اثر ضدمیکروبی نانوکامپوزیت های نقره و مس تولید شده به روش اکستروژن بر باکتری‌های اشرشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس

نویسندگان
آرمین آذری 1
امیرعلی انوار 2
حامد اهری 3
انوشه شریفان 3
عباسعلی مطلبی 4
1 دکتری تخصصی بهداشت مواد غذایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران،ایران
2 دانشیار، گروه کنترل کیفی و بهداشت مواد غذایی، دانشکده علوم تخصصی دامپزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
3 دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
4 استاد گروه بهداشت مواد غذایی دانشکده دامپزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران،ایران
10.22034/FSCT.19.126.193
چکیده
مهم­ترین کاربرد فناوری نانو در صنایع مواد غذایی، تولید بسته بندی فعال با خاصیت ضد میکروبی، بسته­بندی با خواص مکانیکی ویژه از نظر تبادل گاز و حرارت و نانوسنسورها در بسته­بندی هوشمند است. این مطالعه بر آن بوده است تا به مطالعه اثر ضدمیکروبی نانوکامپوزیت­های نقره و مس تولید شده به روش اکستروژن بر باکتری های اشرشیا­کلی و استافیلوکوکوس اورئوس بپردازد. به­ طوری که نانوکامپوزیت­های محتوی نانو ذرات نقره و مس در درصدهای 1، 3، 5 و 7 درصد با روش اکستروژن تولید شدند و تحت آنالیزهای نانومتریک (SEM, TEM, XRD, EDS) قرار گرفتند. سپس آزمون ضد­میکروبی نانوکامپوزیت­ها با روش انتشار از دیسک برای اندازه­گیری هاله عدم رشد در محیط کشت با سویه های تجاری باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیاکلی انجام شد. داده­ ها نشان داد که سایز نانوذرات مس و نقره در محدوده ی 20 تا 50 نانومتر قرار داشت و پراکندگی نانوذرات در سطح نانوکامپوزیت­ها به صورت یکنواخت بود و خلوص بالایی داشتند. آزمون ضد میکروبی نانوکامپوزیت­ها نشان داد که با افزایش درصد نانوذرات میزان قطر هاله ممانعت از رشد نانوکامپوزیت­ها به طور معنی­داری افزایش یافت و میزان ممانعت از رشد نانوذرات نقره نسبت به مس بیشتر بود (05/0p≤). باکتری استافیلوکوکوس اورئوس در مقایسه با اشرشیاکلی حساسیت بیشتری به نانوذرات مس و نقره نشان داد (05/0p≤). نتایج تحقیق حاضر نشان داد که نانوکامپوزیت ­های نقره و مس با خاصیت ضد میکروبی بالا می ­توانند جهت بسته ­بندی فعال با خاصیت ضد­میکروبی در صنایع بسته ­بندی بهداشتی و مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند.
کلیدواژه‌ها
اکستروژن
خاصیت ضد میکروبی
نانوکامپوزیت
نانوذرات مس
نانوذرات نقره

موضوعات

عنوان مقاله English

Antimicrobial effect of Ag-Cu nanocomposites produced via extrusion method on Escherichia coli and Staphylococcus aureus

نویسندگان English

armin azari 1
Amirali Amiralianvar 2
hamed ahari 3
anousheh sharifan 3
abbasali motallebi 4
1 Department of Food Hygiene, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Quality Control and Food Hygiene, Faculty of Veterinary Sciences, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
3 Department of Food Science and Technology, Science and Research Branch, Islamic AzadUniversity, Tehran, Iran
4 Department of Food Hygiene, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

The most important application of nanotechnology in the food industry is the production of active packaging with antimicrobial properties, packaging with special mechanical properties in terms of gas and heat exchange and nanosensors in intelligent packaging. The aim of this study was to investigate the antimicrobial effect of silver and copper nanocomposites on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Nanocomposites containing silver and copper nanoparticles in 1, 3, 5 and 7% percentages were produced by extrusion method and were subjected to nanometric analysis. Then, the antimicrobial test of nanocomposites was performed on commercial strains of Staphylococcus aureus and Escherichia coli by measuring the inhibition of growth in the culture medium. The data showed that the size of copper and silver nanoparticles was in the range of 20 to 50 nm and the dispersion of nanoparticles on the surface of nanocomposites was uniform with high purity. Antimicrobial test of nanocomposites showed that with increasing the percentage of nanoparticles, the diameter of the growth inhibition of nanocomposites increased significantly and the rate of inhibition of growth of silver nanoparticles was higher than copper (p≤0.05). Staphylococcus aureus was more sensitive to copper and silver nanoparticles than Escherichia coli (p≤0.05). The results of the present study showed that silver and copper nanocomposites with high antimicrobial properties can be used for food packaging.

کلیدواژه‌ها English

Antimicrobial properties
Extrusion
Nanocomposite
Silver and Copper nanoparticles
[1] Fu S, Sun Z, Huang P, Li Y, Hu N. Some basic aspects of polymer nanocomposites: A critical review. Nano Materials Science. 2019;1(1):2-30.
[2] Sharma R, Jafari SM, Sharma S. Antimicrobial bio-nanocomposites and their potential applications in food packaging. Food Control. 2020;112:107086.
[3] Zahran M, Marei AH. Innovative natural polymer metal nanocomposites and their antimicrobial activity. Int J Biol Macromol. 2019;136:586-96.
[4] Zare EN, Makvandi P, Borzacchiello A, Tay FR, Ashtari B, Padil VV. Antimicrobial gum bio-based nanocomposites and their industrial and biomedical applications. Chemical Communications. 2019;55(99):14871-85.
[5] Youssef AM, El-Naggar ME, Malhat FM, El Sharkawi HM. Efficient removal of pesticides and heavy metals from wastewater and the antimicrobial activity of f-MWCNTs/PVA nanocomposite film. Journal of Cleaner Production. 2019;206:315-25.
[6] Sanes J, Sánchez C, Pamies R, Avilés M-D, Bermúdez M-D. Extrusion of polymer nanocomposites with graphene and graphene derivative nanofillers: An overview of recent developments. Materials. 2020;13(3):549.
[7] Roy A, Joshi M, Butola B, Ghosh S. Evaluation of biological and cytocompatible properties in nano silver-clay based polyethylene nanocomposites. J Hazard Mater. 2020;384:121309.
[8] Ahmed J, Mulla M, Arfat YA, Bher A, Jacob H, Auras R. Compression molded LLDPE films loaded with bimetallic (Ag-Cu) nanoparticles and cinnamon essential oil for chicken meat packaging applications. LWT. 2018;93:329-38.
[9]Aisida SO, Ugwu K, Akpa PA, Nwanya AC, Nwankwo U, Botha SS, et al. Biosynthesis of silver nanoparticles using bitter leave (Veronica amygdalina) for antibacterial activities. Surfaces and Interfaces. 2019;17:100359.
[10] Barani S, Ahari H, Bazgir S. Increasing the shelf life of pikeperch (Sander lucioperca) fillets affected by low-density polyethylene/Ag/TiO2 nanocomposites experimentally produced by sol-gel and melt-mixing methods. International journal of food properties. 2018;21(1):1923-36.
[11] Lotfi S, Ahari H, Sahraeyan R. The effect of silver nanocomposite packaging based on melt mixing and sol–gel methods on shelf life extension of fresh chicken stored at 4° C. J Food Saf. 2019;39(3):e12625.
[12] Beigmohammadi F, Peighambardoust SH, Hesari J, Peighambardoust SJ. Inhibition of coliform bacteria in ultra-filtrated cheese packed in nanocomposite films containing Cloisite30B-metal nanoparticles. Nutrition and Food Sciences Research. 2018;5(1):23-30.
[13] Azari A, Anvar SAA, Ahari H, Sharifan A, Motallebi Moghanjoghi A. Study on Nanosilver-TiO2 photocatalytic nanocomposite coating with extrusion technique for increasing shelf life of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus).
[14] Moradi S, Motallebi A, Anvar A, Ahari H, BEHESHTIHA SH, Rokni N, et al. Increasing the shelf life of Iranian caviar by nano silver packaging basis TIO2 and determination of residue by titration. 2015.
[15] Huang X, Shipps Jr GW, Cheng CC, Spacciapoli P, Zhang X, McCoy MA, et al. Discovery and hit-to-lead optimization of non-ATP competitive MK2 (MAPKAPK2) inhibitors. ACS Med Chem Lett. 2011;2(8):632-7.
[16] Zhou L, Lv S, He G, He Q, Shi B. EFFECT OF PE/AG2O NANO‐PACKAGING ON THE QUALITY OF APPLE SLICES. J Food Qual. 2011;34(3):171-6.
[17] Jang J, Lee J-M, Oh S-B, Choi Y, Jung H-S, Choi J. Development of Antibiofilm Nanocomposites: Ag/Cu Bimetallic Nanoparticles Synthesized on the Surface of Graphene Oxide Nanosheets. ACS Applied Materials & Interfaces. 2020;12(32):35826-34.
[18] Alavi M, Karimi N. Antiplanktonic, antibiofilm, antiswarming motility and antiquorum sensing activities of green synthesized Ag–TiO2, TiO2–Ag, Ag–Cu and Cu–Ag nanocomposites against multi-drug-resistant bacteria. Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology. 2018;46(sup3):S399-S413.
[19] Ravindran RE, Subha V, Ilangovan R. Silver nanoparticles blended PEG/PVA nanocomposites synthesis and characterization for food packaging. Arabian Journal of Chemistry. 2020 Jul 1;13(7):6056-60.