اثر نوع کیتوزان بر ویژگی های فیلم های زیست تخریب پذیر تولید شده از ژلاتین حاصل از پوست فیل ماهی (Huso huso)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، فراوری محصولات شیلاتی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار گروه فرآوری محصولات شیلاتی-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیی گرگان

چکیده

قابلیت تشکیل فیلم از ژلاتین و هم‌چنین کیتوزان موجب شده که به‌عنوان فیلم‌های خوراکی با خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب در صنعت بسته‌بندی و نگه‌داری مورد استفاده قرار گیرند. در این مطالعه اثر ترکیب کیتوزان‌های مختلف محلول در آب، محلول در اسید، الیگوساکارید با نسبت وزنی 50:50 با ژلاتین استخراج شده از پوست فیل ماهی پرورشی برای تولید فیلم مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی اثر نوع کیتوزان در ترکیب با ژلاتین استخراج شده از ضایعات پوست فیل ماهی پرورشی و خواص فیلم‌ها، آزمون­های فیزیکی، مکانیکی، نوری و طیف­سنجی مادون قرمز وآزمون سنجش تغییراتگرمایی-وزنی فیلم­های مربوطه انجام گرفت. در این تحقیق بالاترین میزان استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست به‌ترتیب در فیلم­های ژلاتین 100% و فیلم ژلاتین کیتوزان محلول در آب 50% بود. در فیلم­های ترکیبی با کیتوزان الیگوساکارید بالاترین و در فیلم­های ژلاتینی 100% کم‌ترین میزان رطوبت و حلالیت مشاهده شد. در نتایج مربوط به درصد تورم پذیری مشاهده شد که فیلم‌های (ژلاتین/کیتوزان محلول در اسید) حل شدند و در حالی که کم‌ترین درصد تورم پذیری را فیلم ژلاتینی 100% داشت. نتایج حاصل از بررسی نفوذپذیری به بخار آب فیلم­های تولیدی بیانگر این بود که فیلم­های ژلاتینی ترکیب شده با کیتوزان الیگوساکارید و محلول در اسید به‌ترتیب کم‌ترین و بیش‌ترین میزان نفوذ­پذیری نسبت به بخار آب را از خود نشان دادند. خواص­ نوری و شفافیت فیلم­ها به‌طور کلی اختلاف معنی­داری با یکدیگر نشان­دادند. نتایج حاصل از طیف سنجی مادون قرمز بیانگر این بود که فیلم ژلاتین/کیتوزان الیگوساکارید به‌دلیل فرایند تخریبی کم‌تر و باند جذبی قوی‌تر در ناحیه آمید1، خواص بهتری نسبت به سایر فیلم­ها دارد. هم‌چنین پایداری حرارتی و باقی­مانده وزنی فیلم­های ترکیبی از فیلم ژلاتین خالص بیش‌تر بود که این پدیده را می‌توان به اثر افزودن کیتوزان‌ها و حضور آن‌ها در ماتریکس فیلم‌ها مرتبط دانست.

چکیده تصویری

اثر نوع کیتوزان بر ویژگی های فیلم های زیست تخریب پذیر تولید شده از ژلاتین حاصل از پوست فیل ماهی (Huso huso)

تازه های تحقیق

  • استفاده موفقیت آمیز از پوست فیل ماهی خاویاری (Huso huso) در استخراج ژلاتین­ با توان تشکیل فیلم مناسب
  • تهیه فیلم­های خوراکی از ژلاتین استخراج شده از پوست ماهی خاویاری با خواص مکانیکی، مقاومت به آب و ممانعت از عبور بخار آب مطلوب.
  • تهیه فیلم­های کامپوزیتی از ژلاتین با سه نوع مختلف کیتوزان محلول در آب، محلول در اسید و کیتوزان الیگوساکارید با خواص کیفی مطلوب.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Chitosan Type on Biodegradable Films from Gelatin Extracted from Huso Huso Skin Patches and Their Specifications and Characteristics

نویسندگان [English]

  • Milad Zaferani Tabrizi 1
  • Seyed Mahdi Ojagh 2
  • Alireza Alishahi 3
  • Mohsen Kazemi 1
1 Ph. D student of Seafood Processing, Department of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Associate Professor, Department of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Associate Professor, Department of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Film forming capabilities of gelatin as well as chitosan have been used as edible films with suitable physical and mechanical properties in the packaging and food preserving industry. In this study, the effect of various chitosans (water-soluble, acid-soluble, oligosaccharide) was investigated with ratio of 50:50 chitosan-gelatin. The latter was extracted from farmed Huso huso skin. In order to evaluate the effect of chitosan kinds in combination with gelatin extracted from the fish, physical, mechanical experiments, and then optical and infrared spectroscopic tests, and thermal characteristics of the films were assessed. In this study, the highest tensile strength and elongation at break point was obtained in films containing 100% gelatin and 50-50% soluble chitosan and gelatin one, respectively. In the chitosan oligosaccharide film, the highest moisture and solubility was observed while in the pure gelatinous film the lowest amounts of them were portrayed. Regarding swelling rate results, all films (soluble in gelatin / chitosan) were dissolved, while the lowest percentage of swelling rate was found in the pure gelatinous film. The results of the water vapor permeability of the films showed that the gelatinous films combined with the acid-soluble and oligosaccharide chitosan showed the lowest and the highest permeability to water vapor, respectively. The optical properties and transparency of the films showed a significant difference. The results of the infrared spectroscopy indicated that the gelatin- chitosan oligosaccharide film due to the less breaking process and the stronger absorption of band in amide 1, demonstrated better properties. In addition, the thermal stability and the weighted remainder of the combined films were more than that of the pure gelatinous film, which can be attributed to the incorporation of chitosans in the film matrix.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined oral film
  • Gelatin
  • Chitosan
  • structure
  • thermal stability
[1] Rhim, J., Ng, P. (2007). Natural biopolymer-based nanocomposite films for packaging applications. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 47(4), 411-43.
[2]Ketnawa, S., Benjakul, S., Martínez-Alvarez, O., Rawdkuen, S. (2017). Fish skin gelatin hydrolysates produced by visceral peptidase and bovine trypsin: Bioactivity and stability. Food Chem., 215, 383-390.
[3] Mahjoorian, A., Mortazavi, S. A., Tavakolipour, H., Motamedzadegan, A., Askari, B. (2013). Rheological properties of skin gelatin of Beluga Sturgeon (Huso huso) from The Caspian Sea. Eur. J. Biol. Res., 4(7), 227-23.
[4] Sánchez-González, L., Cháfer, M., Chiralt, A., González-Martínez, C.(2010).Physical properties of edible chitosan films containing bergamot essential oil and their inhibitory action on Penicillium italicumCarbohyd polym., 82(2), 277-283.‏
[5]Aider, M., (2010), Chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry: Review, LWT-Food Sci. Technol., 43(6), 837-842.
[6] Abdollahi, M., Rezaei, M., Farzi, G.( 2012). A novel active bionanocomposite film incorporating rosemary essential oil and nanoclay into chitosan. J. Food Eng., 111(2), 343-350.‏
[7] Ojagh, S. M., Rezaei, M., Razavi, S. H. Hosseini, S. M. H., (2010), Development and evaluation of a novel biodegradable film made from chitosan and cinnamon essential oil with low affinity toward water, Food Chem.,122(1), 161-166
[8] Rui, L., Xie, M., Hu, B., Zhou, L., Yin, D., Zeng, X. (2017). A comparative study on chitosan/gelatin composite films with conjugated or incorporated gallic acid. Carbohyd Polym., 173, 473-481.
[9] Arora, A., Padua, G. (2009). Review: Nanocomposites in Food Packaging. Journal of Food Science, 75(1), 43 [8] Azeredo, H. 2009. Nanocomposites for food packaging applications. Food Res. Int., 42(9), 1240-1253
[10] Azeredo, H. (2009). Nanocomposites for food packaging applications. Food Res. Int., 42(9), 1240-1253.
[11] Kam, W. Y. J., Mirhosseini, H., Abas, F., Hussain, N., Hedayatnia, S., Chong, H. L. F. (2018). Antioxidant activity enhancement of biodegradable film as active packaging utilizing crude extract from durian leaf waste. Food Control., 90, 66-72
[12]ASTM. (2002). Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. Annual book of ASTM. Philadelphia, PA: American Society for Testing and Material., D 882-02.
[13]ASTM. (2010).Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials. Annual book of ASTM.  Philadelphia, PA: American Society for Testing and Materia., Designation: E96/E96. 730-739
[14] Lavorgna, M., Piscitelli, F., Mangiacapra, P., and Buonocore, G. G. (2010). Study of the combined effect of both clay and glycerol plasticizer on the properties of chitosan films. Carbohyd Polym., 82(2), 291-298.
[15] Hanani, Z. N., Roos, Y. H., Kerry, J. P. (2014). Use and application of gelatin as potential biodegradable packaging materials for food products. Int. J. Biol. Macromo., 71, 94-102.
[16]da Trindade Alfaro, A., Fonseca, G. G., Prentice-Hernández, C. (2013). Enhancement of functional properties of wami tilapia (Oreochromis urolepis hornorum)  skin  gelatin  at  different  pH  values.   Food
Bioprocess Tech., 6(8), 2118-2127.
[17] Srinivasa, P. C., Ramesh, M. N., Tharanathan, R. N. (2007). Effect of plasticizers and fatty acids on mechanical and permeability characteristics of chitosan films. Food Hydrocoll., 21(7), 1113-1122.
[18] Cussler, E., Hughes, S., Ward III, W., Aris, R. (1988). Barrier membranes. J. Membrane Sci., 38(2), 161-174.
[19] Ferreira, A. R., Torres, C. A., Freitas, F., Sevrin, C., Grandfils, C., Reis, M. A., Coelhoso, I. M. (2016). Development and characterization of bilayer films of FucoPol and chitosan. Carbohyd polym., 147, 8-15.
[20]Kerch, G., Zicans, J., Meri, R. M.. (2010). The effect of chitosan oligosaccharides on bread staling. J. Cereal Sci., 52(3), 491-495.
[21] Silva-Castro, I., Martín-Ramos, P., Matei, P. M., Fernandes-Correa, M., Hernández-Navarro, S., Martín-Gill, J. (2017). Eco‐Friendly Nanocomposites of Chitosan with Natural Extracts, Antimicrobial Agents, and Nanometals. Handbook of Composites from Renewable Materials, Nanocomposites: Advanced Applications., 8, 35.
[22] Qiao, C., Ma, X., Zhang, J., Yao, J. (2017). Molecular interactions in gelatin/chitosan composite films. Food Chem., 235, 45-50.
[23] Mohammadi, R., Mohammadifar, M. A., Rouhi, M., Kariminejad, M., Mortazavian, A. M., Sadeghi, E., Hasanvand, S. (2018). Physico-mechanical and structural properties of eggshell membrane gelatin-chitosan blend edible films. Int. J. Biol. Macromo., 107, 406-412.
[24] Gómez-Guillén, M. C., Giménez, B., López-Caballero, M. A., Montero, M. P.( 2011). Functional and bioactive properties of collagen and gelatin from alternative sources: A review. Food Hydrocoll., 25(8), 1813-1827.
[25] Atef, M., Rezaei, M., Behrooz, R., (2015), Characterization of physical, mechanical, and antibacterial properties of agar-cellulose bionanocomposite films incorporated with savory essential oil, Food Hydrocoll., 45, 150-157.
[26] Garcı́a, M. A., Pinotti, A., Martino, M. N. Zaritzky, N. E., (2004), Characterization of composite hydrocolloid films, Carbohyd Polym., 56(3), 339-345.
[27]Muyonga, J., Cole, C. G., Duodu, K. (2004). Fourier transform infrared(FTIR)spectroscopic study of acid soluble collagen and gelatin from skins and bones of young and adult Nile perch (Lates niloticus). Food Chem., 86, 325–332.
[28]Pereda, M., Ponce, A. G., Marcovich, N. E., Ruseckaite, R. A., Martucci, J. F. (2011). Chitosan–gelatin composites and bi-layer films with potential antimicrobial activity. Food Hydrocoll., 25, 1372–1381.