ارزیابی ویژگی‌های فیلم تقویت شده کیتوزان- صمغ گوار اصلاح شده حاوی عصاره رزماری به منظور کاربرد در بسته‌بندی فعال مواد غذایی

نویسندگان
لیلا یاوری معروفی 1
نسیم شهابی 2
مرجان قربانی 3
1 گروه صنایع غذایی، دانشکده تغذیه، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران
2 گروه بهداشت و کنترل کیفی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
3 مرکز تحقیقات تغذیه، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز، ایران
10.22034/FSCT.19.125.135
چکیده
بسته‌بندی اهمیت به‌سزایی در حفاظت، انبار کردن و حمل و نقل بهداشتی مواد غذایی و هم‌چنین مواد خام به ویژه در مقابل اکسیداسیون و فساد میکروبی دارد. دفن زباله‌های تجزیه ناپذیر ناشی از بسته‌بندی پلاستیکی مواد غذایی یکی از مهم‌ترین چالش‌های جهان می‌باشد که امروزه در جهت کاهش و رفع این مشکل، استفاده از بیوپلیمرهای طبیعی و تجزیه پذیر، شامل پلی‌ساکاریدها توصیه می‌شود. کیتوزان از جمله پلی‌ساکاریدهایی می‌باشد که در ساختار فیلم‌های خوراکی زیست تخریب پذیر استفاده می‌شود. محدودیت اصلی فیلم های مبتنی برکیتوزان خواص مکانیکی ضعیف، حلالیت بالا در آب و نفوذپذیری آن به بخار آب است. این مطالعه با هدف بهبود عملکرد فیزیکوشیمیایی فیلم‌های مبتنی بر کیتوزان انجام شد. فیلم‌های مبتنی بر کیتوزان با صمغ گوار دی‌آلدهیدی در نسبت‌های مختلف تهیه شدند. ظهور پیک در طول موج 1680 بر سانتی‌متر در طیف جذبی فیلم ترکیبی کیتوزان-گوار دی‌آلدهیدی، تشکیل پیوند کووالانسی (گروه آمیدی) بین عامل‌های آمین کیتوزان و عامل‌های آلدهیدی گوار دی‌آلدهیدی را تایید می‌کند. فیلم بهینه کیتوزان- گوار دی‌آلدهیدی (نسبت حجمی 2:1) در مقایسه با دیگر فیلم‌ها کم‌ترین حلالیت (25/0 ± 03/20 درصد)، کم‌ترین نفوذپذیری به بخار آب ( 10-10Ð 07/3 گرم.میلی‌متر/ میلی‌متر مربع.ساعت.پاسکال) و بیش‌ترین مقاومت کششی (06/1 ± 05/48 مگاپاسکال) را نشان داد. هم‌چنین افزودن 10 درصد عصاره‌ رزماری بزرگ‌ترین منطقه مهاری با قطر21/0 ± 55/20 میلی‌متر مربوط به استافیلوکوکوس اورئوس و 07/0 ± 75/12 میلی‌متر مربوط به اشریشیاکلی را نشان داد. نتایج نشان می‌دهد فیلم تولید شده حاوی رزماری می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای استفاده در بسته‌بندی فعال مواد غذایی در نظر گرفته شود.
کلیدواژه‌ها
فیلم کیتوزان
صمغ گوار اصلاح شده
عصاره رزماری
بسته بندی فعال
خواص مکانیکی

موضوعات

عنوان مقاله English

Properties Evaluation of Reinforced Chitosan-Modified Guar Gum Film Containing Rosemary Extract for Active Food Packaging

نویسندگان English

Leila Yavari Maroufi 1
Nasim Shahabi 2
Marjan Ghorbani 3
1 Department of Food Science and Technology, Faculty of Nutrition and Food Science, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran
2 Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medical, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
3 Nutrition Research Center, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran
چکیده English

Packaging is important for the protection, storage, and hygienic handling of food as well as raw materials, particularly against oxidation and microbial spoilage. Land filling of non-degradable waste caused by plastic packaging of food is one of the most major challenges in the world, which the use of natural and degradable biopolymers, including polysaccharides, is recommended to overcome this problem. Chitosan is a polysaccharide utilized in the structure of biodegradable edible films. The main limitation associated with chitosan-based films is poor mechanical properties, high water solubility, and water vapor permeability. The objective of this study was to improve the physicochemical performance of chitosan-based films. Chitosan-based films were prepared with guar dialdehyde in various blending ratios. The FTIR spectrum of composite film displayed a peak at 1683 cm-1 which approved the successful covalent interaction between the amino groups of chitosan and the aldehyde groups of guar dialdehyde. The optimal chitosan-dialdehyde guar gum film had the lowest solubility (20.03 %), lowest water vapor permeability (3.07 Ð 10-10 gmm / hmm2Pa), and the highest tensile strength (48.05 MPa) compared with other films. Moreover, the diameters of the inhibition zones for the films containing 10% rosemary extract against E. coli and S. aureus bacteria were 12.75 ± 0.07, and 20.55 ± 0.21 mm, respectively. Therefore, the results showed that the developed chitosan- guar dialdehyde film containing rosemary extract can be considered as a suitable alternative in an active fresh food packaging systems.

کلیدواژه‌ها English

Chitosan Film
Guar dialdehyde
Rosemary extract
Active packaging
Mechanical properties
[1] Tharanathan, R. N. (2003). Biodegradable films and composite coatings: past, present and future. Trends in food science & technology, 14(3), 71-78.
[2] Cazón, P., Velazquez, G., Ramírez, J. A., & Vázquez, M. (2017). Polysaccharide-based films and coatings for food packaging: A review. Food Hydrocolloids, 68, 136-148.
[3] Cazón, P., & Vázquez, M. (2020). Mechanical and barrier properties of chitosan combined with other components as food packaging film. Environmental Chemistry Letters, 18(2), 257-267.
[4] Hou, C., Gao, L., Wang, Z., Rao, W., Du, M., & Zhang, D. (2020). Mechanical properties, thermal stability, and solubility of sheep bone collagen–chitosan films. Journal of Food Process Engineering, 43(1), e13086.
[5] Sebti, I., Chollet, E., Degraeve, P., Noel, C., & Peyrol, E. (2007). Water sensitivity, antimicrobial, and physicochemical analyses of edible films based on HPMC and/or chitosan. Journal of agricultural and food chemistry, 55(3), 693-699.
[6] Xu, Y., Ren, X., & Hanna, M. A. (2006). Chitosan/clay nanocomposite film preparation and characterization. Journal of applied polymer science, 99(4), 1684-1691.
[7] Boanini, E., Rubini, K., Panzavolta, S., & Bigi, A. (2010). Chemico-physical characterization of gelatin films modified with oxidized alginate. Acta Biomaterialia, 6(2), 383-388.
[8] Mu, C., Guo, J., Li, X., Lin, W., & Li, D. (2012). Preparation and properties of dialdehyde carboxymethyl cellulose crosslinked gelatin edible films. Food Hydrocolloids, 27(1), 22-29.
[9] Guo, J., Ge, L., Li, X., Mu, C., & Li, D. (2014). Periodate oxidation of xanthan gum and its crosslinking effects on gelatin-based edible films. Food Hydrocolloids, 39, 243-250.
[10] Wang, L., Lin, L., Guo, Y., Long, J., Mu, R. J., & Pang, J. (2020). Enhanced functional properties of nanocomposite film incorporated with EGCG-loaded dialdehyde glucomannan/gelatin matrix for food packaging. Food Hydrocolloids, 108, 105863.
[11] Maroufi, L. Y., Ghorbani, M., & Tabibiazar, M. (2020). A gelatin-based film reinforced by covalent interaction with oxidized guar gum containing green tea extract as an active food packaging system. Food and Bioprocess Technology, 13(9), 1633-1644.
[12] Sionkowska, A., Michalska-Sionkowska, M., & Walczak, M. (2020). Preparation and characterization of collagen/hyaluronic acid/chitosan film crosslinked with dialdehyde starch. International journal of biological macromolecules, 149, 290-295.
[13] Ghorbani, M., Roshangar, L., & Rad, J. S. (2020). Development of reinforced chitosan/pectin scaffold by using the cellulose nanocrystals as nanofillers: An injectable hydrogel for tissue engineering. European Polymer Journal, 130, 109697.
[14] Maroufi, L. Y., & Ghorbani, M. (2021). Injectable chitosan-quince seed gum hydrogels encapsulated with curcumin loaded-halloysite nanotubes designed for tissue engineering application. International Journal of Biological Macromolecules, 177, 485-494.
[15] Thombare, N., Jha, U., Mishra, S., & Siddiqui, M. Z. (2016). Guar gum as a promising starting material for diverse applications: A review. International journal of biological macromolecules, 88, 361-372.
[16] Jancikova, S., Jamróz, E., Kulawik, P., Tkaczewska, J., & Dordevic, D. (2019). Furcellaran/gelatin hydrolysate/rosemary extract composite films as active and intelligent packaging materials. International journal of biological macromolecules, 131, 19-28.
[17] Ye, Y., Zhu, M., Miao, K., Li, X., Li, D., & Mu, C. (2017). Development of antimicrobial gelatin-based edible films by incorporation of trans-anethole/β-cyclodextrin inclusion complex. Food and bioprocess technology, 10(10), 1844-1853.
[18] Xu, J., Xia, R., Zheng, L., Yuan, T., & Sun, R. (2019). Plasticized hemicelluloses/chitosan-based edible films reinforced by cellulose nanofiber with enhanced mechanical properties. Carbohydrate polymers, 224, 115164.
[19] Shankar, S., Teng, X., Li, G., & Rhim, J. W. (2015). Preparation, characterization, and antimicrobial activity of gelatin/ZnO nanocomposite films. Food Hydrocolloids, 45, 264-271.
[20] Hosseini, S. F., Rezaei, M., Zandi, M., & Farahmandghavi, F. (2015). Fabrication of bio-nanocomposite films based on fish gelatin reinforced with chitosan nanoparticles. Food hydrocolloids, 44, 172-182.
[21] Deng, L., Li, X., Miao, K., Mao, X., Han, M., Li, D., ... & Ge, L. (2020). Development of disulfide bond crosslinked gelatin/ε-polylysine active edible film with antibacterial and antioxidant activities. Food and Bioprocess Technology, 13(4), 577-588.
[22] Ruiz-Navajas, Y., Viuda-Martos, M., Sendra, E., Perez-Alvarez, J. A., & Fernández-López, J. (2013). In vitro antibacterial and antioxidant properties of chitosan edible films incorporated with Thymus moroderi or Thymus piperella essential oils. Food Control, 30(2), 386-392.
[23] Mohajer, S., Rezaei, M., & Hosseini, S. F. (2017). Physico-chemical and microstructural properties of fish gelatin/agar bio-based blend films. Carbohydrate polymers, 157, 784-793.
[24] Tang, Y., Zhang, X., Zhao, R., Guo, D., & Zhang, J. (2018). Preparation and properties of chitosan/guar gum/nanocrystalline cellulose nanocomposite films. Carbohydrate polymers, 197, 128-136.
[25] Li, Z., Zheng, S., Sun, H., Xi, R., Sun, Y., Luo, D., ... & Shah, B. R. (2021). Structural characterization and antibacterial properties of konjac glucomannan/soluble green tea powder blend films for food packaging. Journal of Food Science and Technology, 1-10.
[26] Ngwabebhoh, F. A., Zandraa, O., Patwa, R., Saha, N., Capáková, Z., & Saha, P. (2021). Self-crosslinked chitosan/dialdehyde xanthan gum blended hypromellose hydrogel for the controlled delivery of ampicillin, minocycline and rifampicin. International Journal of Biological Macromolecules, 167, 1468-1478.
[27] Nguyen, T. T., Dao, U. T. T., Bui, Q. P. T., Bach, G. L., Thuc, C. H., & Thuc, H. H. (2020). Enhanced antimicrobial activities and physiochemical properties of edible film based on chitosan incorporated with Sonneratia caseolaris (L.) Engl. leaf extract. Progress in Organic Coatings, 140, 105487.