اثر فیلم‌های زیست‌تخریب‌پذیر بر پایه کیتوسان/پلی‌وینیل‌الکل/ژلاتین حاوی سینامالدهید در افزایش زمان ماندگاری فیله ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان (Oncorhynchus mykiss)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 دانشیار، گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

3 استاد، موسسه علوم و تکنولوژی مواد غذایی و تغذیه (ICTAN-CSIC)، مادرید، اسپانیا

چکیده

تحقیق حاضر به منظور بررسی مقایسه‌ای اثر افزودن سینامالدهید به دو شکل آزاد (6/1%، حجمی/حجمی) و نانوکپسوله‌شده (375/0%، وزنی/وزنی) بر خصوصیات فیلم‌ زیست تخریب‌پذیر بر پایه کیتوسان/پلی‌وینیل الکل/ژلاتین ماهی و در ادامه پتانسیل آن جهت افزایش زمان ماندگاری فیله‌ی تازه ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان (Oncorhynchus mykiss) در دمای یخچال (°C 4) صورت پذیرفت. نتایج نشان داد افزودن سینامالدهید به صورت آزاد و نانوکپسوله‌شده باعث افزایش نفوذپذیری به بخارآب (WVP) فیلم‌ها شده، همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تفاوت‌های قابل توجه در ریخت‌شناسی سطح بین فیلم‌ خالص و فیلم‌های حاوی سینامالدهید (آزاد و کپسوله‌شده) را آشکار نمود. در فاز دوم مطالعه حاضر، اثرات ضداکسیداسیونی/ضدمیکروبی فیلم‌های زیست‌تخریب‌پذیر تهیه‌شده جهت افزایش زمان ماندگاری فیله ماهی در چهار تیمار به ترتیب شامل شاهد (بدون پوشش) (Control)، نمونه پوشش داده شده با فیلم خالص (بدون سینامالدهید آزاد و نانوکپسوله‌شده) (CT)؛ فیله‌های پوشش داده شده با فیلم‌ حاوی 6/1% (حجمی/حجمی) سینامالدهید آزاد (FCCT)؛ و نمونه پوشش داده شده با فیلم‌ حاوی 375/0% (وزنی/وزنی) سینامالدهید نانوکپسوله‌شده (NCCT) مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به‌دست آمده، مقادیر تیوباربیتوریک اسید (TBA) فیله‌ها در تیمار FCCT به طور معنی‌داری کمتر از سایر تیمارها بود (05/0>p). آزمون رنگ-سنجی فیله‌ها نیز نشان داد که شاخص روشنایی (L*) از روز 12 نگهداری در تیمار FCCT کمتر از سایر تیمارها بوده است. همچنین، تیمار FCCT حاوی مقادیر کمتری از بار باکتریایی کل (TVC) و نیز باکتری‌های سرمادوست (PTC) در سراسر دوره نگهداری بود بطوریکه در روز 12 نگهداری به حد نهایی بار باکتریایی اجازه داده شده برای مصرف انسانی برسد. در مجموع، فیلم زیست‌تخریب‌پذیر حاوی سینامالدهید به عنوان یک نگهدارنده طبیعی می‌تواند جهت افزایش زمان ماندگاری فیله ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان استفاده شود.

چکیده تصویری

اثر فیلم‌های زیست‌تخریب‌پذیر بر پایه کیتوسان/پلی‌وینیل‌الکل/ژلاتین حاوی سینامالدهید در افزایش زمان ماندگاری فیله ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان (Oncorhynchus mykiss)

تازه های تحقیق

  • فیلم­های زیست تخریب­پذیر بر پایه کیتوسان/پلی وینیل­الکل/ژلاتین ماهی حاوی سینامالدهید آزاد و نانوکپسوله­شده تهیه گردید.
  • فیله ماهی قزل­آلای رنگین­کمان با فیلم­های فعال توسعه داده شده پوشش و در دمای یخچال نگهداری شد.
  • فیلم­های حاوی سینامالدهید آزاد بطور موثری مقادیر تیوباربیتوریک اسید (TBA) و pH را کاهش دادند.
  • فیلم­های فعال موجب تاخیر رشد میکروبی در فیله ماهی طی دوره نگهداری شدند.
  • سینامالدهید آزاد اضافه­شده در بستر فیلم در حفظ شاخص­های کیفی فیله ماهی موثرتر عمل نمود.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of biodegradable films based on chitosan/polyvinyl alcohol/fish gelatin incorporated with cinnamaldehyde on shelf-life extension of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) fillets

نویسندگان [English]

  • Jaber Ghaderi 1
  • Seyed Fakhreddin Hosseini 2
  • Maria Carmen Gómez-Guillén 3
1 Former M.Sc. Student, Department of Seafood Processing, Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
2 Department of Seafood Processing, Faculty of Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
3 Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN, CSIC), Calle José Antonio Novais, 10, 28040 Madrid, Spain
چکیده [English]

The present study was conducted to compare the effect of adding cinamaldehyde in two forms i.e. free 1.6% v/v and nanoencapsulated 0.375% w/w on the properties of biodegradable film based on chitosan/polyvinyl alcohol/fish gelatin, and then it’s potential on shelf-life extension of chilled rainbow trout Oncorhynchus mykiss fillets at cold temperature. The results showed that the addition of free and nanoencapsulated cinnamaldehyde contributes to the increase of water vapor permeability WVP, as well as scanning electron microscopy SEM images revealed remarkable differences in the surface morphology between pure films and films containing free and encapsulated cinemaldehyde. In the second phase of the present study, the antioxidant/antimicrobial effects of the developed biodegradable films to increase the shelf-life of fish fillets in four treatments include Control i.e. without coating, samples coated with pure film i.e. without free and nanoencapsulated cinnamaldehyde CT; fillets coated with film containing 1.6% v/v free cinnamaldehyde FCCT; and the samples coated with a film containing 0.375% w/w nanoencapsulated cinnamaldehyde NCCT was investigated. Based on the results, the thiobarbituric acid levels in FCCT treatment were significantly lower than other treatments (p<0.05). The colorimetric test of fillets also showed that the luminosity index L* was lower than the other treatments from day 12 in FCCT treatment. The FCCT treatment showed also lower values of total viable TVC and psychrophilic bacteria PTC counts, reaching the maximum limit allowed for the human consumption only on the 12th day of storage. So, biodegradable films containing the cinnamaldehyde as a natural biopreservative might be used to extend the trout shelf-life.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodegradable packaging
  • Cinnamaldehyde
  • Rainbow trout
  • Bacterial counts
  • Shelf-life
[1] FDA/CFSAN. (2008). Foodborne pathogenic Microorganisms and Natural Toxins Handbook, Washington, DC, US Food and Drug Administration, Center for Food Safety and Applied Nutrition, available at: www.cfsan.fda.gov/~mow/intro.html, accessed November, 2008.
[2] Makwana, S., Choudhary, R., Dogra, N., Kohli, P., Haddock, J. (2014). Nanoencapsulation and immobilization of cinnamaldehyde for developing antimicrobial food packaging material. LWT-Food Sci. Technol., 57(2), 470-476.
[3] Pietrasik, Z., Dhanda, J. S., Shand, P. J., Pegg, R. B. (2006). Influence of injection, packaging, and storage conditions on the quality of beef and bison steaks. J. Food Sci.,71, 110-118.
[4] Günlü, A. Koyun, E. (2013). Effects of vacuum packaging and wrapping with chitosan-based edible film on the extension of the shelf life of sea bass (Dicentrarchus labrax) fillets in cold storage (4 C).Food Bioprocess Tech, 6(7), 1713-1719.
[5] Qiu, K., & Netravali, A. N. (2012). Fabrication and characterization of biodegradable composites based on microfibrillated cellulose and polyvinyl alcohol. Compos Sci Technol., 72(13), 1588-1594.
[6] Hosseini, S. F., Rezaei, M., Zandi, M., & Ghavi, F. F. (2013). Preparation and functional properties of fish gelatin–chitosan blend edible films. Food Chem., 136(3-4), 1490-1495.
[7] Dammak, I., Bittante, A. M. Q. B., Lourenço, R. V., & do Amaral Sobral, P. J. (2017). Properties of gelatin-based films incorporated with chitosan-coated microparticles charged with rutin. Int. J. Biol. Macromol., 101, 643-652.
[8] Kanatt, S. R., Rao, M. S., Chawla, S. P., & Sharma, A. (2012). Active chitosan-polyvinyl alcohol films with natural extracts. Food Hydrocoll., 29(2), 290-297.
[9] Limpan, N., Prodpran, T., Benjakul, S., & Prasarpran, S. (2010). Properties of biodegradable blend films based on fish myofibrillar protein and polyvinyl alcohol as influenced by blend composition and pH level. J. Food Eng., 100(1), 85-92.
[10] Wen, P., Zhu, D. H., Wu, H., Zong, M. H., Jing, Y. R. Han, S. Y. (2016). Encapsulation of cinnamon essential oil in electrospun nanofibrous film for active food packaging. Food Control, 59, 366-376.
[11] Ojagh, S. M., Rezaei, M., Razavi, S. H. Hosseini, S. M. H. (2010). Effect of chitosan coatings enriched with cinnamon oil on the quality of refrigerated rainbow trout. Food Chem.,120(1), 193-198.
[12] Jouki, M., Yazdi, F. T., Mortazavi, S. A. Koocheki, A. (2014). Quince seed mucilage films incorporated with oregano essential oil: Physical, thermal, barrier, antioxidant and antibacterial properties. Food Hydrocoll., 36, 9-19.
[13] Hosseini, S. F., Zandi, M., Rezaei, M. Farahmandghavi, F. (2013). Two-step method for encapsulation of oregano essential oil in chitosan nanoparticles: preparation, characterization and in vitro release study. Carbohydr Polym.,95(1), 50-56.
[14] Antoniou, J., Liu, F., Majeed, H., Qi, J., Yokoyama, W. Zhong, F. (2015). Physicochemical and morphological properties of size-controlled chitosan-tripolyphosphate nanoparticles. Colloids Surf. A., 465, 137-146.
[15] Bonilla, J., Fortunati, E. L. E. N. A., Atarés, L., Chiralt, A. Kenny, J. M. (2014). Physical, structural and antimicrobial properties of poly vinyl alcohol-chitosan biodegradable films. Food Hydrocoll., 35, 463-470.
[16] ASTM. (2005). Standard test method for water vapor transmission of materials (E96-05). In Annual Book of ASTM Standards. American Society for Testing Materials, Philadelphia, PA.
[17] AOAC. (2005) .AOAC Official methods of analysis (16th ed.), Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC (2005).
[18] Natseba, A., Lwalinda, I., Kakura, E., Muyanja, C. K. Muyonga, J. H. (2005). Effect of pre-freezing icing duration on quality changes in frozen Nile perch (Lates niloticus). Food Res. Int., 38(4), 469-474.
[19] Schanda, J. (Ed.). (2007). Colorimetry: understanding the CIE system. John Wiley & Sons.
[20] Sallam, K. I. (2007). Antimicrobial and antioxidant effects of sodium acetate, sodium lactate, and sodium citrate in refrigerated sliced salmon. Food Control, 18(5), 566-575.
[21] 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.
[22] Gómez-Estaca, J., De Lacey, A. L., López-Caballero, M. E., Gómez-Guillén, M. C. Montero, P. (2010). Biodegradable gelatin-chitosan films incorporated with essential oils as antimicrobial agents for fish preservation. Food Microbiol., 27(7), 889-896.
[23] Burt, S. (2004). Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods-a review. ‎Int. J. Food Microbiol., 94(3), 223-253.
[24] Feyzioglu, G. C., Tornuk, F. (2016). Development of chitosan nanoparticles loaded with summer savory (Satureja hortensis L.) essential oil for antimicrobial and antioxidant delivery applications. LWT-Food Sci. Technol., 70, 104-110.
[25] Dashipour, A., Razavilar, V., Hosseini, H., Shojaee-Aliabadi, S., German, J. B., Ghanati, K., ... & Khaksar, R. (2015). Antioxidant and antimicrobial carboxymethyl cellulose films containing Zataria multiflora essential oil. Int. J. Biol. Macromol., 72, 606-613.
[26] Tongnuanchan, P., Benjakul, S., Prodpran, T. (2012). Properties and antioxidant activity of fish skin gelatin film incorporated with citrus essential oils. Food Chem., 134(3), 1571-1579.
[27] Sánchez-González, L., González-Martínez, C., Chiralt, A., Cháfer, M. (2010). Physical and antimicrobial properties of chitosan–tea tree essential oil composite films. J. Food Eng., 98(4), 443-452.
[28] Hosseini, S. F., Rezaei, M., Zandi, M., Farahmandghavi, F. (2015). Bio-based composite edible films containing Origanum vulgare L. essential oil. Ind Crops Prod., 67, 403-413.
[29] Ahmad, M., Benjakul, S., Prodpran, T., Agustini, T. W. (2012). Physico-mechanical and antimicrobial properties of gelatin film from the skin of unicorn leatherjacket incorporated with essential oils. Food Hydrocoll., 28, 189-199.
[30] Bonilla, J., Atarés, L., Vargas, M. Chiralt, A. (2012). Effect of essential oils and homogenization conditions on properties of chitosan-based films. Food Hydrocoll., 26(1), 9-16.
[31] Souza, A. C., Goto, G. E. O., Mainardi, J. A., Coelho, A. C. V. Tadini, C. C. (2013). Cassava starch composite films incorporated with cinnamon essential oil: Antimicrobial activity, microstructure, mechanical and barrier properties. LWT-Food Sci. Technol., 54(2), 346-352.
[32] Shojaee-Aliabadi, S., Mohammadifar, M. A., Hosseini, H., Mohammadi, A., Ghasemlou, M., Hosseini, S. M., ... & Khaksar, R. (2014). Characterization of nanobiocomposite kappa-carrageenan film with Zataria multiflora essential oil and nanoclay. Int. J. Biol. Macromol.,69, 282-289.
[33] Kostaki, M., Giatrakou, V., Savvaidis, I. N. Kontominas, M. G. (2009). Combined effect of MAP and thyme essential oil on the microbiological, chemical and sensory attributes of organically aquacultured sea bass (Dicentrarchus labrax) fillets. Food Microbiol., 26(5), 475-482.
[34] Lindsay, R. C. (1991). Flavour of fish. Procceding of the 8th World Congress of Food Science and Technology; 29th September-4October; 1991, Toronto, Canada.
[35] Keshri, R. C. Sanyal, M. K. (2009). Effect of sodium alginate coating with preservatives on the quality of meat patties during refrigerated (4±1c) storage. J. Muscle Foods, 20(3), 275-292.
[36] Lu, F., Liu, D., Ye, X., Wei, Y. Liu, F. (2009). Alginate-calcium coating incorporating nisin and EDTA maintains the quality of fresh northern snakehead (Channa argus) fillets stored at 4 C. J. Sci. Food Agric., 89(5), 848-854.
[37] Antoniewski, M. N., Barringer, S. A., Knipe, C. L. Zerby, H. N. (2007). Effect of a gelatin coating on the shelf life of fresh meat. J. Food Sci., 72(6), 382-387.
[38] Connell, J. J. (1990). Methods of assessing and selecting for quality, Control of Fish Quality, 3rd ed. Fishing News Books, Oxford, U.K.
[39] Jeddi, S., Jafarpour, S. A., Yeganeh, S. Naseri, M. (2018). Evaluation of color and tissue of rainbow trout fillet by chitosan edible coating incorporated with marjoram essential oil during refrigerated storage. Fisheries Science and Technology, 7(1), 33-39.
[40] Alves, V. L., Rico, B. P., Cruz, R. M., Vicente, A. A., Khmelinskii, I., & Vieira, M. C. (2018). Preparation and characterization of a chitosan film with grape seed extract-carvacrol microcapsules and its effect on the shelf-life of refrigerated Salmon (Salmo salar). LWT-Food Sci. Technol., 89, 525-534.
[41] Amiza, M. A. Kang, W. C. (2013). Effect of chitosan on gelling properties, lipid oxidation, and microbial load of surimi gel made from African catfish (Clarias gariepinus). Int. Food Res. J., 20(4), 1585-1594.
[42] Vatavali, K., Karakosta, L., Nathanailides, C., Georgantelis, D., & Kontominas, M. G. (2013). Combined effect of chitosan and oregano essential oil dip on the microbiological, chemical, and sensory attributes of red porgy (Pagrus pagrus) stored in ice. Food Bioprocess Tech, 6(12), 3510-3521.
[43] Neetoo, H. (2007). Effectiveness of antimicrobial packaging in controlling the growth of listeria monocytogenes on cold-smoked salmon. Master of Science Thesis, University of Delaware, Newark.
[44] Kykkidou, S., Giatrakou, V., Papavergou, A., Kontominas, M. G. Savvaidis, I. N. (2009). Effect of thyme essential oil and packaging treatments on fresh Mediterranean swordfish fillets during storage at 4 C. Food Chem., 115(1), 169-175.
[45] Ouattara, B., Simard, R. E., Holley, R. A., Piette, G. J. P. Bégin, A. (1997). Inhibitory effect of organic acids upon meat spoilage bacteria. J Food Prot., 60(3), 246-253.
[46] Wendakoon, C. N. Sakaguchi, M. (1995). Inhibition of amino acid decarboxylase activity of Enterobacter aerogenes by active components in spices. J Food Prot., 58(3), 280-283.
[47] Licciardello, F., Kharchoufi, S., Muratore, G., & Restuccia, C. (2018). Effect of edible coating combined with pomegranate peel extract on the quality maintenance of white shrimps (Parapenaeus longirostris) during refrigerated storage. Food Packaging Shelf, 17, 114-119.
[48] Tsai, G. J., Su, W. H., Chen, H. C., & Pan, C. L. (2002). Antimicrobial activity of shrimp chitin and chitosan from different treatments and applications of fish preservation. Fisheries Sci, 68(1), 170-177.
[49] Bazargani‐Gilani, B., Aliakbarlu, J., & Tajik, H. (2016). Influence of Coating Based on Pomegranate Juice–Chitosan–Zataria multiflora Oil on Chemical Stability of Chicken Meat during Frozen Storage. J. Food Process Preserv., 40(2), 192-201.
[50] Kanatt, S. R., Chander, R. Sharma, A. (2007). Antioxidant potential of mint (Mentha spicata L.) in radiation-processed lamb meat. Food Chem., 100(2), 451-458.
[51] Ahmad, M., Benjakul, S., Sumpavapol, P. Nirmal, N. P. (2012). Quality changes of sea bass slices wrapped with gelatin film incorporated with lemongrass essential oil. Int. J. Food Microbiol., 155(3), 171-178.