بررسی تاثیر بسته‌ حاوی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی بر ماندگاری و تغییرات کیفی سیب و انگور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه زنجان، دانشکده کشاورزی، گروه علوم و مهندسی صنایع غذائی

2 دانشیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

3 دانشجوی دکتری تخصصی بیوتکنولوژی غذایی، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر بسته‌بندی حاوی نانوذرات ضدمیکروبی اکسید روی و دی‌اکسید تیتانیوم با هدف افزایش ماندگاری میوه‌های سیب و انگور بود. برای این منظور، فیلم‌های پلی‌اتیلن با دانسیتة کم حاوی غلظت‌های مختلف نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (0، 5/0 و 5/1 درصد) و اکسید روی (0، 75/0 و 5/1 درصد) با استفاده از روش اکستروژن دمشی تهیه گردید؛ پس از بسته‌بندی سیب و انگور با این فیلم‌ها، خواص کیفی، فیزیکی‌و ‌شیمیایی و میکروبی آن‌ها طی نگهداری به ترتیب به مدت 90 و 30 روز در شرایط سردخانه صنعتی (دمای10-8 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 85 درصد) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از فیلم‌های حاوی نانو ذرات درصد تغییر مواد جامد محلول، افت وزن، اسیدیته، شاخص قهوه‌ای شدن و شاخص سفتی بافت سیب و انگور کمتر از نمونه‌های شاهد بود. استفاده از این بسته‌بندی‌های همچنین مانع افزایش بار میکروبی سیب و انگور شامل باکتری‌های سرمادوست و کپک و مخمر در طول دوره نگهداری شد و فیلم حاوی 5/1 درصد دی‌اکسید تیتانیوم بیشترین تأثیر را روی حفظ ویژگی‌های کیفی سیب و انگور داشت. بطور کلی، دی‌اکسید تیتانیوم هم در حفظ خواص فیزیکی‌و‌شیمیایی میوه‌ها و هم در تقویت خواص ضدمیکروبی فیلم و افزایش ماندگاری سیب و انگور موثرتر از اکسید روی عمل نمود. نتایج این پژوهش تأیید نمود که استفاده از این نوع بسته‌بندی می‌تواند بعنوان یک روش کمکی به منظور افزایش ماندگاری در حین تولید و عرضه سیب و انگور مورد استفاده قرار گیرد و تأثیر قابل توجهی برخواص کیفی محصول داشته باشد.

چکیده تصویری

بررسی تاثیر بسته‌ حاوی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی بر ماندگاری و تغییرات کیفی سیب و انگور

تازه های تحقیق

  • استفاده از فیلم‌های حاوی دی‌اکسید تیتانیوم و اکسید روی سبب حفظ کیفیت سیب و انگور طی دوران نگهداری گردید.
  • هردو نانوذره، در ترکیب هر پلیمر، خاصیت ضدمیکروبی قابل توجهی از خود نشان داد
  • دی‌اکسید تیتانیوم هم در حفظ خواص فیزیکی‌و‌شیمیایی میوه‌ها و هم در تقویت خواص ضدمیکروبی فیلم و افزایش ماندگاری سیب و انگور موثرتر از اکسید روی عمل نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of nanocomposite packaging containing Tio2 and ZnO on shelf life and quality changes of apple and grape

نویسندگان [English]

  • Mohsen Zandi 1
  • Hadi Almasi 2
  • Nazila Dardmeh 3
1 Department Food Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran, P.O.Box 45195-313, IRAN
2 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of agricultural University of Urmia
3 Ph.D.student of food Biotechnology, Department of Food Science and Technology, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad
چکیده [English]

The aim of this work was to achieve of technological knowledge of production of antimicrobial nanocomposite packaging containing nanoparticles in order to increase the shelf life of apple and grape fruits. Low density polyethylene (LDPE) was chosen as base polymer and titanium dioxide (TiO2, 0, 0.5 and 1.5%) and zinc oxide (ZnO, 0, 0.75 and 1.5%) nanoparticles were added to LDPE matrix to produce nanocomposites by extrusion method. At the first step, the effect of nanoparticles addition on physicochemical properties of nanocomposites were investigated. It was revealed that the antimicrobial analysis showed that the nanocomposite films have good bactericidal activity and the effect of titanium dioxide is more than zinc oxide nanoparticles. At the second step, fabricated films were used for packaging of fresh apple and grape fruits. The qualitative parameters of fruits were investigated during this period. Results indicated that the weight loss of fruits decreases by using nanocomposites. Browning index and also, hardness of apple products in nanocomposite packaged samples were more than control ones. Nanocomposite films controlled the microbial count of apple and grape and the film containing 1.5% titanium dioxide showed the most effect on mesophilic bacteria and yeasts and molds. Generally, titanium dioxide was more effective than zinc oxide in both of improving physical properties of nanocomposites and increasing the shelf life of apple and grape fruits. Resoles of this research approved that the using of LDPE nanocomposite active film containing titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles could be a good way for increasing the shelf life of apple and grape during production and distribution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active packaging
  • TiO2
  • ZnO
  • Physicochemical properties
  • Shelf life
1.  Sedaghati Z, Mirdehghan SH. Effect of Salicylic Acid on the Quality Characteristics of Apple Fruit (Golden Delicious and Red Delicious) during Storage Period. Plant Production. 2019.
2.  da Rocha Neto AC, Beaudry R, Maraschin M, Di Piero RM, Almenar E. Double-bottom antimicrobial packaging for apple shelf-life extension. Food chemistry. 2019;279:379-88.
3.  Guerreiro AC, Gago CM, Faleiro ML, Miguel MG, Antunes MD. The effect of edible coatings on the nutritional quality of ‘Bravo de Esmolfe’fresh-cut apple through shelf-life. LWT. 2017;75:210-9.
4.  Fofandi DC, Tanna PD. Effect Of Aloe Vera Coating On Quality Of Indo-Pacific King Mackerel (Scomberomorus Guttatus) Chunks During Chilled Storage. Int J Curr Microbiol App Sci. 2020;9(1):1438-45.
5.  Li D, Ye Q, Jiang L, Luo Z. Effects of nano‐TiO2‐LDPE packaging on postharvest quality and antioxidant capacity of strawberry (Fragaria ananassa Duch.) stored at refrigeration temperature. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2017;97(4):1116-23.
6.  Arroyo BJ, Bezerra AC, Oliveira LL, Arroyo SJ, de Melo EA, Santos AMP. Antimicrobial active edible coating of alginate and chitosan add ZnO nanoparticles applied in guavas (Psidium guajava L). Food chemistry. 2020;309:125566.
7.  Zhang X, Liu Y, Yong H, Qin Y, Liu J, Liu J. Development of multifunctional food packaging films based on chitosan, TiO2 nanoparticles and anthocyanin-rich black plum peel extract. Food hydrocolloids. 2019;94:80-92.
8.  Saba MK, Amini R. Nano-ZnO/carboxymethyl cellulose-based active coating impact on ready-to-use pomegranate during cold storage. Food chemistry. 2017;232:721-6.
9.  Beigmohammadi F, Peighambardoust SH, Hesari J, Azadmard-Damirchi S, Peighambardoust SJ, Khosrowshahi NK. Antibacterial properties of LDPE nanocomposite films in packaging of UF cheese. LWT-Food Science and Technology. 2016;65:106-11.
10.       Kumar S, Boro JC, Ray D, Mukherjee A, Dutta J. Bionanocomposite films of agar incorporated with ZnO nanoparticles as an active packaging material for shelf life extension of green grape. Heliyon. 2019;5(6):e01867.
11.       Alizadeh-Sani M, Rhim J-W, Azizi-Lalabadi M, Hemmati-Dinarvand M, Ehsani A. Preparation and characterization of functional sodium caseinate/guar gum/TiO2/cumin essential oil composite film. International journal of biological macromolecules. 2020;145:835-44.
12.       Park H, Park Y, Kim W, Choi W. Surface modification of TiO2 photocatalyst for environmental applications. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. 2013;15:1-20.
13.       Li D, Li L, Luo Z, Lu H, Yue Y. Effect of nano-ZnO-packaging on chilling tolerance and pectin metabolism of peaches during cold storage. Scientia Horticulturae. 2017;225:128-33.
14.       Zolfi M, Khodaiyan F, Mousavi M, Hashemi M. Development and characterization of the kefiran-whey protein isolate-TiO2 nanocomposite films. International journal of biological macromolecules. 2014;65:340-5.
15.       Shankar S, Teng X, Li G, Rhim J-W. Preparation, characterization, and antimicrobial activity of gelatin/ZnO nanocomposite films. Food Hydrocolloids. 2015;45:264-71.
16.       Cardenas-Perez S, Chanona-Perez J, Mendez-Mendez JV, Calderon-Domınguez G, Lopez-Santiago R, Perea-Flores MaJ, et al. Evaluation of the ripening stages of apple (Golden Delicious) by means of computer vision system. biosystems engineering. 2017;159:46-58.
17.       Konopacka D, Plocharski W. Effect of storage conditions on the relationship between apple firmness and texture acceptability. Postharvest Biology and Technology. 2004;32(2):205-11.
18.       Andrade S. Physical, chemical and biochemical changes of sweetsop (Annona squamosa L.) and golden apple (Spondias citherea Sonner) fruits during ripening. Journal of Agricultural Science and Technology B. 2012;2(11B):1148.
19.       Li W-Q, Hu Q-P, Xu J-G. Changes in physicochemical characteristics and free amino acids of hawthorn (Crataegus pinnatifida) fruits during maturation. Food chemistry. 2015;175:50-6.
20.       Cárdenas-Pérez S, Chanona-Pérez J, Méndez-Méndez JV, Calderón-Domínguez G, López-Santiago R, Perea-Flores MJ, et al. Evaluation of the ripening stages of apple (Golden Delicious) by means of computer vision system. biosystems engineering. 2017;159:46-58.
21.       Bodaghi H, Mostofi Y, Oromiehie A, Zamani Z, Ghanbarzadeh B, Costa C, et al. Evaluation of the photocatalytic antimicrobial effects of a TiO2 nanocomposite food packaging film by in vitro and in vivo tests. LWT-Food Science and Technology. 2013;50(2):702-6.
22.       Brayner R, Ferrari-Iliou R, Brivois N, Djediat S, Benedetti MF, Fiévet F. Toxicological impact studies based on Escherichia coli bacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium. Nano letters. 2006;6(4):866-70.
23.       Sikong L, Kongreong B, Kantachote D, Sutthisripok W. Photocatalytic activity and antibacterial behavior of Fe3+-doped TiO2/SnO2 nanoparticles. Energy research journal. 2010;1(2):120-5.
24.       Li Y, Jiang Y, Liu F, Ren F, Zhao G, Leng X. Fabrication and characterization of TiO2/whey protein isolate nanocomposite film. Food Hydrocolloids. 2011;25(5):1098-104.
25.       Emamifar A, Kadivar M, Shahedi M, Soleimanian-Zad S. Evaluation of nanocomposite packaging containing Ag and ZnO on shelf life of fresh orange juice. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2010;11(4):742-8.
26.       Zhang L, Jiang Y, Ding Y, Daskalakis N, Jeuken L, Povey M, et al. Mechanistic investigation into antibacterial behaviour of suspensions of ZnO nanoparticles against E. coli. Journal of Nanoparticle Research. 2010;12(5):1625-36.
27.       Cárdenas-Pérez S, Chanona-Pérez J, Güemes-Vera N, Cybulska J, Szymanska-Chargot M, Chylinska M, et al. Structural, mechanical and enzymatic study of pectin and cellulose during mango ripening. Carbohydrate polymers. 2018;196:313-21.
28.       Jan I, Rab A, Sajid M. Storage performance of apple cultivars harvested at different stages of maturity. J Anim Plant Sci. 2012;22:438-47.
29.       Martins V, Garcia A, Alhinho AT, Costa P, Lanceros-Méndez S, Costa MMR, et al. Vineyard calcium sprays induce changes in grape berry skin, firmness, cell wall composition and expression of cell wall-related genes. Plant Physiology and Biochemistry. 2020;150:49-55.
30.       de Jesús Salas-Méndez E, Vicente A, Pinheiro AC, Ballesteros LF, Silva P, Rodríguez-García R, et al. Application of edible nanolaminate coatings with antimicrobial extract of Flourensia cernua to extend the shelf-life of tomato (Solanum lycopersicum L.) fruit. Postharvest biology and technology. 2019;150:19-27.
31.       Gol NB, Chaudhari ML, Rao TR. Effect of edible coatings on quality and shelf life of carambola (Averrhoa carambola L.) fruit during storage. Journal of Food Science and Technology. 2015;52(1):78-91.
32.       Anthon GE, Barrett DM. Pectin methylesterase activity and other factors affecting pH and titratable acidity in processing tomatoes. Food Chemistry. 2012;132(2):915-20.
33.       Luo Z, Qin Y, Ye Q. Effect of nano‐TiO2‐LDPE packaging on microbiological and physicochemical quality of Pacific white shrimp during chilled storage. International Journal of Food Science & Technology. 2015;50(7):1567-73.