بررسی ترکیب شیمیایی و خاصیت ضد لیستریایی اسانس آویشن شیرازی و کاربرد آن با نایسین در نانوپوشش کیتوزان در فیله مرغ

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بهداشت مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران

2 گروه فناوری نانو، دانشکده مهندسی فناوری‌های نوین، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران

چکیده

سابقه و هدف: امروزه علاقه‌مندی برای استفاده از پوشش‌ها و فیلم‌های خوراکی نظیر استفاده از باکتریوسین‌ها و اسـانس‌هـای گیـاهی، به دلیل وجود فاکتورهایی مانند نگرانی‌های زیست محیطی به علت مصرف مواد بسته‌بندی سنتزی، نیاز به روش‌هایی جدید و فرصت‌هایی برای ایجاد بازارهای جدید مصرف محصولات، نیاز مواد غذایی به افزایش عمر نگهداری فرآورده‌ها و گرایش مصرف کنندگان به مصرف مواد طبیعی در حال گسترش است. فناوری نانو در پوشش‌های خوراکی می‌تواند به واسطه کاهش اندازه ذرات و کوچک تر کردن منافذ پوشش‌ها باعث افزایش کارایی آن‌ها در مقایسه با پوشش‌های خوراکی معمولی شود و ارتقای کیفی مواد بسته‌بندی را به دنبال داشته باشد. توانایی بالای کیتوزان در تشکیل فیلم امکان استفاده از آن را به عنوان یک پوشش غذایی مناسب فراهم نموده است. برای تقویت خواص ضد باکتریایی کیتوزان می‌توان از اسانس‌های دارای خواص ضد باکتریایی استفاده نمود. بیماری‌های غذا زاد نیز همواره از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر بوده و مطالعه حاضر به منظور بررسی روشی برای کاهش این خطرات انجام شده است. هدف از این مطالعه بررسی ترکیب شیمیایی اسانس آویشن شیرازی (Zataria multiflora Boiss ) و کاربرد آن به همراه نایسین در پوشش پایه نانوامولسیون کیتوزان جهت کنترل رشد باکتری لیستریا مونوسیتوژنز تلقیح شده در فیله مرغ طی یک دوره 16 روزه نگهداری شده در دمای سرد (1±4 درجه سانتی گراد) و هم‌چنین بررسی فعالیت ضد لیستریایی اسانس گیاه آویشن شیرازی با استفاده از روش میکرودایلوشن برای تعیین حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) و حداقل غلظت کشندگی (MBC) بود.
مواد و روش ها: ترکیب شیمیایی اسانس با روش کروماتوگرافی گازی تعیین و تیمارها در شش گروه: فاقد پوشش (کنترل)، کیتوزان، نانوامولسیون کیتوزان، نانوامولسیون کیتوزان حاوی اسانس آویشن‌ شیرازی ، نانوامولسیون کیتوزان + نایسین، نانوامولسیون کیتوزان + اسانس آویشن شیرازی + نایسین تقسیم شدند، سپس نمونه‌ها جهت شمارش باکتریایی در روزهای 12،16، 8، 4 ،2 ،0 به یخچال منتقل شدند.
یافته ها: کارواکرول (44/36 درصد)، تیمول (30/14 درصد) و گاماترپینن (8/31 درصد) به عنوان مهم‌ترین ترکیب شیمیایی اسانس آویشن شیرازی شناسایی و میانگین لگاریتم تعداد باکتری شمارش شده در دوره 16 روزه بین گروه‌ها اختلاف معنی داری را نشان داد (05/0˂P). مطالعه حاضر نشان داد که بیشترین اثر مهارکنندگی روی باکتری مربوط به گروه نانوامولسیون کیتوزان حاوی نایسین و اسانس در مقایسه با گروه کنترل بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد، پوشش‌های خوراکی نانوامولسیون کیتوزان به طور موثری توانایی مهار رشد باکتری پاتوژن لیستریا مونوسیتوژنز در نمونه‌های فیله‌ی مرغ در دمای سرد را دارند و استفاده از آن‌ها در صنعت غذا می‌تواند مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating of Chemical Composition and Anti-Listeria Properties of Zataria multiflora Boiss Essential Oil, And Its Application with Nisin in Chitosan Nano- Coating in Chicken Fillet

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Kazemeini 1
  • Bahareh Naeiji 1
  • Mohammadhasan Shahavi 2
1 Department of Food Hygiene, Faculty of Veterinary Medicine, Amol University of Special Modern Technologies (AUSMT), Amol, Iran,
2 Assistant professor, Department of Nanotechnology, Faculty of Engineering Modern Technologies, Amol University of Special Modern Technologies (AUSMT), Amol, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Nowadays, the interest in using food coatings and films such as bacteriocins and plant essential oils, due to factors such as environmental concerns due to the use of synthetic packaging materials, the need for new methods and opportunities to create new markets for food products, the need for food to increase. The shelf life of products and the tendency of consumers to consume natural materials are expanding. Nanotechnology in edible coatings can increase their efficiency compared to conventional edible coatings by reducing particle size and smaller pore sizes, and improve the quality of packaging materials. The high ability of chitosan to form a film has made it possible to use it as a suitable food coating. Essential oils with antibacterial properties can be used to enhance the antibacterial properties of chitosan. Also, foodborne illness has always been one of the most important human concerns and the present study was conducted to investigate how to reduce these risks.
The objective of this paper was to investigating the chemical composition of Zataria multiflora Boiss essential oil, and its application with nisin in Nano-emulsion of chitosan-based coatings containing Nano-emulsion against the Listeria monocytogenes in chicken fillets, kept at cold temperatures (4±1°C) during a 16-days period and Antibacterial activity of essential oil (as emulsion and Nano-emulsion) against the studied bacterium was evaluated by the MIC and MBC methods.
Materials and methods: The chemical composition of the essential oil was determined using gas chromatography, and the treatments were divided into the six groups of: without coating (control), chitosan, Nano-chitosan, Nano-chitosan containing essential oil, Nano-chitosan + nisin, and Nano-chitosan + essential oil + nisin. The samples were then transferred to the refrigerator for bacterial counting on days 0, 2, 4, 8, 12, 16.
Results: Carvacrol 44.36%, thymol 30.14% and gamma-terpinene 8.31% were identified as the most important compounds in the chemical composition of the Zataria multiflora Boiss essential oil. The mean logarithm of the number of bacteria counted in the 16-days period showed a significant difference between the groups (p <0.05). The present study showed that the highest inhibitory effect on the bacteria compared to the control group ware noticed in treated samples with chitosan Nano-emulsion containing nisin and Zataria Multiflora Boiss essential oil group.
Conclusion: The results of this study showed that Nano-emulsion of chitosan edible coating is the effectively capable of inhibiting the growth of pathogenic Listeria monocytogenes bacteria in chicken fillet samples at cold temperatures and its use can be considered in the food industry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-emulsion
  • Chitosan
  • Listeria monocytogenes
  • Zataria Multiflora Boiss Essential Oil
  • Nisin

مراجع

  1. Amirsoleimani, M., Khalilzadeh, M. A., Sadeghifar, F., Sadeghifar, H. 2018. Surface modification of nanosatrch using nano silver: a potential antibacterial for food package coating. J. Food Sci. Technol. 55: 899-904.
  2. Azizian, A., Khanzadi, S., Hashemi, M., Azizzadeh, M. 2019. Inhibitory Effect of Nano-gel/Emulsion of Chitosan Coating Incorporated with Ziziphora Clinopodioides Essential Oil and Nisin on Escherichia Coli O157: H7 Inoculated in Beef at Cold Storage Condition. JNFH.7: 103-109.
  3. Bautista-Baños, S., Hernandez-Lauzardo, A.N., Velazquez-Del Valle, M.G., Hernández-López, M., Barka, E.A., Bosquez-Molina, E., Wilson, C.L. 2006. Chitosan as a potential natural compound to control pre and postharvest diseases of horticultural commodities. Crop protection. 25: 108-118.
  4. Burt, S. 2004. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods—a review. Int J Food Microbiol.94: 223-253.‏
  5. Chen, B. Y., Pyla, R., Kim, T. J., Silva, J. L., Jung, Y.S. 2010. Prevalence and contamination patterns of Listeria monocytogenes in catfish processing environment and fresh fillets. Food microbiology. 27: 645-652.
  6. Deng, W., Liu, K., Cao, S., Sun, J., Zhong, B., Chun, J. 2020. Chemical Composition, Antimicrobial, Antioxidant and Antiproliferative Properties of Grapefruit Essential Oil Prepared by Molecular Distillation. Molecules (Basel, Switzerland).25: 217.
  7. Gahruie, H. H., Ziaee, E., Eskandari, M. H., Hosseini, S.M.H. 2017. Characterization of basil seed gum-based edible films incorporated with Zataria multiflora essential oil nanoemulsion. Carbohydrate polymers. 166: 1. 93-103.‏
  8. Gallocchio, F., Cibin, V., Biancotto, G., Roccato, A., Muzzolon, O., Carmen, L., Ricci, A. 2016. Testing nano-silver food packaging to evaluate silver migration and food spoilage bacteria on chicken meat. Food Additives & Contaminants: Part A.33: 1063-1071.
  9. Hatanaka, J., Chikamori, H., Sato, H., Uchida, S., Debari, K., Onoue, S., Yamada, S. 2010. Physicochemical and pharmacological characterization of α-tocopherol-loaded nano-emulsion system.  J. Pharm.396: 1-2. 188-193.‏
  10. Iturriaga, L., Olabarrieta, I., de Marañón, I.M. 2012. Antimicrobial assays of natural extracts and their inhibitory effect against Listeria innocua and fish spoilage bacteria, after incorporation into biopolymer edible films. Int J Food Microbiol.158: 58-64.
  11. Jiang, Z., Neetoo, H., and Chen, H. 2011. Control of Listeria monocytogenes on cold‐smoked salmon using chitosan‐based antimicrobial coatings and films. J Food Sci.76: 22-26.
  12. Kazemeini, H., Azizian, A., Shahavi, M. H. 2019. Effect of Chitosan Nano-Gel/Emulsion Containing Bunium Persicum Essential Oil and Nisin as an Edible Biodegradable Coating on Escherichia Coli O157: H7 in Rainbow Trout Fillet. J. Water Environ Nanotechnol. 4: 343-349.‏
  13. Khanzadi, S., Azizian, A., Hashemi, M., Azizzadeh, M. 2019. Chemical Composition and Antibacterial Activity of the Emulsion and Nano-emulsion of Ziziphora clinopodioides Essential Oil against Escherichia coli O157: H7. J. Hum., Environ. Health Promot.5: 94-97.‏
  14. Krivorotova, T., Cirkovas, A., Maciulyte, S., Staneviciene, R., Budriene, S., Serviene, E., Sereikaite, J. 2016. Nisin-loaded pectin nanoparticles for food preservation. Food Hydrocolloids. 54: 49-56.
  15. Martins, E.A., Germano, P.M.L. 2011. Listeria monocytogenes in ready-to-eat, sliced, cooked ham and salami products, marketed in the city of São Paulo, Brazil: Occurrence, quantification, and serotyping. Food Control. 22: 297-302.
  16. Medina-Jaramillo, C., Quintero-Pimiento, C., Gómez-Hoyos, C., Zuluaga-Gallego, R., López-Córdoba, A. 2020. Alginate-Edible Coatings for Application on Wild Andean Blueberries (Vaccinium meridionaleSwartz): Effect of the Addition of Nanofibrils Isolated from Cocoa By-Products.Polymers. 12: 824.
  17. Mena, C., Almeida, G., Carneiro, L., Teixeira, P., Hogg, T., Gibbs, P. A. 2004. Incidence of Listeria monocytogenes in different food products commercialized in Portugal. Food microbiology.21: 213-216.‏
  18. Min, S., Harris, L.J., Krochta, J.M. 2005. Antimicrobial effects of lactoferrin, lysozyme, and the lactoperoxidase system and edible whey protein films incorporating the lactoperoxidase system against Salmonella enterica and Escherichia coli O157: H7. J Food Sci.70: 332-338.‏
  19. Moshafi, M.H., Mansouri, S.H., Sharififar, F. A. R. I. B. A., Khoshnoodi, M. 2015. Antibacterial and antioxidant effects of the essential oil and extract of Zataria MultifloraInt J Health Policy Manag. 12: 2. 814.
  20. Oh, Y.A., Oh, Y.J., Song, A.Y., Won, J. S., Song, K.B., and Min, S.C. 2017. Comparison of effectiveness of edible coatings using emulsions containing lemongrass oil of different size droplets on grape berry safety and preservation. LWT.75: 742-750.‏
  21. Pérez Quiñones, J., Brüggemann, O., Kjems, J., Shahavi, M.H., Peniche Covas, C. 2018. Novel brassinosteroid-modified polyethylene glycol micelles for controlled release of agrochemicals. J Agric FoodChem. 66: 1612-1619.‏
  22. Rabea, E.I., Badawy, M.E.T., Stevens, C. V., Smagghe, G., Steurbaut, W. 2003. Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules. 4: 1457-1465.
  23. Rabiey, S., Hosseini, H., Rezaei, M. 2015. The H urdle Effect of B unium persicum Essential Oil, Smoke and NaCl for Controlling the Listeria monocytogenes Growth in Fish Model Systems. J. Food Saf.33: 137-144.‏
  24. Raeisi, M., Hashemi, M., Aminzare, M., Afshari, A., Zeinali, T., Jannat, B. 2018. An investigation of the effect of Zataria multifloraBoiss and Mentha piperita essential oils to improve the chemical stability of minced meat. Veterinary world. 11: 1656–1662.
  25. Raeisi, M., Tabaraei, A., Hashemi, M., Behnampour, N. 2016. Effect of sodium alginate coating incorporated with nisin, Cinnamomum zeylanicum, and rosemary essential oils on microbial quality of chicken meat and fate of Listeria monocytogenes during refrigeration. Int. J. Food Microbiol.238: 139-145.‏
  26. Raji, F., Khanzadi, S., Hashemi, M., Azizzadeh, M. 2019. Effect of Chitosan Coating Nano-emulsion Containing Zataria multiflora and Bunium persicum Essential Oils on Escherichia Coli O157: H7 in Vacuum-packed Rainbow Trout Fillet. J Hum., Environ., Health Promot.5: 21-25.‏
  27. Sabdoningrum, E.K., Hidanah, S., Yuniarti, W.M., Chusniati, S., Warsito, S.H., Muchtaromah, B. 2020. Antimicrobial activity of Phyllantus niruri extract on Avian pathogenic Escherichia coli Isolated from Chicken with Colibacillosis symptoms. Res. J. Pharm Technol. 13: 1883-1887.
  28. Sajed, H., Sahebkar, A., Iranshahi, M. 2015. Zataria multiflora (Shirazi thyme)—an ancient condiment with modern pharmaceutical uses. J. Ethnopharmacol. 145: 3. 686-698.‏
  29. Salvia-Trujillo, L., Soliva-Fortuny, R., Rojas-Graü, M.A., McClements, D.J., Martin-Belloso, O. 2017. Edible nanoemulsions as carriers of active ingredients: Annu Rev Food Sci. Technol. 8: 439-466.‏
  30. Severino, R., Ferrari, G., Vu, K.D., Donsì, F., Salmieri, S., Lacroix, M. 2015. Antimicrobial effects of modified chitosan based coating containing nanoemulsion of essential oils, modified atmosphere packaging and gamma irradiation against Escherichia coli O157: H7 and Salmonella Typhimurium on green beans. Food control.50: 215-222.
  31. Shahbazi, Y., Shavisi, N., Mohebi, E. 2016. Effects of Ziziphora clinopodioides Essential Oil and Nisin, Both Separately and in Combination, to Extend Shelf Life and Control Escherichia coli O 157: H 7 and Staphylococcus aureus in Raw Beef Patty during Refrigerated Storage. J Food Saf.36: 227-236.
  32. Sharifi, F., Khanzadi, S., Hashemi, M., Azizzadeh, M. 2017. Control of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157: H7 inoculated on fish fillets using alginate coating containing lactoperoxidase system and Zataria multiflora boiss essential oil. J. Aquat. Food Prod Technol.26: 1014-1021.‏
  33. Shin, J.H., Chang, S., and Kang, D.H. 2004. Application of antimicrobial ice for reduction of foodborne pathogens (Escherichia coli O157: H7, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes) on the surface of fish. J. Appl. Microbiol. 97: 916-922.‏
  34. Tapia, M.S., Rojas‐Graü, M.A., Rodríguez, F.J., Ramírez, J., Carmona, A., Martin‐Belloso, O. 2007. Alginate‐and gellan‐based edible films for probiotic coatings on fresh‐cut fruits. J. Food Sci. 72: E190-E196.‏
  35. Wadud, S., Leon-Velarde, C.G., Larson, N., Odumeru, J.A. 2010. Evaluation of immunomagnetic separation in combination with ALOA Listeria chromogenic agar for the isolation and identification of Listeria monocytogenes in ready-to-eat foods. J. Microbiol. Methods. 81: 153-159.
  36. Walker, S.J., Archer, P., Banks, J.G. 1990. Growth of Listeria monocytogenes at refrigeration temperatures. J. Appl. Bacteriol.68: 157-162.‏
  37. Xiao, D., Davidson, P. M., Zhong, Q. 2011. Spray-dried zein capsules with coencapsulated nisin and thymol as antimicrobial delivery system for enhanced antilisterial properties. J Agric Food Chem.59: 7393-7404.‏
  38. Yadav, B., Kumar, R., Kumar, R., Chaudhuri, S., Pramanik, P. 2017. Electrical behaviour of chitosan-silver nanocomposite in presence of water vapour. J. Water Environ Nanotechnol.2: 71-79.‏
  39. Yuan, G., Chen, X., Li, D. 2016. Chitosan films and coatings containing essential oils: The antioxidant and antimicrobial activity, and application in food systems. Food Research International. 89: 117-128.‏
  40. Zeinali, T., Jamshidi, A., Khanzadi, S., Azizzadeh, M. 2015. The effect of short-time microwave exposures on Listeria monocytogenes inoculated onto chicken meat portions. In Veterinary Research Forum. 6: 173-174.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 13، شماره 4
دی 1400
صفحه 113-127

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار