب گریز بوده که به ندرت در آب محلول هستند و عموما در حلالهای آلی و الکل محلول میباشند. همچنین دارا بودن چگالی کمتر از آب، پلیمریزه شدن در دمای بالاتر از 50درجه سانتیگراد، مایع بودن در دمای اتاق و برخورداری از بوی تند از ویژگیهای فیزیکی بارز این روغنها میباشد.(فروغی، 1400). ترکیبات اصلی روغنهای فرار گیاهی بصورت خلاصه به شرح زیر میباشد:
· ترپنهاي وابسته به ايزوپرنها يا ايزوپنتنها: ترپنها ترکیبی از ایزوپرن‌ها، یک واحد پنج کربنی (C5) هستند که وقتی ترپنهای حاوی اکسیژن باشند، ترپنوئید نامیده میشوند. متداولترین ترپنها مونوترپن ها (C10) با ساختارهای مختلفی هستند که 90 درصد از روغنهای فرار گیاهی را تشکیل میدهند. هیدروکربنهایی با فرمول عمومی آنها بصورت C10H16 و گروه ترکیبهای اکسیژن دار آنها با فرمول عمومی C10H16O و C10H18O شناخته میشوند. آلفا و بتا پینن، تیمول، کارواکرول، لیمونن، منتول، بتا کاریوفیلن و بسیاری دیگر از ترکیبات تشکیل دهنده روغنهای فرار گیاهی ترپنوئیدها میباشند.
· ترکیبات زنجیرهای خطی که زنجیره جانبی ندارند: این دسته شامل هيدروكربنهاي زنجيرهاي مستقيم و مشتقات اكسيژنه آنها يعني الكلها، آلدئيدها، كتونها، اسيدها، استرها و اترها میباشد. دامنه وسعت اين هيدروكربنهاي روغنی از ترکیباتی با 7 کربن تا 35 کربن متفاوت است.
· مشتقات بنزن: این دسته از اجزای اصلی روغنهای فرار گیاهی به شمار میآیند که از بنزن و به طور ویژه از n- پروپیل بنزن مشتق شدهاند. (Bakhtiary et al.,2018).
امروزه با افزایش سطح آگاهی مصرفکنندگان و همچنین برخورداری روغنهای فرار گیاهی از ویژگیهایی چون خواص ضد میکروبی، ضد اکسیدانی، ضد التهابی و ضد سرطانی باعث شده است که تولیدکنندگان مواد غذایی، از این روغنها به عنوان جایگزین مناسبی برای نگهدارندههای شیمیایی استفاده نمایند. بدیهی است که این امر سبب شده است که در مقوله بسته بندی گوشت و فرآودههای گوشتی نیز به منظور افزایش عمرماندگاری این محصولات از روغنهای فرار گیاهی استفادههای بهینه شود. تا کنون مطالعات متعددی برای استفاده از آنها جهت کنترل رشد باکتریهای بیماریزای منتقله از غذا و باکتریهای مولد فساد ارائه شده است که در جدول 3 بطور خلاصه به آن اشاره شده است.
جدول 3- پیشینه پژوهشهای صورت گرفته بر پوششها و فیلمهای خوراکی حاوی روغنهای فرار گیاهی.
ردیف | نام نویسنده | سال | موضوع | نوع روغن فرار | مقدار روغن فرار(%) |
1 | M. Arancibia et al | 2014 | بررسی اثر فیلم دولایه پلی ساکاریدی به همراه روغن فرار دارچین بر کنترل رشد میکروبی میگوی نگهداری شده در یخچال | cinnamon | 2 |
2 | Yunus Alparslan et al | 2016 | بررسی کیفیت میگو نگهداری شده با پوشش ژلاتین حاوی روغن فرار برگ پرتقال | orange leaf | 2 |
3 | Mahdieh Pabast et al | 2018 | تأثیر پوششهای کیتوزان همراه با روغن فرار گیاهی، گیاه ساتورجا آزاد یا نانوکپسوله شده بر ویژگیهای کیفی گوشت بره | Satureja | 1 |
4 | Fazeleh Talebi et al | 2018 | ادغام روغن فرار ادویه در ماتریس فیلم پلی لاکتیک اسید با هدف افزایش ماندگاری میکروبیولوژیکی و حسی گوشت چرخ کرده | Mentha - Bunium | 5/0 1 |
5 | Foteini Pavli et al | 2019 | فعالیت ضد میکروبی روغن فرار پونه کوهی موجود در فیلم های خوراکی آلژینات سدیم: کنترل لیستریا مونوسیتوژنز در برش های ژامبون تیمار شده با فرآوری با فشار بالا | Oregano | 1 |
6 | Huiyun Zhang et al | 2019 | پوششهای کیتوزان همراه با روغن فرار پائولونیا تومنتوزا آزاد یا نانو کپسوله شده برای بهبود ماندگاری گوشت خوک آماده طبخ | Paulownia Tomentosa | 1 |
7 | DongyingWang et al | 2020 | ادغام روغن فرار هسته زردآلو به فیلم های کیتوزان دارای اثر ضد میکروبی در برابر لیستریا مونوسیتوژنز و بهبود شاخص های کیفی گوشت گاو ادویه دار | Prunus armeniaca | 25/0 5/0 1 |
8 | Demirok Soncu et al | 2020 | کاربرد روغن فرار آویشن و رزماری در ترکیب با کیتوزان و بررسی مشخصات میکروبی و کیفیت فیزیکوشیمیایی و حسی سوسیس‌های تخمیر شده خشک در طول نگهداری | Thyme- rosemary | 1 |
9 | Yun Xiong et al | 2020 | تأثیر پوشش خوراکی پکتین حاوی روغن فرار پونه کوهی و نانوامولسیون رسوراترول بر حفظ گوشت خوک در بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده | oregano | 2 |
10 | Hadi Tanavar et al | 2021 | بررسی خواص شیمیایی روغن فرار نعناع هندی و کاربرد آن در پوشش خوراکی موسیلاژ دانه ریحان برای افزایش کیفیت و ماندگاری گوشت گوساله نگهداری شده در یخچال | Mentha pulegium | 5/0 1 5/1 2 |
11 | Leandra Oliveira Xavier et al | 2021 | بسته بندی کیتوزان با روغن فرار سینامودندرون دینیسی دارای زین: پیشنهادی برای حفظ گوشت | Cinnamodendron dinisii | 1 |
12 | Yin-Ping Zhang et al | 2021 | تهیه و شناسایی فیلم نانوکامپوزیت های زیستی کیتوزان و مونت موریلونیت ترکیب شده با روغن فرار زنجبیل و کاربرد آن در نگهداری گوشت گاو سرد | Ginger | 1/0 3/0 |
13 | Alberto Fiore et el | 2021 | بسته بندی فعال بر اساس PLA و پوشش روغن اسانس رزماری غنی شده با کیتوزان-کازئینات برای کاربرد سینه مرغ خرد شده تازه | rosemary | 1 2 |
14 | Mehran Sayadi et el | 2021 | فیلمهای مبتنی بر ژلاتین نانوکامپوزیتی بستهبندی فعال به عنوان حامل نانو TiO2 و اسانس زیره سبز: تأثیر بر پارامترهای کیفی مرغ تازه | cumin | 2 |
15 | Sahar Sabahi et al | 2022 | بررسی خصوصیات روغن فرار دارچین و کاربرد آن در پوشش خوراکی موسیلاژ دانه مالوا سیلوستریس برای افزایش خواص میکروبیولوژیکی، فیزیکوشیمیایی و حسی گوشت بره در طی نگهداری | cinnamon | 5/0 1 5/1 2 |
16 | Elnaz Saffari Samani et al | 2022 | افزایش ماندگاری گوشت گاومیش با استفاده از روکش خوراکی صمغ فارسی حاوی روغن فرار آویشن شیرازی | Shirazi thyme | 1 |
17 | Zohreh Bahrami et al | 2022 | ارزیابی خواص ضد میکروبی نانوالیاف گلیادین حاوی اسانس آویشن شیرازی و تاثیر آن بر افزایش ماندگاری فیله ماهی سالمون دودی | Zataria multiflora | 5/0 1 5/1 |
18 | Mehran Sayadi et al | 2022 | تاثیر فیلم نانوکامپوزیتی مبتنی بر آلژینات همراه با روغن فرار زیره سبز و نانوذرات TiO2 بر خواص شیمیایی، میکروبی و حسی گوشت/گوشت تازه | cumin | 2 |
19 | Farrah Azizah et al | 2023 | ساخت فیلم کامپوزیتی خوراکی از ژلاتین ماهی-پکتین ترکیب شده با روغن فرار علف لیمو و کاربرد آن در گوشت مرغ | Lemongrass | 5/0 |
20 | Md Sadek Ali et al | 2023 | کاربرد لایه‌های فعال ژلاتین ماهی/کاراگینان/زین با نانوکامپوزیت زیستی همراه با روغن فرار زردچوبه و کاربرد آنها در نگهداری گوشت مرغ | turmeric | 1 |
21 | Bin Zhang et al | 2023 | اثرات روغن فرار زنجبیل بر خواص فیزیکوشیمیایی و ساختاری فیلم دولایه آگار سدیم آلژینات و کاربرد آن در نگهداری گوشت گاو در یخچال | ginger | 1 2 3 4 |
22 | Dilara Konuk Takma And Figen Korel | 2023 | فیلم های بسته بندی فعال به عنوان حامل اسانس زیره سیاه: توسعه و تأثیر بر کیفیت و ماندگاری گوشت سینه مرغ | black cumin | 1 |
23 | Md Sadek Ali et al | 2023 | توسعه لایه‌های فعال ژلاتین ماهی/کاراگینان/زیین با نانوکامپوزیت زیستی همراه با اسانس زردچوبه و کاربرد آنها در نگهداری گوشت مرغ | turmeric | 1 5/1 |
نتایج بررسیها نشان داده است که در حدود 3000 گونه گیاهی متعلق به 87 تیره گیاهی قادر به تولید روغن فرار هستند (Fratianni et al., 2010). خانوادهی نعناعیان، چتریان یا جعفری، کاسنی یا ستاره آسا، مرکبات، مورد، برگ مو وگل سرخ تیرههای مهم تولید کننده روغن فرار هستند (Varghese et al.,2020). بسته به تیره گیاهان، روغنهای فرار گیاهی را میتوان از بافتهای ترشحی خاصی مانند کرکها، کیسهها و حفرههای ترشحی جدا نمود. غلظت و کیفیت این ترکیبات به عوامل مختلفی بستگی دارد که عمدتاً به گونه، شرایط برداشت و محل رشد آنها بستگی دارد. شرایط پس از کشت، روش خشک کردن و تکنیک استخراج تأثیر بسزایی بر عملکرد و ترکیب خواهد داشت. روشهای استخراج، از جمله روشهای مرسوم (تقطیر با بخار، تقطیر با آب، استخراج با حلال) و نوآورانه (استخراج مایع فوق بحرانی، استخراج به کمک مایکروویو، استخراج به کمک اولتراسوند) باید به‌طور مناسب برای روغنهای فرار گیاهی بدون تأثیر بر ویژگیهای آنها انتخاب شوند. میزان روغن فرار استخراج شده از گونههای گیاهی بسته به شرایط ژنتیکی، محیطی، تکنیک و روشهای روغن گیری متغیر و بین یک تا 20 درصد بر مبنای وزن گیاه تازه گزارش شده است. به دلیل اهمیت و کاربرد وسیع روغنهای فرار گیاهی در داروسازی سنتی و مدرن، صنایع آرایشی و بهداشتی و صنایع غذایی به عنوان طعم دهندهها و معطر کنندههای غذایی و همچنین مواد ضدمیکروب و آنتیاکسیدانهای طبیعی در جهت کاهش فساد مواد غذایی، به خصوص گوشت و فراوردههای گوشتی از ارزش اقتصادی زیادی برخوردار هستند (Van de Vel et al.,2019).
خانواده نعناییان
Lamiaceaesیا نعناییان یکی از رایجترین خانوادههای گیاهی هستند که به دلیل کاربردهای بیولوژیکی و پزشکی، از روغنهای فرار گیاهی آن به عنوان مواد ضدمیکروب طبیعی استفاده میگردد. آویشن مهمترین جنس این خانواده است. ترکیب روغن فرار آویشن در محصولات گوشتی باعث افزایش عمر ماندگاری آنها میشود که به ترپنهای چربی دوست موجود در ترکیب آن مانند سینئول، p-سیمن، اوژنول، -ترپینن، تیمول و رزمارینیک اسید مرتبط است (De Oliveira et al.,2011).
آویشن شیرازی (Zataria multiflora). یکی از گیاهان خانواده نعناعیان میباشد که از نظر جغرافیایی در مناطق مرکزي و جنوبی ایران، افغانستان و پاکستان رشد میکند. محبوبیت دیرینه گیاه آویشن شیرازي در طب سنتی ناشی از استفاده همه جانبهي آن به عنوان طعم دهنده، نگهدارنده مواد غذایی و نوشیدنیها، درمان عفونتهاي دستگاه تنفسی، برطرف کننده نفخ، داروهاي ضداسپاسم، ضدعفونی کننده و بیحس کننده میباشد. علاوه بر این فعالیت ضدباکتریایی، ضدقارچی و آنتیاکسیدانی آن نیز به اثبات رسیده است. اجزاي اصلی این گیاه ترکیبات فنلی مثل تیمول و کارواکرول است که تیمول نوعی فنل بوده و به عنوان ماده تثبیت کننده در فرآوردههاي دارویی مورد استفاده قرار میگیرد (Torab et al.,2017).
مریمگلی (Salvia Officinalis) از زمانهای قدیم در طب سنتی به دلیل مقادیر زیادی از ترکیبات فعال زیستی استفاده میشود. روغن فرار مریمگلی معمولاً از گلها و برگهای گیاه مریمگلی استخراج شده و ترکیبات اصلی موجود در آن مونوترپنهای اکسیژندار (کامفور، بتا توجون، α-توژون، اکالیپتول) و سسکوی ترپنها (ویریدی فلورول، ترانس کاریوفیلن) و دیترپن (اپیروسمانول) هستند (Sojic et al.,2018).
مرزه باغی (Satureja hortensis) نیز از خانواده نعناعیان میباشد. ترکیبهای عمده روغن فرار مرزه شامل کارواکرول و پاراسیمن، تانن، مواد چرب و قندهای مختلف و روغنی است. روغنهای فرار گیاهی حاوي کارواکرول داراي فعالیت آنتیاکسیدانی و ضدمیکروبی قابل توجهی میباشند. کارواکرول که ترکیب اصلی روغن فرار مرزه را تشکیل میدهد، یک منوترپن فنولی به صورت مایع و بیرنگ و تا اندازهای چسبناک است که در مجاورت هوا و نور تیره میشود. از کارواکرول در تولید محصولات بهداشتی به عنوان ضدعفونی کننده کننده و همچنین در صنایع غذایی در بستهبندیهای فعال به عنوان ماده ضدمیکروب طبیعی استفاده میگردد (Pabast et al., 2018).
نعناع (Mentha) یکی از مهمترین گیاهان تجاری است که در اروپا و غرب آسیا کشت میشود. ترکیبات مسئول خواص ضدمیکروبی آن عمدتاً ترپنوئیدها به عنوان منتول و منتون و به دنبال آن یک، هشت-سینئول، کارون، لینالیل استات و لینالول هستند. شایان ذکر است که Mentha suaveolens، که در این جنس، با اثر مهاری بر رشد باکتریهای بیماریزا همراه است (Oumzil et al., 2002).
Ziziphora clinopodioides یک گیاه دارویی و معطر با خواص ضدمیکروبی قابل توجه است. گفته میشود عمده فعالیت ضدمیکروبی آن به به دلیل وجود غلظتهای مهم کارواکرول، تیمول، p-سایمن و γ-ترپینن در روغن فرار آن است (Ghanbarian et al.,2017).
خانواده مایریستیاسه آ
جوزهندی (Myristica fragrans)، متعلق به خانواده Myristicaceae، یک نگهدارنده طبیعی در نظر گرفته میشود که لیمونن، سابینن، α-پینن، بتا پینن، میریستسین، سابینن و سافرول در آن غالب هستند (Gupta et al.,2013).
خانواده مایرتاسه آ
روغن فرار میخک که با تقطیر بخار از جوانه، برگ و ساقه گیاه میخک استخراج میشود، زیر مجموعه خانواده Myrtaceae میباشد که عامل ضدمیکروبی قوی آن مربوط به اوژنول غالب آن است. این توانایی همچنین میتواند به دلیل اثر همافزایی با سایر اجزای اقلیت مانند بنزیل سالیسیلات، β-کاریوفیلن، اوژنول استات و پروپیلن گلیکول باشد (Tajik et al.,2014).
خانواده اپیاسه آ Umbelliferae/Apiaceae
از خانواده Apiaceae میتوان روغن فرار گشنیز را نام برد که استخراج شده از دانه‌ها یا برگهای خشک شده کاملاً رسیده آن بوده و که به دلیل ویژگیهای غیر سمی و بیخطر بودن و داشتن فعالیت ضد میکروبی در برابر پاتوژنهای موجود در غذا، به جایگزینی بالقوه برای افزودنیهای مصنوعی تبدیل شده است(Wińska et al., 2019).
نحوه عملکرد روغنهای فرار گیاهی
تعدادی از مطالعات نشان داده‌اند که فعالیت ضدمیکروبی یک روغن فرار را میتوان به ترکیبات اصلی آن و همچنین تعامل آنها با ترکیبات جزئی موجود در روغنها نسبت داد. با این حال، فعالیت ضد میکروبی روغنهای فرار گیاهی به طور مداوم با ترکیبات فنلی مانند کارواکرول، اوژنول و تیمول مرتبط بوده است. به این ترتیب پونه کوهی، میخک، گشنیز و دارچین از موثرترین آنها هستند و از نظر اهمیت کمتر آویشن با فعالیت بالاتر از نعناع، رزماری، خردل و گشنیز خواهند بود. حضور گروههای هیدروکسیل در ترکیبات فنلی برای فعالیت ضدمیکروبی آنها بسیار حیاتی است (Pateiro et al., 2018). برت (2004) گزارش داد که فعالیت ضد میکروبی روغنهای فرار گیاهی به یک مکانیسم خاص نسبت داده نمی شود زیرا ترکیبات زیستفعال آنها دارای گروههای ساختاری متفاوتی در ترکیب خود هستند که میتوانند اثر خود را بر روی مناطق مختلف سلولهای میکروبی اعمال کنند (Clemente., 2016). مکانیسم‌های مختلفی در سلولهای میکروبی وجود دارد که قرار است مکان‌های عمل اجزای رون فرار باشند. اثربخشی روغنهای فرار را به باکتریوستاتیک (رشد باکتری را مهار میکند و سپس سلولهای میکروبی ممکن است توانایی تولیدمثلی خود را بازیابی کنند) یا اثر باکتری‌کشی ارتباط داده اند (Clemente et al., 2016). شایعترین مکانیسم اثرات ضدمیکروبی، اختلال در غشا است (شکل 1). ماهیت آبگریز روغنهای فرار باعث تجمع آنها در دولایه فسفولیپیدی غشای سیتوپلاسمی شده که موجب افزایش سیالیت و نفوذپذیری، نشت اجزای درون سلولی، اختلال در پروتئینهای جاسازی شده و در نتیجه ساختار، نفوذناپذیری، اجزای سلولی و عملکرد غشاء از بین میرود. اگرچه باکتریها تحمل خاصی نسبت به نشت دارند، اما از دست دادن قابل توجه این ترکیبات سلولی میتواند منجر به مرگ سلولی شود. باکتریهای گرم مثبت مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند که احتمالاً به دلیل لایه ضخیم پپتیدوگلیکان دیواره سلولی میباشد. به طور کلی، فعالیت میکروبی ا روغنهای فرار گیاهی در برابر باکتریهای گرم مثبت یکسان با باکتریهای گرم منفی نیست. این رفتار را میتوان با محدودیت غشای خارجی باکتریهای گرم منفی به ورودی اجزای آبگریز به سلول باکتری مشروط کرد. با این حال، برخی از روغنهای فرار مانند دارچین، میخک و پونه کوهی در برابر هر دو نوع باکتری اثربخشی یکسانی دارند. به این ترتیب تیمول و کارواکرول تأثیر یکسانی را روی باسیلوسسرئوس، پسودوموناسآئروژینوزا و استافیلوکوکوساورئوس نشان دادند. در مقابل، فعالیت ضدباکتریایی قوی ترپنهای آزاد که معمولاً در روغنهای فرار در برابر باکتریهای گرم منفی یافت میشود توسط Guimarães و همکاران (2019) مشاهده شد (Varghese et al., 2020).
شکل 1- نحوه اثر مکانیسم ضد میکروبی بر اختلال غشا (Pateiro et al., 2018).
به طور خلاصه، روغنهای فرار گیاهی میتوانند دیواره سلولی را تخریب کرده، لایه دوگانه فسفولیپیدی غشای سیتوپلاسمی را مختل نموده و به پروتئینهای غشایی آسیب برسانند که این امر منجر به افزایش نفوذپذیری غشای سلولی و از دست دادن اجزای سلولی میگردد. این روغنهای فرار قادر به ایجاد اختلال در نیروی محرکه پروتون، جریان الکترون و انتقال فعال هستند که در پی این رخداد محتویات سلول منعقد میشود، علاوه بر این، روغنهای فرار گیاهی میتوانند انواع سیستمهای آنزیمی از جمله آنزیمهای دخیل در تنظیم انرژی و سنتز اجزای ساختاری را مختل کرده و مواد ژنتیکی را غیرفعال یا از بین ببرند (Atar and Chiralt, 2016). عملکرد روغنهای ضروری در مقابل باکتریها به مقدار استفاده از آنها بستگی دارد. این مقدار میتواند به اندازهای باشد که فقط از رشد باکتری جلوگیری کند (باکتریواستاتیک) و یا ممکن است در غلظتهای بالاتر استفاده گردد که میتواند منجر به کاهش تعداد سلولهای باکتری شود(باکتریکش). MIC با حداقل غلظت ممانعت کننده توسط بیشتر پژوهشگران به عنوان معیاری برای تعیین فعالیت ضد میکروبی اسانس ها معرفی شده اشت. MIC تحت عنوان حداقل غلظتی که موجب بازداشتن و یا کاهش دادن قابلیت زنده مانی میکروبهای تلقیح شده میگردد تعریف شده است. (فروغی، 1400) لازم به ذکر است که با توجه به اینکه عملکرد روغنهای فرار گیاهی که در این بخش توضیح داده شد، مربوط به مواد موثره آنها است در جدول 4 به برخی روغنهای گیاهی و مواد موثره اصلی آنها و بیشترین اثر بر نوع پاتوژن اشاره گردیده است.
جدول 4- حداقل غلظت های بازدارنده (MIC) رایج مورد استفاده منتخب در برابر پاتوژن های منتقله از غذا.
نام رایج | گونهها | اجزای اصلی | پاتوژنها MIC(ppm) |
خردل | Sinapis alba | Allyl isothiocyanate 71% | Staphyloccocus aureus,128 ppm Micrococcus luteus, 128 ppm Staphyloccocus epidermidis,256 ppm Escherichia coli, 512 ppm Bacillus subtilis, 512 ppm Shigella sonnei, 512 ppm Salmonella lignieres, 256 ppm Pseudomonas aeruginosa,256 ppm Pseudomonas fluorescens, 512 ppm |
پونه کوهی | Origanum vulgare | Carvacrol, thymol | Aspergillus niger, 625 ppm Aspergillus flavus, 2500 ppm Aspergillus parasiticus, 2500 ppm Penicillium chrysogenum, 625 ppm |
پونه کوهی | Thymus capitatus Hoff | Cavacrol (81.2), p-Cymene (5) | L. monocytogenes, 521 ppm Staphyloccocus aureus, 417 ppm B. cereus, 261 ppm S. enterica serovar typhimurium, 625 ppm E. coli O157:H7, 625 ppm Pseudomonas aeruginosa, 2083 ppm |
پونه کوهی | Origanum compactum | Carvacrol (22), c-terpinene (23), thymol (19) | E. coli O157:H7, 250 ppm Salmonella typhimurium, 500 ppm Staphylococcus aureus, 130 ppm L. monocytogenes, 1000 ppm |
کاسیای چینی دارچین | Cinnamomum cassia | Trans-cinnamaldehyde (87.58), cinnamyl acetate (7.53) | L. monocytogenes, 625 ppm S. aureus, 625 ppm or470 ppm or 1042 ppm B. cereus, 208 ppm or 261 ppm S. enterica serovar typhimurium, 417 ppm or 625 ppm E. coli O157:H7, 417 ppm or 470 ppm or 625 ppm Pseudomonas aeruginosa, 1250 ppm |
پوست دارچین | Cinnamomum verum | Trans-cinnamaldehyde (40.71–68.52), cinnamyl acetate (2.15–14.25), b-phellandrene (9.02), b-caryophyllene (7.41) | L. monocytogenes, 780 ppm or 0.0313% S. aureus, 1250 ppm or 2.5 mg/mL B. subtilis, 5 mg/mL E. coli, 780 ppm or 0.0313% or 10 mg/mL S. typhimurium, 1250 ppm or 0.0625% or 10 mg/mL P. aeruginosa, 2500 ppm |
ترنج قرمز | Monarda didyma L. | Carvacrol (48.21), p-cymene (13.98), Ç-terpinene (12.69) | L. monocytogenes, 1250 ppm S. aureus, 2500 ppm E. coli,1250 ppm S. typhimurium, 5000 ppm P. aeruginosa, >10,000 ppm |
علف لیمو | Cymbopogon citratus | Citral (63) | L. monocytogenes, 1250 ppm S. aureus, 625 ppm B. cereus, 156 ppm S. enterica serovar Typhimurium, >5000 ppm E. coli O157:H7, 5000 ppm P. aeruginosa, >5000 ppm |
آویشن قرمز | Thymus vulgaris | Thymol, carvacrol, c-terpinene | A. niger, 1250 ppm A. flavus, 1250 ppm A. parasiticus, 1250 ppm P. chrysogenum, 312.5 ppm L. monocytogenes, 833 ppm S. aureus, 313 ppm B. cereus, 417 ppm S. enterica serovar typhimurium, 2083 ppm E. coli O157:H7, 1250 ppm P. aeruginosa, 3333 ppm |
مرزه زمستانه | Satureja montana L. | Cavacrol 43.84, c-Terpinene 12.66, Thymol 6.71 | L. monocytogenes, 625 ppm S. aureus, 625 ppm B. cereus, 313 ppm S. enterica serovar typhimurium, 1250 ppm E. coli O157:H7, 1250 ppm P. aeruginosa, >5000 ppm |
سیر | Allium sativum L. | Diallyl sulfides 42%-53% | S. aureus, 24 ppm MRSA, 32 ppm Candida albicans, 16 ppm Candida krusei, 24 ppm Candida glabrata, 32 ppm Aspergillus niger, 20 ppm Aspergillus flavus, 40 ppm Aspergillus fumigatus, 32 ppm |
میخک | Eugenia caryophyllus | Eugenol (83–95), eugenyl acetate (9.96), b-caryophyllene (4.01) | L. monocytogenes, 3750 ppm S. aureus, 1875 ppm E. coli, 1875 ppm S. typhimurium, 3750 ppm P. aeruginosa, >10,000 ppm |
فعالیت ضد میکروبی روغنهای فرار گیاهی در گوشت
برای افزایش ماندگاری محصولات گوشتی، گنجاندن آنتیاکسیدان ها و یا ضدمیکروبها ضروری بوده و استفاده از مواد ضدمیکروب مصنوعی و طبیعی راه حل مناسبی برای رفع این بار میکروبی است. به این ترتیب میتوان از چندین نوع افزودنی غذایی برای جلوگیری از فساد میکروبی به منظور افزایش ماندگاری گوشت و فرآوردههای گوشتی استفاده کرد (Jayasena et al., 2013). با این حال، بسیاری از آنهایی که در گوشت فرآوری شده استفاده میشوند، برای سلامتی مضر بوده که در نهایت منجر به اثرات سرطان‌زا، آلرژی‌های غذایی، سمیت یا حساسیت میشوند. این موضوع در مورد نیتریتها بوده که اغلب به عنوان عوامل ضد میکروبی، مهارکنندههای رشد کلستریدیوم بوتولینوم و لیستریا مونوسیتوژنز استفاده میشود. البته اسیدهایی مانند بنزوئیک یا سوربیک و مشتقات آن، پارابنها یا سولفیتهای معدنی نیز در محصولات گوشتی گنجانده شدهاند. این امر، همراه با نگرانی مصرفکنندگان برای سلامتی خود، صنعت گوشت را به سمت یافتن استراتژیهای جدیدی برای به دست آوردن محصولات بدون مواد نگهدارنده مصنوعی سوق داده است. این روند محققان را به بررسی جایگزینهای طبیعی برای افزودنیهای مواد غذایی مصنوعی سوق داده است (Van de Vel et al.,2019). مطالعات نشان می دهد که روغنهای فرار گیاهی دارای فعالیت ضدباکتریایی و ضدقارچی در برابر چندین میکروارگانیسم مرتبط با گوشت، از جمله باکتریهای گرم منفی و گرم مثبت میباشند. از جمله باکتریهایی که مسئول تخریب گوشت و فرآوردههای گوشتی هستند عبارتند از: Acinetobacter، Brochothrix،thermosphacta ، Enterobacter،Lactobacillus ،curvatus، Pseudomonas و غیره. همراه با این موارد، مخمرها و کپکها نیز میتوانند منجر به بروز نقص‌هایی مانند بدبویی شوند. علاوه بر این، سویه‌های بیماری‌زایی وجود دارند که میتوانند ایمنی غذا را به خطر بیندازند مانند ,Aeromonas-hydrophila, Campylobacter-jejuni, ,Clostridium-perfringens, Escherichia-coli O157:H7, Listeria-monocytogenes , Bacillus-cereus , Clostridium-botulinum که با تیمارهای حرارتی که گاهی اوقات محصولات تحت آن قرار میگیرند از بین نمی‌روند (Varghese et al., 2020).
مطابق با مطالعات اخیر از روغنهای فرار گیاهی گوناگونی مانند پونهکوهی، رزماری، آویشن، مریمگلی، ریحان، زردچوبه، گشنیز، زنجبیل، سیر، جوز هندی، میخک، گرز، مرزه و رازیانه به منظور بهبود کیفیت حسی و افزایش ماندگاری گوشت، بصورت استفاده به تنهایی یا در ترکیب با سایر روغنهای فرار و یا روشهای نگهداری استفاده شده است. شایان توجه است که به دلیل پایداری بیشتر اولئورزین‌های استخراج‌شده از این روغنهای فرار در طول ذخیره‌سازی استفاده از آنها بر ادویه‌های خام در صنعت گوشت ترجیح داده میشوند. گفته میشود که این روغنها میتوانند از بیش از 60 جز ارگانیک مجزا با وزن مولکولی کم و تفاوت‌های زیاد در فعالیتهای ضدمیکروبی و آنتیاکسیدانی تشکیل شوند (Chouhan et al., 2017). اجزای روغنهای فرار گیاهی ، منابع و پتانسیل آنها برای استفاده در گوشت و فرآوردههای گوشتی در جدول 5 خلاصه شده است. قابل ذکر است که خواص بیولوژیکی یک روغن فرار خاص در درجه اول به ترکیبات اصلی آن نسبت داده میشود، علاوه بر این، ترکیبات جزئی یک روغن فرار خاص ممکن است اثرات هم افزایی با اجزای دیگر داشته باشد که منجر به افزایش خواص ضدباکتریایی می-شود. فرمولهای ساختاری اجزای روغنهای فرار گیاهی در دو گروه با منشا بیوسنتزی مجزا طبقهبندی میشوند. گروه اصلی شامل ترپنها و ترپنوئیدها و گروه دیگر شامل ترکیبات معطر است. به طور خلاصه ترپنها هیدروکربنهایی هستند که از چندین واحد ایزوپرن تشکیل شدهاند و ترپنهای حاوی اکسیژن ترپنوئید نامیده میشوند. نمونههایی از ترپنهای موجود در روغنهای فرار عبارتند از پیسیمن، ترپینن، لیمونن، سابینن و پینن. ترپنوئیدها را میتوان به الکلها، استرها، آلدئیدها، کتونها، اترها و فنلها تقسیم کرد. ژرانیول، منتول، لینالول، سیترونلول، کارون، تیمول، کارواکرول، ژرانیل استات، اوژنیل استات، ژرانیال، نرال و یک، هشت-سینئول ترپنوئیدهای شناخته شده ای هستند که در روغنهای فرار گیاهی یافت می شوند. سینامالدئید، سینامیل الکل چاویکول، اوژنول، استراگول، متیل اوژنول و متیل سینامات فنیل پروپانوئیدها هستند (Jayasena et al., 2013; Chouhan et al., 2017).
جدول 5 - جزئیات اجزای بالقوه روغنهای فرار گیاهی که ممکن است در گوشت و فرآوردههای گوشتی استفاده شود (Bozin et al., 2007).
اجزا | نام روغن فرار گیاهی | ترکیب بندی تقریبی (درصد) |
کارواکرول | مرهم (Melissa officinalis) پونهکوهی (Origanum vulgare) آویشن (Thymus vulgaris) | 14 80-6 19-2 |
تیمول | آویشن (Thymus vulgaris) پونه کوهی (Origanum vulgare) | 64-10 64-22 |
ائوژنول | میخک (Syzygium aromaticum) | 85-75 |
γ-ترپینن | پونهکوهی (Origanum vulgare) آویشن (Thymus vulgaris) | 52-1 2-31 |
یک، هشت-سینئول | رزماری (Rosmarinus officinalis) | 3-89 |
ژرانیلاستات | گشنیز Coriandrum sativum)) | 5 |
ژرانیول | مرهم (Melissa officinalis) | 6 |
پی-سیمن | گشنیز (دانه؛ گشنیز) پونهکوهی (Origanum vulgare) آویشن (Thymus vulgaris) | 4 حداقل–64 10-56 |
(-) -سیترونلال | مرهم (Melissa officinalis) | 40 |
بورنیلاستات | رزماری (Rosmarinus officinalis) | 0-17 |
کافور | گشنیز (دانه؛ گشنیز) رزماری (Rosmarinus officinalis) | 6 2-22 |
لینالول | گشنیز (برگهای نارس، sativum) گشنیز (دانه؛ گشنیز) | 26 75-70 |
ایزو منتون | مرهم (Melissa officinalis) | 9 |
لیمونن | رزماری (Rosmarinus officinalis) | 22 |
ای- دو-دکانال | گشنیز (برگ های نارس، sativum) | 20 |
ترانس سینامالدئید | دارچین (Cinnamomum zeylandicum) | 65 |
α-پینن | رزماری (Rosmarinus officinalis) | 25-2 |
سیترونلول | مرهم (Melissa officinalis) | 6 |
اوژنیلاستات | میخک (جوانه؛ Syzygium aromaticum) | 15-8 |
اثر همافزایی روغنهای فرار گیاهی با یکدیگر به عنوان یک عامل ضدمیکروبی در گوشت
روغنهای فرار گیاهی ممکن است به عنوان بخشی از یک سیستم مانع برای دستیابی به عملکرد نگهدارنده استفاده شوند برای مثال، سطوح پایین تر روغنهای فرار گیاهی را میتوان با فناوریهای نگهداری موجود و جدید از جمله دمای پایین، اسیدیته ، فشار هیدرواستاتیکبالا، مواد نگهدارنده و تابش با دوز کم و بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده ترکیب کرد. این فرآیندهای ترکیبی، مجموعهای از نگهدارندهها را ایجاد میکنند که به نوبه خود قادر است پایداری میکروبی و کیفیت حسی گوشت و فرآوردههای گوشتی را بهبود بخشد (Hyldgaard et al.,2012). در مطالعهای که توسط مارتوس و همکاران (2010) بر سوسیس‌های نوع بولونیا که با اضافه نمودن روغن فرار رزماری یا آویشن به مقدار دو درصد تیمار شده بودند کمترین باکتری هوازی و اسیدلاکتیک باکتریها مشاهده شد (Hyldgaard and Meyer, 2012). در مطالعه مشابهی که توسط همان نویسندگان انجام شد کاهش قابل‌توجهی در تعداد باکتریهای هوازی و اسیدلاکتیک باکتریها نسبت به نمونه‌های شاهد در طول نگهداری در دمای چهار درجه سلسیوس به مدت 24 روز نشان دادند. در این تحقیق نمونه‌های سوسیس بولونیا با میزان دو صدم درصد روغن فرار پونه کوهی و یک درصد فیبر پرتقال تیمار شده بوند. بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده روشی مؤثر برای افزایش عمر مفید گوشت و مرغ تازه است(Ayari et al., 2020). کاراباگیاس و همکاران (2011) گوشت بره خرد شده را با ترکیبات جداگانهای از روغن آویشن و پونهکوهی با بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده تیمار کرده و در دمای چهار درجه سلسیوس نگهداری کردند. اگرچه نمونه‌های گوشت بره حاوی یک دهم درصد روغن پونهکوهی یا آویشن طعم خاصی از گوشت پخته را به گوشت بره میدهند، اما ترکیب روغن آویشن و بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده ( 80درصد دی اکسیدکربن/ 20 درصد نیتروژن) در مقایسه با پونه کوهی برای سرکوب رشد میکروبی مؤثرتر بودند. در طول این مطالعه، تعداد کل زنده ماندن از مقدار هفتlog cfu/g در روزهای پنج-شش برای نمونه‌های بستهبندی شده با هوا، روز هشت برای نمونه‌های حاوی یک دهم درصد روغن آویشن، روز 16 برای نمونه‌های بستهبندی شده تحت بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده ( 80درصد دی اکسید کربن/ 20 درصد نیتروژن) فراتر رفت. این نشان میدهد که استفاده ترکیبی از روغن آویشن و بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده ماندگاری میکروبیولوژیکی گوشت بره خرد شده در دمای چهار سلسیوس را به مدت 14 روز افزایش میدهد(Requena et al., 2019). مطالعه مشابه انجام شده توسط هاساپیدو و ساوایدیس (2011) نشان داد که گوشت جگر مرغ ذخیره شده تحت بستهبندی با اتمسفر اصلاح شده (30درصد دی اکسید کربن/ 70درصد نیتروژن) با افزودن EDTA (29میلی مولار) و روغن پونهکوهی (یک دهم و سه دهم درصد v/wt) باعث افزایش طول عمر میشود. ماندگاری جگر مرغ تازه 14 تا 15 روز است که تقریباً سه برابر ماندگاری معمول محصول در شرایط سردخانه (چهار درجه سلسیوس) است. ترکیبی از روغن فرار پونهکوهی (400 ppm) با نیتریتسدیم (50-100 ppm) به طور قابل توجهی بر تعداد هاگها تأثیر میگذارد و رشد کلستریدیومبوتولینوم را به تاخیر میاندازد(Hyldgaard et al.,2012). با این حال، این اثر زمانی که روغن فرار به تنهایی در غلظتهای مشابه استفاده شد، آشکار نبود. علاوه بر این، آغشته کردن استیکهای گوشت گاومیش (یک:دو وزنی /حجمی؛ گوشت: مایع) با اسیدلاکتیک (دو درصد حجمی/ حجمی) و روغن فرار میخک (یک دهم درصد حجمی / حجمی) یا اسیدلاکتیک (دو درصد حجمی/حجمی) و روغن فرار میخک (یک دهم درصد حجمی) و ویتامین ث (نیم درصد وزنی/ حجمی) به طور قابل توجهی عمرماندگاری گوشت گاومیش را در دمای چهار درجه سلسیوس در مقایسه با غوطهوری با اسید-لاکتیک-آب مقطر به تنهایی افزایش دادند(Ayari et al., 2020). در جدول 6 اثر همافزایی ترکیبات روغنهای فرار گیاهی ذکر شده است.
جدول 6 - ترکیب روغنهای فرار گیاهی و برهمکنشهای ضدمیکروبی علیه چندین میکروارگانیسم (Requena et al., 2019).
منبع | اثر متقابل | میکروارگانیسم | ترکیبات روغنهای فرار |
(Ayari et al. 2020) (Hossain et al. 2016) | هم افزایی | Paenibacillus amylolyticus, Bacillus cereus, A. flavus, A. parasiticus, P. chrysogenum | Oregano+thyme |
(Hossain et al. 2016) | هم افزایی | A. niger, A. flavus, A. parasiticus, P. chrysogenum | Cinnamon+tea tree |
(Nikkhah et al. 2017) | هم افزایی | L. monocytogenes, E. coli, Botrytis cinerea, Penicillium expansum | Cinnamon+thyme |
(Nikkhah et al. 2017) | هم افزایی | Salmonella spp. | Garlic+bay |
(Clemente et al. 2016) | هم افزایی | A. ochraceus | Cinnamon+mustard |
(Requena, Vargas, and Chiralt 2019) | هم افزایی | E. coli, L. innocua, P. roqueforti, A. niger | Carvacrol+cinnamaldehyde |
(Ju et al. 2020) | هم افزایی | A. niger, P. roqueforti,
Escherichia coli O157: H7 | Eugenol+ carvacrol |
(Gavaric et al. 2015), (Ju et al. 2020) | هم افزایی | Campylobacter jejuni, P. roqueforti, A. niger, | Carvacrol+thymol |
(Ju et al. 2020) | هم افزایی | P. roqueforti | Eugenol+carvacrol |
(Ju et al. 2020) | هم افزایی | P. roqueforti, A. niger | Citral+eugenol |
(Fadil et al. 2018) | هم افزایی | Bacillus subtilis | Rosemary+carvacrol |
محدودیتها و چشم اندازهای آینده
اگرچه فعالیتهای ضدمیکروبی مناسبی برای بسیاری از روغنهای فرار گیاهی مشاهده شده، اما برخی محدودیتها نیز در کاربرد این روغنها در گوشت و فرآوردههای گوشتی شناسایی شده است، برای مثال اثر متقابل برخی از روغنهای فرار با ترکیبات و ساختار مواد غذایی ممکن است اثربخشی آنها را کاهش دهد. علاوه بر این، کاهش قابل توجه فعالیت روغنهای فرار ممکن است تحت تاثیر اجزای ماده غذایی همچون گوشت و محصولات گوشتی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی شود. این ممکن است به وجود چربیها، کربوهیدراتها، پروتئینها و نمکها در چنین سیستمهایی نسبت داده شود. به عنوان مثال، روغنهای فرار نعناع و گشنیز در محصولات حاوی سطوح بالای چربی، مانند پوشش ژامبون حاوی روغن کانولا، در برابر لیستریامونوسایتوژنز موثر نبودند. در برخی موارد ممکن است حفظ قوام کیفیت دشوار باشد. زیرا ترکیب یک روغن فرار میتواند به دلیل عوامل متعددی از جمله زمان برداشت، قسمت مورد استفاده گیاه و روش استخراج متفاوت باشد. علاوه بر این، قدرت ضد میکروبی ترکیبات روغنهای فرار گیاهی به pH، دما و سطح آلودگی میکروبی بستگی دارد(Burt et al.,2005).
نتیجه گیری
گوشت و فرآوردههای گوشتی به شدت در معرض تخریب میکروبی هستند که در نهایت اگر گوشت به درستی نگهداری نشود، منجر به بروز مشکلات کیفیتی و ایمنی میشود. روغنهای مشتق شده از گیاهان مختلف را میتوان به طور موثر در نگهداری گوشت و فرآوردههای گوشتی به عنوان جایگزینهای طبیعی برای افزودنیهای مواد غذایی مصنوعی، به ویژه به عنوان عوامل ضدمیکروبی موثر استفاده نمود. فعالیت ضدمیکروبی روغنهای گیاهی عمدتا به واسطه ترکیبات فنلی مانند کارواکرول، اوژنول و تیمول است که منجر به افزایش نفوذپذیری غشای سلولی و در نهایت از دست دادن اجزای سلولی میشوند. به طور کلی میتوان گفت نگهدارندههای طبیعی به دلیل داشتن خواص ضدمیکروبی مناسب میتوانند به طور کامل جایگزین یا در سطوح مورد نیاز به جای نگهدارندههاي شیمیایی استفاده شده و به مراتب اثرات مخرب آنها را به حداقل ممکن برسانند.
منابع
- عالی ا، م. رزاق، م.، کاظمی نیا.، ر، حضرتی و ف، آذرپی. اسانس هاي گیاهی به عنوان ترکیبات دارویی طبیعی. 1396. مجله دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران. دوره 75 ، شماره 7، صفحه هاي 480 تا 48.
- فروغی ، آ. مروری برگیاهان دارویی با تکیه بر خواص ضدمیکروبی. 1400. تحقسقات دامپزشکی و فرآوردههای بیولوژیک. DOI:10.22092/VJ.2021.353171.1809.
1. Alberto F., S, Park ., S, Volpe ., E, Torrieri ., P, Masi. 2021. Active packaging based on PLA and chitosan-caseinate enriched rosemary essential oil coating for fresh minced chicken breast application. Food Packaging and Shelf Life .Volume 29. doi.org/10.1016/j.fpsl.2021.100708.
2. Alparslan, Y , H, Hasanhocao- glu Yapıcı,, C, Metin,, T, Baygar, A, Günlü., T, Baygar. 2016. Quality assessment of shrimps preserved with orange leaf essential oil incorporated gelatin. LWT - Food Science and Technology 72 - 457e466.
3. Arancibia, M., B. Gim_enez a, M.E. L_opez-Caballero a, M.C. G_omez-Guill_en a, P. Montero. 2014. Release of cinnamon essential oil from polysaccharide bilayer films and its use for microbial growth inhibition in chilled shrimps. LWT - Food Science and Technology 59 . 989e995.
4. Atar_es, L., and A. Chiralt. 2016. Essential oils as additives in biodegradable films and coatings for active food packaging. Trends in Food Science & Technology 48:51–62.
5. Avila-Sosa, R., Palou, E., López-Malo, A., 2016. Essential oils added to edible films, in: Preedy, V.R. (Ed.), Essential Oils in Food Preservation, Flavor and Safety. Academic Press, London, UK, pp. 149–154.
6. Ayari, S., S. Shankar, P. Follett, F. Hossain, and M. Lacroix. 2020. Potential synergistic antimicrobial efficiency of binary combinations of essential oils against Bacillus cereus and Paenibacillus amylolyticus- Part A. Microbial Pathogenesis 141:104008.
7. Azizah, F., H, Nursakti., A, Ningrum. 2023. Development of Edible Composite Film from Fish Gelatin–Pectin Incorporated with Lemongrass Essential Oil and Its Application in Chicken Meat. Polymers 2023, 15(9), 2075; https://doi.org/10.3390/polym15092075.
8. Bahrami, Z., A, Pedram Nia., M, Saeidi-Asl., M, Armin ., M, Heydari-Majd. 2022. Evaluation of Antimicrobial Properties of Gliadin Nanofibers Containing Zataria multiflora Boiss Essential Oil and its Effect on Shelf-life Extension of Smoked Salmon Fish Fillet. Journal of Research and Innovation in Food Science and Technology. p 141-154.
9. Bakhtiary, F., Sayevand, H.R., Khaneghah, A.M., Haslberger, A.G., Hosseini, H., 2018. Antibacterial efficacy of essential oils and sodium nitrite in vacuum processed beef fillet. Appl. Food Biotechnol. 5, 1–10.
10. Bozin, B., Mimica-Dukic, N., Samojlik, I., & Jovin, E. 2007. Antimicrobial and antioxidant properties of rosemary and sage (Rosmarinus officinalis L. and Salvia officinalis L).
11. Buchanan, R. L., L. G. M. Gorris, M. M. Hayman, T. C. Jackson, and R. C. Whiting. 2017. A review of Listeria monocytogenes: An update on outbreaks, virulence, dose-response, ecology, and risk assessments. Food Control 75:1–13.
12. Burt, S. A., Vlielader, R., Haagsman, H. P., & Veldhuizen, E. J. A. 2005. Increase in activity of essential oil components carvacrol and thymol against Escherichia coli O157:H7 by addition of food stabilizers. Journal of Food Protection, 68, 919–926.
13. Chouhan, S., K. Sharma, and S. Guleria. 2017. Antimicrobial activity of some essential oils—present status and future perspectives. Medicines 4:58.
14. Chouliara, E., Karatapanis, A., Savvaidis, I. N., & Kontominas, M. G. 2007. Combined effect of oregano essential oil and modified atmosphere packaging on shelf-life extension of fresh chicken breast meat stored at 4°C. Food Microb, 24, 607–617.
15. Clemente, I., M. Aznar, F. Silva, and C. Ner_ın. 2016. Antimicrobial properties and mode of action of mustard and cinnamon essential oils and their combination against foodborne bacteria. Innovative Food Science & Emerging Technologies 36:26–33
16. Clemente, I., M. Aznar, F. Silva, and C. Ner_ın. 2016. Antimicrobial properties and mode of action of mustard and cinnamon essential oils and their combination against foodborne bacteria. Innovative Food Science & Emerging Technologies 36:26–33.
17. Dave, D., & Ghaly, A. E. 2011. Meat spoilage mechanisms and preservation techniques: A critical review. American Journal of Agri and Bio Sciences, 6(4), 486-510.
18. Dave, D., and Ghaly, A. E. 2011. Meat spoilage mechanisms and preservation techniques: A critical review. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 6(4), 486-510.
19. De Oliveira, T.L.C., de Araújo Soares, R., Ramos, E.M., das Graças Cardoso, M., Alves, E., Piccoli, R.H., 2011. Antimicrobial activity of Satureja montana L. essential oil against Clostridium perfringens type A inoculated in mortadella-type sausages formulated with different levels of sodium nitrite. Int. J. Food Microbiol. 144, 546–555.
20. Demirok Soncua, E., N, Özdemira., B, Arslana., S, Küçükkayaa., A, Soyera. 2020. Contribution of surface application of chitosan–thyme and chitosan–rosemary essential oils to the volatile composition, microbial profile, and physicochemical and sensory quality of dry-fermented sausages during storage. Meat Science 166 – 108127.
21. Duze, S. T., M. Marimani, and M. Patel. 2021. Tolerance of Listeria monocytogenes to biocides used in food processing environments. Food Microb 97:103758.
22. Dzudie, T., Kouebou, C. P., Essia-Ngang, J. J., & Mbofung, C. M. F. 2004. Lipid sources. and essential oils effects on quality and stability of beef patties. Journal of Food. Engineering, 65, 67–72.
23. Fadil, M., K. Fikri-Benbrahim, S. Rachiq, B. Ihssane, S. Lebrazi, M. Chraibi, T. Haloui, and A. Farah. 2018. Combined treatment of Thymus vulgaris L., Rosmarinus officinalis L. and Myrtus communis L. essential oils against Salmonella typhimurium: Optimization of antibacterial activity by mixture design methodology. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 126:211–20.
24. Fratianni, F., Martino, L. D., Melone, A., Feo, V. D., Coppola, R., & Nazzaro, F. 2010. Preservation of chicken breast meat treated with thyme and balm essential oils. Journal. of Food Science, 75(8), 528–535.
25. Ghanbarian, G., Jafari, E., Bahmanzadegan, A. 2017. Essential Oil Composition of Aerial Parts of Ziziphora clinopodioides Lam. from Western of Shiraz, Iran. Anal. Chem. Lett. 7, 383–388.
26. Giacometti, J., Bursać Kovačević, D., Putnik, P., Gabrić, D., Biluńić, T., Kreńić, G., Stulić, V., Barba, F.J., Chemat, F., Barbosa-Cánovas, G., Reņek Jambrak, A. 2018. Extraction of bioactive compounds and essential oils from mediterranean herbs by conventional and green innovative techniques: A review. Food Res. Int. 113, 245–262.
27. Gille D, Schmid A.2015. Vitamin B12 in meat and dairy products. Nutr Re. 1;73(2):106–15
28. Gupta, A.D., Bansal, V.K., Babu, V., Maithil, N., 2013. Chemistry, antioxidant and Antimicrobial potential of nutmeg (Myristica fragrans Houtt). J. Genet. Eng. Biotechnol. 11, 25–31.
29. Hossain, F., P. Follett, K. Dang Vu, M. Harich, S. Salmieri, and M. Lacroix. 2016. Evidence for synergistic activity of plant-derived essential oils against fungal pathogens of food. Food Microbiology 53 (Pt B):24–30.
30. Hyldgaard, M., T. Mygind, and R. Meyer. 2012. Essential oils in food preservation: Mode of action, synergies, and interactions with food matrix components. Frontiers in Microbiology 3:12.
31. Jayasena, D. D., and C. Jo. 2013. Essential oils as potential antimicrobial agents in meat and meat products: A review. Trends in Food Science & Technology 34 (2):96–108.
32. Jayasena, D. D., and C. Jo. 2014. Potential application of essential oils as natural antioxidants in meat and meat products: A review. Food Reviews International 30 (1):71–90.
33. Jayasena, D.D., Jo, C., 2013. Essential oils as potential antimicrobial agents in meat and meat products: A review. Trends Food Sci. Technol. 34, 96–108.
34. Ji, J., S, Shankar., F, Royon., S, Salmieri., M, Lacroix. 2023. Essential oils as natural antimicrobials applied in meat and meat products—a review. Food Science and Nutrition. DOI: 10.1080/10408398.2021.1957766.
35. Kalogianni, A. I., T. Lazou, I. Bossis, and A. I. Gelasakis. 2020. Natural phenolic compounds for the control of oxidation. Bacterial Spoilage and Foodborne Pathogens in Meat Foods 9:794.
36. Kamkar, A., E. Molaee-Aghaee, A. Khanjari, A. Akhondzadeh-Basti, B. Noudoost, N. Shariatifar, M. Alizadeh Sani, and M. Soleimani. 2021. Nanocomposite active packaging based on chitosan biopolymer loaded with nano-liposomal essential oil: Its characterizations and effects on microbial, and chemical properties of refrigerated chicken breast fillet. International Journal of Food Microb 342:109071
37. Li, H., X. Sun, X. Liao, and M. G€anzle. 2020. Control of pathogenic and spoilage bacteria in meat and meat products by high pressure: Challenges and future perspectives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 19 (6):3476–500.
38. Nikkhah, M., M. Hashemi, M. B. Habibi Najafi, and R. Farhoosh. 2017. Synergistic effects of some essential oils against fungal spoilage on pear fruit. International Journal of Food Microbiology 257:285–94.
39. Niyonzima, E., M. P. Ongol, A. Kimonyo, and M. Sindic. 2015. Risk factors and control measures for bacterial contamination in the bovine meat chain: A review on Salmonella and pathogenic E. coli. Journal of Food Research 4 (5):98–121.
40. Oumzil, H., Ghoulami, S., Rhajaoui, M., Ilidrissi, A., Fkih-Tetouani, S., Faid, M., Benjouad, A., 2002. Antibacterial and antifungal activity of essential oils of Mentha suaveolens. Phyther. Res. 16, 727–731
41. Pabast, M ., N Shariatifar ., S, Beikzadeh ., G,Jahed. 2018. Effects of chitosan coatings incorporating with free or nanoencapsulated Satureja plant essential oil on quality characteristics of lamb meat. Food Control 91 - 185e192.
42. Pabast, M., Shariatifar, N., Beikzadeh, S., Jahed, G., 2018. Effects of chitosan coatings incorporating with free or nano-encapsulated Satureja plant essential oil on quality characteristics of lamb meat. Food Control 91, 185–192.
43. Pateiro, M., F. J. Barba, R. Dom_ınguez, A. S. Sant’Ana, A. Mousavi Khaneghah, M. Gavahian, B. G_omez, and J. M. Lorenzo. 2018. Essential oils as natural additives to prevent oxidation reactions in meat and meat products: A review. Food Research Int . 113:156–66..
44. Pateiro, M., F. J. Barba, R. Dom_ınguez, A. S. Sant’Ana, A. Mousavi Khaneghah, M. Gavahian, B. G_omez, and J. M. Lorenzo. 2018. Essential oils as natural additives to prevent oxidation reactions in meat and meat products: A review. Food Research International (Ottawa, ON) 113:156–66.
45. Pateiro, M., P. E. S. Munekata, A. S. Sant’Ana, R. Dom_ınguez, D. Rodr_ıguez-L_azaro, and J. M. Lorenzo. 2021. Application of essential oils as antimicrobial agents against spoilage and pathogenic microorganisms in meat products. International Journal of Food Microbiology 337:108966.
46. Pavli, F., A. A. Argyri., P, Skandamis., G.J, Nychas., C, Tassou and N, Chorianopoulos. 2019. Antimicrobial Activity of Oregano Essential Oil Incorporated in Sodium Alginate Edible Films: Control of Listeria monocytogenes and Spoilage in Ham Slices Treated with High Pressure Processing. Materials-12, 3726; doi:10.3390/ma12223726.
47. Ponnampalam, E. N., A. E. D. Bekhit, H. Bruce, N. D. Scollan, V. Muchenje, P. Silva, and J. L. Jacobs. 2019. Chapter 2 – Production strategies and processing systems of meat, Cambridge, Massachusetts: Academic Press. 17–44.
48. Rehman, A., S. M. Jafari, R. M. Aadil, E. Assadpour, M. A. Randhawa, and S. Mahmood. 2020. Development of active food packaging via incorporation of biopolymeric nanocarriers containing essential oils. Trends in Food Science & Technology 101:106–21.
49. Requena, R., M. Vargas, and A. Chiralt. 2019. Study of the potential synergistic antibacterial activity of essential oil components using the thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT) assay. LWT 101: 183–90.
50. Roldán LP, Díaz GJ, Duringer JM. 2010. Composition and antibacterial activity of essential oils obtained from plants of the Lamiaceae family against pathogenic and beneficial bacteria. Rev Colom Cienc Pecua. 23; 2256-2958.
51. Russo, F., D. Ercolini, G. Mauriello, and F. Villani. 2006. Behaviour of Brochothrix thermosphacta in presence of other meat spoilage microbial groups. Food Microb 23 (8):797–802.
52. Sabahi, S., A, Abbasi., S, Ali Mortazavi. 2022. Characterization of cinnamon essential oil and its application in Malva sylvestris seed mucilage edible coating to the enhancement of the microbiological, physicochemical and sensory properties of lamb meat during storage. Society for Applied Microbiology. DOI: 10.1111/jam.15578.
53. Sadek Ali a ,Md., M, Haq .,V, Chandra Roy ., T. C. Ho ., J.S, Park a., J.M Han ., B. S Chun. 2023. Development of fish gelatin/carrageenan/zein bio-nanocomposite active-films incorporated with turmeric essential oil and their application in chicken meat preservation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. Volume 226. doi.org/10.1016/j.colsurfb.2023.113320.
54. Sadek Ali, Md., M, Haq., V, Chandra Roy., T, Cong Ho., J.S, Park., J.M, Han., B.S, Chun. 2023. Development of fish gelatin/carrageenan/zein bio-nanocomposite active-films incorporated with turmeric essential oil and their application in chicken meat preservation. Volume 226, June 2023, 113320.
55. Saffari Samani,E ., H, Jooyandeh., B, Alizadeh Behbahani. 2022. Shelf‐life extension of buffalo meat using Farsi gum edible coating containing Shirazi thyme essential oil. Wiley. DOI: 10.1002/fsn3.2737.
56. Sayadi M., S, Amiri ., M, Radi .2021. Active packaging nanocomposite gelatin-based films as a carrier of nano TiO2 and cumin essential oil: the effect on quality parameters of fresh chicken. Journal of Food Measurement and Characterization. 16, p420–430.
57. Sayadi, M., A, Mojaddar Langroodi., S, Amiri., M, Radi. 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. Wiley. DOI: 10.1002/fsn3.2724.
58. Sojic, B., B. Pavli_c, Z. Zekovi_c, V. Tomovi_c, P. Ikoni_c, S. Koci_c- Tanackov, and N. D_zini_c. 2018. The effect of essential oil and extract from sage (Salvia officinalis L.) herbal dust (food industry by-product) on the oxidative and microbiological stability of fresh pork sausages. LWT 89:749–55.
59. Solomakos, N., Govaris, A., Koidis, P., & Botsoglou, N. 2008. The antimicrobial effect of thyme essential oil, nisin and their combination against Escherichia coli O157:H7 in minced beef during refrigerated storage. Meat Science, 80, 159–166.
60. Tajik, H., Farhangfar, A., Moradi, M., Razavi Rohani, S.M., 2014. Effectiveness of clove essential oil and grape seed extract combination on microbial and lipid oxidation characteristics of raw buffalo patty during storage at abuse refrigeration temperature. J. Food Process. Preserv. 38, 31–38.
61. Takma, D.K., F Korel. 2023. Active packaging films as a carrier of black cumin essential oil: Development and effect on quality and shelf-life of chicken breast meat. Food Packaging and Shelf Life. Volume 19, P 210-217.
62. Talebi ,F., A, Misaghi., A, Khanjari., A, Kamkar,, H, Gandomi. 2018. Incorporation of spice essential oils into poly-lactic acid film matrix with the aim of extending microbiological and sensorial shelf life of ground beef. LWT - Food Science and Technology 96 - 482–490.
63. Tanavar, H., H, Barzegar., B, Alizadeh Behbahani .,M. A, Mehrnia. 2021 . Investigation of the chemical properties of Mentha pulegium essential oil and its application in Ocimum basilicum seed mucilage edible coating for extending the quality and shelf life of veal stored in refrigerator (4°C). DOI: 10.1002/fsn3.2522. Wiley p 5600- 5615.
64. Torab, M., Basti, A.A., Khanjari, A., 2017. Effect of free and nanoencapsulated forms of Zataria multiflora boiss. Essential oil on some microbial and chemical properties of beef burger. Carpathian J. Food Sci. Technol. 9, 93–102.
65. Van de Vel, E., I. Sampers, and K. Raes. 2019. A review on influencing factors on the minimum inhibitory concentration of essential oils. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 59 (3):357–78.
66. Varghese, S. A., S. Siengchin, and J. Parameswaranpillai. 2020. Essential oils as antimicrobial agents in biopolymer-based food packaging – A comprehensive review. Food Bioscience 38:100785.
67. Wang, D., Y, Dong., X, Chena., Y, Liua., J, Wang., X, Wanga., C, Wang .H, Song. 2020. Incorporation of apricot (Prunus armeniaca) kernel essential oil into chitosan films displaying antimicrobial effect against Listeria monocytogenes and improving quality indices of spiced beef. International Journal of Biological Macromolecules 162. 838–844.
68. Wińska, K., Mączka, W., Łyczko, J., Grabarczyk, M., Czubaszek, A., Szumny, A. 2019. Essential Oils as Antimicrobial Agents—Myth or Real Alternative. Molecules 24, 2130.
69. Wood JD.2017. Meat Composition and Nutritional Value. Lawrie’s Meat Science: Eighth Edition. p. 635–59.
70. Xavier L. O., W, Gustavo Sganzerla., G, Bachega Rosa., C, Gonçalves da Rosa., L, Agostinetto, A, Paula de Lima Veeck., L, Czermainski Bretanha., G, Amadeu Micke., M. D, Costa., F, Cleber Bertoldi., P, Luiz Manique Barreto., M, Ramos Nunes. 2021. Chitosan packaging functionalized with Cinnamodendron dinisii essential oil loaded zein: A proposal for meat conservation. International Journal of Biological Macromolecules 169. 183–193.
71. Xiong, Y., S, Li., R, Dorothy Warner., Z, Fang. 2020. Effect of oregano essential oil and resveratrol nanoemulsion loaded pectin edible coating on the preservation of pork loin in modified atmosphere packaging. Food Control 114 - 107226.
72. Zadravec, M., N. Vah_ci_c, D. Brni_c, K. Markov, J. Frece, R. Beck, T. Le_si_c, and J. Pleadin. 2020. A study of surface moulds and mycotoxins in Croatian traditional dry-cured meat products. International Journal of Food Microb 317:108459.
73. Zhang, B., Y, Liu., H, Peng., Y, Lin., K, Cai. 2023. Effects of ginger essential oil on physicochemical and structural properties of agar‑sodium alginate bilayer film and its application to beef refrigeration. V198, April 2023, 109051.
74. Zhang, H., X, Li., H, Kang. 2019. Chitosan coatings incorporated with free or nano-encapsulated Paulownia Tomentosa essential oil to improve shelf-life of ready-to-cook pork chops. LWT - Food Science and Technology 116 – 108580.
75. Zhang, Y.P., X, Wang., Y, Shen., K, Thakur., J.G, Zhang., F, Hu., Z.J, Wei. 2021. Preparation and Characterization of Bio-Nanocomposites Film of Chitosan and Montmorillonite Incorporated with Ginger Essential Oil and Its Application in Chilled Beef Preservation. 10, 796. https://doi.org/10.3390/antibiotics10070796.
76. Zhou, G. H., Xu, X. L., & Liu, Y. 2010. Preservation technologies for fresh meat-A review. Meat Science,86, 119-128.
A review on the use of Essential oils as natural antimicrobial agents in meat and meat products
Antimicrobial effect of plant essential oils in meat and meat products
Abstract
With the increase in the amount of food production, the need for maintenance is felt in order to deliver healthy and high-quality food to consumers. Today, extensive research has been done in relation to the use of natural antimicrobial compounds to deal with pathogens of food origin, and it has been determined that these compounds are a suitable alternative to chemical antimicrobial compounds. Plant essential oils have good antimicrobial properties due to the presence of polyphenolic compounds. Meat is the main source of protein of animal origin, which is considered one of the most perishable foods due to its abundant nutrients. Nowadays, the use of food coatings containing natural antimicrobial and antioxidant agents, including plant essential oils, is one of the new methods of preservation, which has a good potential to prevent pathogenic microorganisms and also increase the shelf life. They have the shelf life of meat products and are able to increase the shelf life and preserve the natural appearance of meat and meat products. It is interesting to note that active films containing essential oils provide an environmentally friendly solution in the meat industry. In general, active food packaging has shown a suitable technology for improving meat quality and reducing waste in the food industry. This study was conducted with the aim of investigating the antimicrobial effects of different plant essential oils and their synergistic effects in meat preservation.
Keywords: antimicrobial packaging, essential oils, bioactive compounds, natural preservatives, meat.
