بررسی خصوصیات ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و فیزیکوشیمیایی فیلم فعال بر پایه پروتئین آب پنیر حاوی آنتوسیانین انار و انگور قرمز و نانو ذرات اکسید روی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 Urmia University

2 گروه بهداشت و صنایع غذایی، دانشکده پیرادامپزشکی، دانشگاه ایلام

چکیده

بسته های فعال ضد میکروب نانو کامپوزیت های فلزی نسل جدیدی از بسته ها با ساختار نانو هستند که از ترکیب مستقیم نانوذرات فلزی با بسپار زمینه ای تولید می شوند. این تحقیق با هدف بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی، آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی فیلم هوشمند کنسانتره پروتئین آب پنیر حاوی آنتوسیانین انار و انگور قرمزو نانو ذرات اکسید روی انجام شده است. نفوذپذیری نسبت به بخار آب، خواص آنتی اکسیدانی، خواص ضد میکروبی به روش انتشار دیسک و آزمون گرماسنج روبش افتراقی بر روی فیلم های تهیه شده انجام شده است. برای تعیین اثرات ضد میکروبی فیلم از روش انتشار آگار استفاده شد. با افزایش درصد نانوذرات اکسید روی و آنتوسیانین به فیلم بر درصد مواد جامد فیلم افزوده شد. فعالیت آنتی اکسیدانی فیلم های فعال به طور قابل توجهی با افزایش محتوای آنتوسیانین فیلم ها افزایش یافت. بیشترین فعالیت آنتی اکسیدانی با اختلاف معنی داری (٠/٠٥>p) به نمونه فیلم با عصاره 6/2 میلی لیتر نسبت داده شد. با توجه به داده های بدست آمده از آزمون DSC، با افزودن آنتوسیانین ها، دمای ۲۹۰ و انتقال شیشه ای تا حدودی کاهش داده است. به طور کلی، این مطالعه نشان داد که آنتوسیانین ها و نانوذرات کسید روی پتانسیل استفاده برای تهیه فیلم های بر پایه کنسانتره آب پنیر فعال زیستی با خواص فیزیکوشیمیایی بهبود و خواص بیولوژیکی مانند خاصیت آنتی اکسیدانی را در صورت استفاده در غلظت های مناسب دارند.

چکیده تصویری

بررسی خصوصیات ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و فیزیکوشیمیایی فیلم فعال بر پایه پروتئین آب پنیر حاوی آنتوسیانین انار و انگور قرمز و نانو ذرات اکسید روی

تازه های تحقیق

  • با افزایش محتوای آنتوسیانین فیلم ها، فعالیت آنتی اکسیدانی فیلم های فعال به طور قابل توجهی افزایش یافت.
  • با توجه به داده های بدست آمده از آزمون DSC، با افزودن آنتوسیانین ها، دمای انتقال شیشه ای تا حدودی کاهش پیدا کرده است.
  • فیلم تولیدی بر پایه کنسانتره آب پنیر به علت ماهیت آبدوستی می تواند بعنوان پوشش برای فرآورده های لبنی به همراه آنتی اکسیدان های طبیعی به کار رود.
  • نتایج نشان داد که نمونه شاهد مقاومت کمی در برابر این دو باکتری بیماری زا داشت، در حالی که فیلم های حاوی آنتوسیانین و نانوذرات اکسید روی دارای خواص ضد میکروبی بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of antimicrobial, antioxidant and physicochemical properties of active film based on whey protein containing pomegranate and red grape anthocyanins and zinc oxide nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Taghizadeh 1
  • Mohammad Alizadeh 1
  • Hamed Hassanzadeh 2
1 Urmia University
2 Department of food science and hygiene, Faculty of Para-veterinary, Ilam University
چکیده [English]

Introductio: Active anti-microbial packages, metal nanocomposites are a new generation of packages with nano structure, which are produced by direct combination of metal nanoparticles with base resin. This research was conducted with the aim of investigating the physicochemical, antioxidant and antimicrobial properties of whey protein concentrate smart film containing pomegranate and red grape anthocyanins and zinc oxide nanoparticles. Materials and methods: permeability to water vapor, antioxidant properties, antimicrobial properties by disk diffusion method and differential scanning calorimeter test were performed on the prepared films. Agar diffusion method was used to determine the antimicrobial effects of the film. Results and Discussion: By increasing the percentage of zinc oxide nanoparticles and anthocyanin in the film, the percentage of solids in the film increased. The antioxidant activity of active films increased significantly with the increase of anthocyanin content of the films. The highest antioxidant activity with a significant difference (p<0.05) was attributed to the film sample with 2.6 cc extract. According to the data obtained from the DSC test, with the addition of anthocyanins, the temperature of 290 and the glass transition have changed to some extent, and on the other hand, it can be concluded that the addition of nanoparticles to the film can reduce the glass transition temperature. Conclusion: In general, this study showed that anthocyanins and zinc oxide nanoparticles have the potential to be used to prepare films based on bioactive whey concentrate with improved physicochemical properties and biological properties such as antioxidant properties when used in appropriate concentrations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Edible film
  • Whey protein
  • Anthocyanin
  • Nanoparticles
  • Antioxidant property

مراجع

[1] Umaraw, P., & Verma, A. K. (2017). Comprehensive review on application of edible film on meat and meat products: An eco-friendly approach. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 57(6), 1270-1279. https://doi.org/10.1080/10408398.2014.986563
 
[2] Kumar, N. (2019). Polysaccharide-based component and their relevance in edible film/coating: A review. Nutrition and Food Science, 49(5), 793-823. https://doi.org/10.1108/NFS-10-2018-0294
 
[3] Erkan, N., Doğruyol, H., Günlü, A., & Genç, İ. Y. (2015). Use of natural preservatives in seafood: Plant extracts, edible film and coating. Food and Health, 1(1), 33-49. https://doi.org/10.3153/JFHS15004   
 
[4] Singh, R. S., & Kaur, N. (2015). Microbial biopolymers for edible film and coating applications. Advances in Biotechnology, 12, 187-216.
 
[5] Kumari, N., Bangar, S. P., Petrů, M., Ilyas, R. A., Singh, A., & Kumar, P. (2021). Development and characterization of fenugreek protein-based edible film. Foods, 10(9), 1976. https://doi.org/10.3390/foods10091976
 
[6] Zhang, P., Zhao, Y., & Shi, Q. (2016). Characterization of a novel edible film based on gum ghatti: Effect of plasticizer type and concentration. Carbohydrate Polymers, 153, 345-355. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.07.082
 
[7] Zare, E. N., Jamaledin, R., Naserzadeh, P., Afjeh-Dana, E., Ashtari, B., Hosseinzadeh, M., ... & Makvandi, P. (2019). Metal-based nanostructures/PLGA nanocomposites: antimicrobial activity, cytotoxicity, and their biomedical applications. ACS Applied Materials & Interfaces, 12(3), 3279-3300. https://doi.org/10.1021/acsami.9b19435
 
[8] Makvandi, P., Wang, C. Y., Zare, E. N., Borzacchiello, A., Niu, L. N., & Tay, F. R. (2020). Metal‐based nanomaterials in biomedical applications: antimicrobial activity and cytotoxicity aspects. Advanced Functional Materials, 30(22), 1910021. https://doi.org/10.1002/adfm.201910021
 
[9] Panche, A. N., Diwan, A. D., & Chandra, S. R. (2016). Flavonoids: an overview. Journal of Nutritional Science, 5, e47. https://doi.org/10.1017/jns.2016.41
 
[10] Wang, N., Liu, W., Zhang, T., Jiang, S., Xu, H., Wang, Y., ... & Chen, X. (2018). Transcriptomic analysis of red-fleshed apples reveals the novel role of MdWRKY11 in flavonoid and anthocyanin biosynthesis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(27), 7076-7086. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01273
 
[11] Díaz‐García, M. C., Castellar, M. R., Obón, J. M., Obón, C., Alcaraz, F., & Rivera, D. (2015). Production of an anthocyanin‐rich food colourant from Thymus moroderi and its application in foods. Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(6), 1283-1293. https://doi.org/10.1002/jsfa.6821
[12] Schmidt, V. C. R., Berti, F., Porto, L. M., & Laurindo, J. B. (2013). Production of starch acetate films with addition of bacterial cellulose nanofibers. Chemical Engineering Transactions, 32, 2251-2256. https://doi.org/10.3303/CET1332376
 
[13] Chen, H. Z., Zhang, M., Bhandari, B., & Yang, C. H. (2020). Novel pH-sensitive films containing curcumin and anthocyanins to monitor fish freshness. Food Hydrocolloids, 100, 105438. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105438
 
[14] Casariego, A. B. W. S., Souza, B. W. S., Cerqueira, M. A., Teixeira, J. A., Cruz, L., Díaz, R., & Vicente, A. A. (2009). Chitosan/clay films' properties as affected by biopolymer and clay micro/nanoparticles' concentrations. Food Hydrocolloids, 23(7), 1895-1902. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.02.007
 
[15] Ekrami, M., Emam-Djomeh, Z., Ghoreishy, S. A., Najari, Z., & Shakoury, N. (2019). Characterization of a high-performance edible film based on Salep mucilage functionalized with pennyroyal (Mentha pulegium). International Journal of Biological Macromolecules, 133, 529-537. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.04.136
 
[16] Ramesh, S., & Radhakrishnan, P. (2019). Cellulose nanoparticles from agro-industrial waste for the development of active packaging. Applied Surface Science, 484, 1274-1281. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.04.003
 
[17] Kan, J., Liu, J., Yong, H., Liu, Y., Qin, Y., & Liu, J. (2019). Development of active packaging based on chitosan-gelatin blend films functionalized with Chinese hawthorn (Crataegus pinnatifida) fruit extract. International Journal of Biological Macromolecules, 140, 384-392. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.08.155
 
[18] Rambabu, K., Bharath, G., Banat, F., Show, P. L., & Cocoletzi, H. H. (2019). Mango leaf extract incorporated chitosan antioxidant film for active food packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 126, 1234-1243. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.12.196
[19] Bar-Ya'akov, I., Tian, L., Amir, R., & Holland, D. (2019). Primary metabolites, anthocyanins, and hydrolyzable tannins in the pomegranate fruit. Frontiers in Plant Science, 10, 620. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00620
 
[20] Negro, C., Tommasi, L., & Miceli, A. (2003). Phenolic compounds and antioxidant activity from red grape marc extracts. Bioresource Technology, 87(1), 41-44. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(02)00202-X
 
[21] Musso, Y. S., Salgado, P. R., & Mauri, A. N. (2019). Smart gelatin films prepared using red cabbage (Brassica oleracea L.) extracts as solvent. Food Hydrocolloids, 89, 674-681. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.11.036
 
[22] Zheng, K., Zhang, J., Yang, F., Wang, W., Li, W., & Qin, C. (2022). Properties and biological activity of chitosan-coix seed starch films incorporated with nano zinc oxide and Artemisia annua essential oil for pork preservation. LWT, 164, 113665. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113665
 
[23] Roy, S., Kim, H. C., Panicker, P. S., Rhim, J. W., & Kim, J. (2021). Cellulose nanofiber-based nanocomposite films reinforced with zinc oxide nanorods and grapefruit seed extract. Nanomaterials, 11(4), 877. https://doi.org/10.3390/nano11040877
 
[24] Roy, S., & Rhim, J. W. (2020). Carboxymethyl cellulose-based antioxidant and antimicrobial active packaging film incorporated with curcumin and zinc oxide. International Journal of Biological Macromolecules, 148, 666-676. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.01.204
 
[25] 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. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.050
 
[26] Wang, N., Liu, W., Zhang, T., Jiang, S., Xu, H., Wang, Y., ... & Chen, X. (2018). Transcriptomic analysis of red-fleshed apples reveals the novel role of MdWRKY11 in flavonoid and anthocyanin biosynthesis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(27), 7076-7086. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01273
 
[27] Bravin, B., Peressini, D., & Sensidoni, A. (2006). Development and application of polysaccharide–lipid edible coating to extend shelf-life of dry bakery products. Journal of Food Engineering, 76(3), 280-290. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.05.021
 
[28] Jiang, T., Mao, Y., Sui, L., Yang, N., Li, S., Zhu, Z., ... & He, Y. (2019). Degradation of anthocyanins and polymeric color formation during heat treatment of purple sweet potato extract at different pH. Food Chemistry, 274, 460-470. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.141
 
[29] Zhang, X., Liu, Y., Yong, H., Qin, Y., Liu, J., & Liu, J. (2019). Development of multifunctional food packaging films based on chitosan, TiO2 nanoparticles and anthocyanin-rich black plum peel extract. Food Hydrocolloids, 94, 80-92. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.03.009
 
[30] Jin, M. (2012). Plant protein-based nanocomposite materials: modification of layered nanoclay by surface coating and enhanced interactions by enzymatic and chemical cross-linking.
 
[31] Li, Y., Jiang, Y., Liu, F., Ren, F., Zhao, G., & Leng, X. (2011). Fabrication and characterization of TiO2/whey protein isolate nanocomposite film. Food Hydrocolloids, 25(5), 1098-1104. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2010.10.006
 
[32] De Moura, M. R., Mattoso, L. H., & Zucolotto, V. (2012). Development of cellulose-based bactericidal nanocomposites containing silver nanoparticles and their use as active food packaging. Journal of Food Engineering, 109(3), 520-524. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.10.030
 
[33] Zheng, J. P., Li, P., Ma, Y. L., & Yao, K. D. (2002). Gelatin/montmorillonite hybrid nanocomposite. I. Preparation and properties. Journal of Applied Polymer Science, 86(5), 1189-1194. https://doi.org/10.1002/app.11062
 
[34] Moghadam, M., Salami, M., Mohammadian, M., & Emam-Djomeh, Z. (2021). Development and characterization of pH-sensitive and antioxidant edible films based on mung bean protein enriched with Echium amoenum anthocyanins. Journal of Food Measurement and Characterization, 15, 2984-2994. https://doi.org/10.1007/s11694-021-00872-3
 
[35] Pantani, R., Gorrasi, G., Vigliotta, G., Murariu, M., & Dubois, P. (2013). PLA-ZnO nanocomposite films: Water vapor barrier properties and specific end-use characteristics. European Polymer Journal, 49(11), 3471-3482. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.08.005
 
[36] Kanmani, P., & Rhim, J. W. (2014). Physicochemical properties of gelatin/silver nanoparticle antimicrobial composite films. Food Chemistry, 148, 162-169. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.10.047
 
[37] Tayel, A. A., EL‐TRAS, W. F., Moussa, S., EL‐BAZ, A. F., Mahrous, H., Salem, M. F., & Brimer, L. (2011). Antibacterial action of zinc oxide nanoparticles against foodborne pathogens. Journal of Food Safety, 31(2), 211-218. https://doi.org/10.1111/j.1745-4565.2010.00287.x
 
[38] Pirsa, S., Karimi Sani, I., Pirouzifard, M. K., & Erfani, A. (2020). Smart film based on chitosan/Melissa officinalis essences/pomegranate peel extract to detect cream cheeses spoilage. Food Additives & Contaminants: Part A, 37(4), 634-648. https://doi.org/10.1080/19440049.2020.1716079
 
   [39] Shabahang, Z., Nouri, L., & Nafchi, A. M. (2022). Composite film based on whey protein isolate/pectin/CuO nanoparticles/betanin pigments; investigation of physicochemical properties. Journal of Polymers and the Environment, 30(9), 3985-3998. https://doi.org/10.1007/s10924-022-02481-7
فناوری‌های جدید در صنعت غذا
دوره 10، شماره 4
مرداد 1402
صفحه 397-410

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 تیر 1402
  • تاریخ بازنگری: 15 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 21 مرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار