ارزیابی ویژگی‌ها و فعالیت ضد باکتریایی فیلم میکروکیتوزان آغشته به اسانس آویشن شیرازی (Zataria multiflora) و سیر (Allium sativum)

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

چکیده

پیشینه: تحقیقات اخیر نشان داده‌اند که کیتوزان در مقیاس میکرو و نانو خاصیت جذب رطوبت مناسبی دارد، و به نظر می‌رسد که کاندیدای خوبی برای تولید فیلم‌های جذب‌کننده رطوبت زیست تخریب‌پذیر باشد. هدف: هدف از این مطالعه بررسی ویژگی‌ها و خواص ضد باکتریایی فیلم‌های میکروکیتوزان (MCH) بر پایه نشاسته آغشته به اسانس آویشن و سیر بود. روش کار: فیلم‌های MCH با ضخامت‌های مختلف از نشاسته ذرت (6%)، میکروکیتوزان (1%)، گلیسرول (25/2%) با و بدون اسانس (2%) ساخته شدند و خصوصیات آن‌ها شامل درجه تورم (SD)، استحکام کششی (TS)، و درصد کشش تا نقطه پارگی (EB%) ارزیابی شدند. ساختار فیلم‌ها با دستگاه‌های طیف سنج پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی شدند. در آزمایش‌ها از دو اسانس روغنی آویشن، سیر و مخلوط آن دو، برای تعیین فعالیت ضد باکتریایی در برابر اشریشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس استفاده شد. نتایج: درصد EB و TS با ضخامت نمونه‌ها رابطه خطی داشته و با افزایش ضخامت فیلم‌ها بهبود یافتند. بررسی الگوی XRD نشان داد که فیلم‌های MCH دارای ساختار آمورف بودند. بررسی تصاویر SEM از فیلم میکروکیتوزان، نشان داده شد که پراکندگی ذرات کیتوزان همگن و بدون خلل و فرج بود. تصاویر AFM نشان داد که با افزایش ضخامت فیلم‌ها زبری سطحی آن‌ها افزایش می‌یابد. فیلم‌های MCH قادر به جذب آب تا 78/15 برابر وزن اولیه خود در مدت 48 ساعت بودند. قطر هاله مهاری فیلم حاوی اسانس آویشن برای استافیلوکوکوس اورئوس 42 میلی متر و برای اشریشیا کلی 3/12 میلی متر بود (P<0.05). نتیجه‌گیری: فیلم MCH حاوی اسانس آویشن را می‌توان به عنوان یک پد تجزیه‌پذیر، جاذب رطوبت و ضد باکتری برای افزایش ماندگاری مواد غذایی بسته‌بندی شده مورد استفاده قرار داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Adams, RP and Sparkman, OD (2007). Review of identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 18: 803-806.
Amidi, M; Mastrobattista, E; Jiskoot, W and Hennink, WE (2010). Chitosan-based delivery systems for protein therapeutics and antigens. Adv. Drug. Deliv. Rev., 62: 59-82.
Amjadi, S; Emaminia, S; Davudian, SH; Pourmohammad, S; Hamishehkar, H and Roufegarinejad, L (2019). Preparation and characterization of gelatin-based nanocomposite containing chitosan nanofiber and ZnO nanoparticles. Carbohydr. Polym., 216: 376-384. doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.03.062.
ASTM International (2007). Standard test methods for tensile properties of thin plastic sheeting. D882-02. Annual book of ASTM Standards. 14.02. United States.
Bhardwaj, A; Alam, T and Talwar, N (2019). Recent advances in active packaging of agri-food products: a review. J. Postharvest Technol., 07: 33-62.
Cao, X; Chen, Y; Chang, PR; Stumborg, M and Huneault, MA (2008). Green composites reinforced with hemp nanocrystals in plasticized starch. J. Appl. Polym. Sci., 109: 3804-3810.
Chaichi, M; Hashemi, M; Badii, F and Mohammadi, A (2017). Preparation and characterization of a novel bio nanocomposite edible film based on pectin and crystalline nanocellulose. Carbohydr. Polym., 157: 167-175.
Chanphai, P and Tajmir-Riahi, HA (2018). Conjugation of tea catechins with chitosan nanoparticles. Food Hydrocoll., 84: 561-570.
FICCI (Federation of Indian Chambers of Commerce and Industry) (2016). A report on plastics industry. In: Proceedings of the 2nd National Conference on Plastic Packaging-the Sustainable Choice, New Delhi.
Frone, AN; Berlioz, S; Chailan, JF and Panaitescu, DM (2013). Morphology and thermal properties of PLA-cellulose nanofibers composites. Carbohydr. Polym., 91: 377-384.
Jalaei, J; Fazeli, M; Rajaian, H and Shekarforoush, SS (2014). In vitro antibacterial effect of wasp (Vespa orientalis) venom. J. Venom. Anim. Toxins Incl. Trop. Dis., 20: 1-6. doi: 10.1186/1678-9199-20-22.
Jeevahan, J and Chandrasekaran, M (2019). Nanoedible films for food packaging: a review. J. Mater Sci., 54: 12290-12318.
Kanagaraj, S; Varanda, FR; Zhiltsova, TV; Oliveira, MS and Simoes, JAO (2007). Mechanical properties of high-density polyethylene/carbon nanotube composites. Compos. Sci. Technol., 67: 3071-3077.
Koo, JH (2019). Polymer nanocomposites: Processing, characterization, and applications. 2nd Edn., New York, McGraw-Hill Education. P: 272.
Kumar, MNVR (2000). A review of chitin and chitosan applications. React. Funct. Polym., 46: 1-27.
Lavorgna, M; Piscitelli, F; Mangiacapra, P and Buonocore, GG (2010). Study of the combined effect of both clay and glycerol plasticizer on the properties of chitosan films. Carbohyd. Polym., 82: 291-298.
Ma, X; Chang, PR; Yang, J and Yu, J (2009). Preparation and properties of glycerol plasticized-pea starch/zinc oxide-starch bionanocomposites. Carbohyd. Polym., 75: 472-478.
Ma, J; Zhu, W; Tian, Y and Wang, Z (2016). Preparation of zinc oxide-starch nanocomposite and its application on coating. Nanoscale Res. Lett., 11: 1-9. Doi: 10.1186/s11671-016-1404-y.
Mandal, A and Chakrabarty, D (2015). Characterization of nanocellulose reinforced semi-interpenetrating polymer network of poly (vinyl alcohol) and polyacrylamide composite films. Carbohyd. Polym., 134: 240-250.
Mohamad, NA and Fahmy, MM (2012). Synthesis and antimicrobial activity of some novel cross-linked chitosan hydrogels. Int. J. Mol. Sci., 13: 11194-11209.
Morales-González, JA; Madrigal-Bujaidar, E; Sánchez-Gutiérrez, M; Izquierdo-Vega, JA; Valadez-Vega, MC; Álvarez-González, I; Morales-González, A and Madrigal-Santillán, E (2019). Garlic (Allium sativum): A brief review of its antigenotoxic effects. Foods. 8: 343. doi: 10.3390/foods8080343.
Noorbakhsh-Soltani, SM; Zerafat, MM and Sabbaghi, S (2018). A comparative study of gelatin and starch-based nano-composite films modified by nano-cellulose and chitosan for food packaging applications. Carbohyd. Polym., 189: 48-55. doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.02.012.
Ozdemir, M and Floros, JD (2004). Active food packaging technologies. Criti. Rev. Food Nutr., 44: 185-193.
Qin, Y; Liu, Y; Yuan, L; Yong, H and Liu, J (2019). Preparation and characterization of antioxidant, antimicrobial and pH-sensitive films based on chitosan, silver nanoparticles and purple corn extract. Food Hydrocoll., 96: 102-111.
Radusin, T; Ristić, IS; Pilić, BM and Novaković, AR (2016). Antimicrobial nanomaterials for food packaging applications. Food Feed Res., 43: 119-126.
Rahimi, R; ValizadehKaji, B; Khadivi, A and Shahrjerdi, I (2019). Effect of chitosan and thymol essential oil on quality maintenance and shelf-life extension of peach fruits cv. ‘Zaferani’. J. Hortic. Postharvest Res., 2: 143-156.
Rattanachaikunsopon, P and Phumkhachorn, P (2009). Shallot (Allium ascalonicum L.) oil: Diallyl sulfide content and antimicrobial activity against food-borne pathogenic bacteria. Afr. J. Microbiol. Res., 3: 747-750.
Ribeiro, MC; Correa, VLR; da Silva, FKL; de Oliveira Neto, JR; Casas, AA; de Menezes, LB and Amara, AC (2018). Improving peptide quantification in chitosan nanoparticles. Int. J. Biol. Macromol., 119: 32-36.
SAS (2013). Proprietary Software Version 9.00. SAS Institute: Cary, NC, USA.
Schiffman, JD and Schauer, CL (2007). One-stepelectrospinning of crosslinked chitosan fibers. Biomacromolecules. 8: 2665-2667.
Seydim, AC and Sarikus, G (2006). Antimicrobial activity of whey protein based edible films incorporated with oregano, rosemary and garlic essential oils. Food Res. Int., 39: 639-644.
Shirdel, M; Tajik, H and Moradi, M (2017). Combined activity of colloid nanosilver and Zataria nultiflora Boiss essential oil mechanism of action and biofilm removal activity. Adv. Pharm. Bull., 7: 621-628.
Silva, F; Domingues, FC and Nerín, C (2018). Control microbial growth on fresh chicken meat using pinosylvin inclusion complexes-based packaging absorbent pads. LWT-Food Sci. Technol., 89: 148-154.
Sun, X; Jia, P; Zhe, T; Bu, T; Liu, Y; Wang, Q and Wang, L (2019). Construction and multifunctionalization of chitosan-based three-phase nano-delivery system. Food Hydrocoll., 96: 402-411.
Turalija, M; Bischof, S; Budimir, A and Gaan, S (2016). Antimicrobial PLA films from environment friendly additives. Compos. B. Eng., 102: 94-99.
van der Lubben, IM; Verhoef, JC; Borchard, G and Junginger, HE (2001). Chitosan and its derivatives in mucosal drug and vaccine delivery. Eur. J. Pharm. Sci., 14: 201-207.
Vigneshwaran, N; Kumar, S and Kathe, AA (2006). Functional finishing of cotton fabrics using zinc oxide-soluble starch nanocomposites. Nanotechnology. 17: 5087-5095.
Wei, D; Sun, W; Qian, W; Ye, Y and Ma, X (2009). The synthesis of chitosan-based silver nanoparticles and their antibacterial activity. Carbohydr. Res., 344: 2375-2382.
WU, N; ZU, YG and WANG, W (2008). Antimicrobial activities of garlic essential oil. Food Sci., 3: 103-105.
Yang, YN; Lu, KY; Wang, P; Ho, YC; Tsai, ML and Mi, FL (2020). Development of bacterial cellulose/chitin multi-nanofibers based smart films containing natural active microspheres and nanoparticles formed in situ. Carbohydr. Polym., 228: 115370. doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115370.
Yin, MC and Cheng, WS (2003). Antioxidant and antimicrobial effects of four garlic-derived organosulfur compounds in ground beef. Meat Sci., 63: 23-28.