بررسی تأثیر بسته بندی نانوکامپوزیت ضدمیکروبی برپایه پلی اتیلن با چگالی پایین حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در افزایش ماندگاری قارچ دکمه ای (Agaricus bisporus)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 کارشناس ارشد واحد تحقیق و توسعه گروه صنایع غذایی شیرین عسل، تبریز، ایران

3 کارشناس ارشد صنایع غذایی، گروه علوم و صنایع غذایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز، ایران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، توسعه‌ی یک بسته بندی فعال ضدمیکروبی برای افزایش ماندگاری قارچ دکمه ای (Agaricus bisporus) بود. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) در سه سطح صفر، 5/0 و 5/1 درصد به ترکیب فیلم پلی اتیلن با دانسیته پایین (LDPE) اضافه شدند و به روش اکستروژن دمشی فیلم نانوکامپوزیت تولید شد. از این فیلم‌ها برای بسته بندی قارچ تازه استفاده شد. همچنین به منظور تحریک فعالیت ضدمیکروبی فیلم‌ها از تابش دهی نور UV روی نمونه‌های بسته بندی شده به مدت 15 دقیقه استفاده شد. بررسی خاصیت ضدمیکروبی فیلم‌ها نشان داد که  بازدارندگی در برابر رشد Staphylococcus aureus و Escherichia coli با افزایش میزان TiO2و همچنین تحت تأثیر تابش دهی UV افزایش می‌یابد. نمونه‌های قارچ به مدت 15 روز در دمای یخچال نگهداری شدند و آزمون های فیزیکوشیمیایی و بررسی کیفیت میکروبی روی آنها انجام شد. میزان افت وزن و کاهش ترکیبات فنولی و همچنین کاهش ویتامین C در اثر استفاده از بسته­بندی‌های نانوکامپوزیت بطور قابل توجهی کاهش یافت و این تأثیر با افزایش میزان TiO2بیشتر شد. شاخص قهوه‌ای شدن و اختلاف رنگ با قارچ تازه در نمونه‌های بسته بندی شده در فیلم حاوی 5/1 درصد TiO2و تابش دهی شده با نور UV کمتر از سایر نمونه‌ها بود. با گذشت زمان، بار میکروبی نمونه‌های قارچ افزایش یافت اما فیلم‌های فعال توانستند این افزایش را کنترل کنند. بطور کلی پژوهش حاضر نشان داد که استفاده از نانوذرات TiO2 در فیلم LDPE به عنوان بسته بندی فعال غیرتماسی همراه با تابش دهی نور UV قادر است ماندگاری قارچ را افزایش داده و خصوصیات کیفی آن را در طول مدت عرضه، در سطح مطلوبی حفظ کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Studying of the effect of low density poly ethylene (LDPE) based antimicrobial nanocomposite packaging containing TiO2 nanoparticles on the shelf-life extension of button mushroom (Agaricus bisporus)

نویسندگان [English]

  • Hadi Almasi 1
  • Behbood Pourfathi 2
  • Roghayeh Mokhtari Zonouzi 3
1 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
2 R&D member of Shirin Asal food industry Co, Tabriz, Iran
3 MSc graduate, Department of Food Science, Faculty of Agriculture, Islamic Azad university of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

    The aim of this research was to develop an antimicrobial active packaging for shelf life extension of button mushrooms (Agaricus bisporus). TiO2 nanoparticles at three levels of 0, 0.5 and 1.5% were added to the low density polyethylene (LDPE) film and nanocomposite films were produced by blowing extrusion method. These films were used for packaging of fresh mushrooms. Also, UV irradiation was used on the packaged samples for 15 min to stimulate the antimicrobial activity of the films. Evaluation of antimicrobial properties of films revealed that the inhibitory effect against growth of E. coli and S. aureus increased by increasing TiO2 content and also by UV irradiation. Mushroom samples were stored for 15 days at refrigerator and physicochemical and microbial tests were applied on them. Weight loss, decreasing of phenolic compounds and also losing of vitamin C were decreased by using nanocomposite films and this effect increased by increasing TiO2 content. Browning index and color difference with fresh mushroom was the lowest for 1.5% TiO2 loaded and UV irradiated samples. Microbial counts of mushrooms increased during storage but active films were able to control this increment. Generally, this research indicated that the using of TiO2 in the LDPE film as a non-contact active packaging along with UV irradiation is able to increase the shelf life of mushroom and preserve its quality attributes during the supply period. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Button mushrooms
  • Nanocomposite films
  • Chemical Properties
  • TiO2 nanoparticles
  • UV irradiation

مراجع

Bodaghi H., Mostofi Y., Oromiehie A., Zamani Z., Ghanbarzadeh B., Costa C.,  Del Nobile, M. A.,(2013). 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, 50(2), 702-706.
Boyce J.M., Ferrel P.A., Towle D., & Fekieta R. (2016). Impact of room location on UV-C irradiance and UV-C dosage and antimicrobial effect delivered by a mobile UV-C light device. Infection Control & Hospital Epidemiology, 37, 667-672. 
Briones G. L., Varoquaux P., Chambroy Y., Bouquant J., Bureau G., & Pascat B. (1992). Storage of common mushroom under controlled atmospheres. International journal of food science & technology, 27(493-505) .
Borchert N. B., Cruz-Romero M. C., Mahajan P. V., Ren M., Papkovsky D. B., & Kerry J. P. (2014). Application of gas sensing technologies for non-destructive monitoring of headspace gases (O2 and CO2) during chilled storage of packaged mushrooms (Agaricus bisporus) and their correlation with product quality parameters. Food Packaging and Shelf Life, 2(1), 17-29.
Echegoyen Y., & Nerin C., (2015). Performance of an active paper based on cinnamon essential oil in mushrooms quality, Food Chemistry 170, 30–36.
Fathi  N., Almasi H., & Pirouzifard M.K. (2018). Effect of ultraviolet radiation on morphological and physicochemical properties of sesame protein isolate based edible films. Food Hydrocolloids, 85, 136-143
Fathi, N., Almasi, H., & Pirouzifard, M.K., (2019). Sesame protein isolate based bionanocomposite films incorporated with TiO2 nanoparticles: Study on morphological, physical and photocatalytic properties. Polymer Testing, In Press Paper.
Gennadios A., Rhim J. V., Handa A., Weller C. L. & Hana M. A. (1998). Ultraviolet radiation affects physical and molecular properties of soy protein films. Journal of Food Science, 63, 225-228.
Golbandi R., & Mahmoudi, S. (2014). Active packaging: a new approach in food science. First conference on Food Quality, Tehran, Iran, (In Farsi).
Guan W., Fan X., & Yan R. (2013). Effect of combination of ultraviolet light and hydrogen peroxide on inactivation of Escherichia coli O157: H7, native microbial loads, and quality of button mushrooms. Food Control, 34(2), 554-559.
Ghanbarzadeh B., Oleyaei S. A., & Almasi H. (2015). Nanostructured materials utilized in biopolymer-based plastics for food packaging applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 55(12), 1699–1723.
Jiang T., Jahangir M. M., Jiang Z., Lu, X., & Ying T. (2010). Influence of UV-C treatment on antioxidant capacity, antioxidant enzyme activity and texture of postharvest shiitake (Lentinus edodes) mushrooms during storage. Postharvest biology and technology, 56(3), 209-215.
Jiang T., Feng L., & Li J. (2012). Changes in microbial and postharvest quality of shiitake mushroom (Lentinus edodes) treated with chitosan–glucose complex coating under cold storage. Food Chemistry, 131(3), 780-786.
Kanmani, P., & Rhim, J. W. (2014). Properties and characterization ofbionanocomposite films prepared with various biopolymers and ZnOnanoparticles. Carbohydrate Polymers, 106, 190–199.
Kim K. M., Ko J. A., Lee J. S., Park H. J., & Hanna M. A. (2006). Effect of modified atmosphere packaging on the shelf-life of coated, whole and sliced mushrooms. LWT-Food Science and Technology, 39(4), 365-372.
Lagnika C., Zhang M., & Mothibe K. J. (2013). Effects of ultrasound and high pressure argon on physico-chemical properties of white mushrooms (Agaricus bisporus) during postharvest storage. Postharvest biology and technology, 82, 87-94.
Lange S., Arroval T., Saar R., Kink I., Aarik J., & Krumme A. (2015). Oxygen barrier properties of Al2O3- and TiO2-coated LDPE films. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 54, 121-129.
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.
Miklus M., & Beelman R. (1996). CaCl₂ Treated Irrigation Water Applied to Mushroom Crops (Agaricus bisporus) Increases Ca Concentration and Improves Postharvest Quality and Shelf Life. Mycologia, 403-409.
Nussinovitch A., & Kampf N. (1993). Shelf-life extension and conserved texture of alginate-coated mushrooms (Agaricus bisporus). LWT-Food Science and Technology, 26(5), 469-475.
Oleyaei S. A., Zahedi Y., Ghanbarzadeh B., Moayedi A. A., (2016). Modification of physicochemical and thermal properties of starch films by incorporation of TiO2 nanoparticles. International Journal of Biological Macromolecules 89, 256-264.
Oliveira, F., Sousa-Gallagher, M.J., Mahajan, P.V., Teixeira, J.A., 2012. Developmentof shelf-life kinetic model for modified atmosphere packaging of fresh slicedmushrooms. J. Food Eng. 111, 466–473.
Peleg H., Naim M., Rouseff  R.L. & Zehavi U. (1991). Distribution of bound and free phenolic acids in oranges (Citrus sinensis) and grapefruits (Citrus paradisi). Journal of Science of the Food and Agriculture, 57, 417–426.
Qin Y., Liua D., Wub Y., Yuana M., Lic L., Yang J., (2015). Effect of PLA/PCL/cinnamaldehyde antimicrobial packaging onphysicochemical and microbial quality of button mushroom (Agaricus bisporus), Postharvest Biology and Technology 99, 73–79.
Ranjbaryan S., Pourfathi B., Almasi H. (2019). Reinforcing and release controlling effect of cellulose nanofiber in sodium caseinate films activated by nanoemulsified cinnamon essential oil. Food Packaging and Shelf Life, 21 (100341).
Roy S., Anantheswaran R., & Beelman R. (1995). Fresh mushroom quality as affected by modified atmosphere packaging. Journal of Food Science, 60(2), 334-340.
Savitree M., P. Isara S. L. Nittaya and S. Worapan 2004. Radical scavenging activity and total phenolic content of medicinal plants used in primary health care. J Pharm Sci. 9:32–35.
Shahabi-Ghahfarrokhi I., Khodaiyan F., Mousavi M., & Yousefi H. (2015). Preparation of UV protective kefiran/nano-ZnO nanocomposites: Physical and mechanical properties. International Journal of Biological Macromolecules, 72, 41-46
Shahmohammadi Jebel F., & Almasi, H. (2016). Morphological, physical, antimicrobial and release properties of ZnO nanoparticles-loaded bacterial cellulose films. Carbohydrate Polymers, 149, 8-19.
Ye J., Li J., Han X., Zhang L., Jiang T., & Miao X. (2012). Effects of active modified atmosphere packaging on postharvest quality of shiitake mushrooms (Lentinula edodes) stored at cold storage. Journal of Integrative Agriculture, 11(3), 474-482.
Zolfi M., Khodaiyan  F., Mousavi M., & Hashemi M. (2014). Development and characterization of the kefiran-whey protein isolate-TiO2 nanocomposite films. International journal of biological macromolecules, 65, 340-345.
 
مهندسی بیوسیستم ایران
دوره 51، شماره 1
فروردین 1399
صفحه 195-209

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 شهریور 1398
  • تاریخ بازنگری: 22 مهر 1398
  • تاریخ پذیرش: 21 آبان 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار