مطالعه تاثیر پرتودهی گاما و بسته بندی هوازی، وکیوم و اتمسفر اصلاح شده بر کیفیت گیاه پونه کوهی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 گروه بهداشت و کنترل کیفی مواد غذایی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: ادویه‌ها و گیاهان دارویی مانند سایر محصولات کشاورزی در طول فرآیند کاشت، برداشت، حمل و نقل و فرآوری توسط باکتری‌ها، خاک و حشرات آلوده می‌شوند. یکی از روش‌های حذف آلودگی استفاده از پرتودهی گاما می‌باشد. لذا، اهداف مطالعه حاضر بررسی تاثیر پرتودهی گاما (صفر، ۵، ۱۰ و ۱۵ کیلوگری) بر پارامترهای رنگ و جمعیت میکروبی گیاه پونه کوهی بسته‌بندی‌شده تحت شرایط اتمسفر اصلاح‌شده، وکیوم و هوازی و همچنین تاثیر آن بر ترکیبات شیمیایی و ویژگی‌های ضدمیکروبی و آنتی‌اکسیدانی اسانس پونه کوهی بود.
مواد و روش‌ها: گیاه پونه کوهی در فصل بهار (فروردین-اردیبهشت) سال ۱۳۹۹ از شهرستان گیلانغرب واقع در استان کرمانشاه جمع-آوری گردید. پرتودهی نمونه‌های گیاه پونه کوهی بسته‌بندی‌شده تحت شرایط اتمسفر اصلاح‌شده (۱۰۰% نیتروژن)، وکیوم و هوازی با استفاده از دوزهای kGy ۵، ۱۰ و ۱۵ (منبع پرتودهی = کبالت ۶۰ و dose rate = kGy h-1 ۱۸/۴) در سازمان انرژی اتمی ایران انجام شد. پس از پرتودهی، بررسی پارامترهای رنگ و وضعیت میکروبی نمونه‌های بسته‌بندی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین، ترکیبات شیمیایی اسانس حاصل از گیاه‌ پونه کوهی با استفاده از کروماتوگرافی گازی متصل به طیف سنج جرمی و خاصیت آنتی‌اکسیدانی به روش به دام انداختن رادیکال‏های 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl و مهار رنگ‌بری بتاکاروتن-اسید لینولئیک بررسی شد. بررسی خاصیت ضدمیکروبی علیه استافیلوکوکوس اورئوس، لیستریا مونوسیتوژنز، باسیلوس سوبتیلیس و باسیلوس سرئوس به روش دیسک دیفیوژن صورت گرفت.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد، پرتودهی با دوزهای kGy ۵ و ۱۰ (تحت شرایط هوازی) و kGy ۱۵ (تحت شرایط هوازی، وکیوم و اتمسفر اصلاح‌شده) موجب کاهش معنی‌دار شاخص‌های a و b و افزایش معنی‌دار شاخص L در مقایسه با گروه کنترل شد (۰۵/۰ > P). پرتودهی با دوزهای ۱۰ و ۱۵ کیلوگری باعث از بین‌رفتن کامل تعداد باکتری‌های هوازی کل، کلیفرم‌ها و کپک و مخمر در نمونه‌های بسته‌بندی‌شده به کمتر از حد قابل شمارش log CFU g-1 ۱ گردید. بر اساس یافته‌های این مطالعه، ۱۹ ترکیب در اسانس پونه کوهی شناسایی گردید. eucalyptol (۵۵/۱۹%-۲۳/۱۸%)، menthone (۵۵/۱۳%-۳۶/۱۲%) و pulegone (۵۵/۴۹%-۶۹/۴۷%) اصلی‌ترین ترکیبات شناسایی‌شده در این اسانس بودند. همچنین، دوزهای مختلف پرتودهی kGy ۵، ۱۰ و ۱۵ و نوع بسته‌بندی (هوازی، وکیوم و اتمسفر اصلاح‌شده) تاثیری در تغییر ترکیبات شیمیایی، خاصیت ضدمیکروبی و آنتی‌اکسیدانی اسانس پونه کوهی نداشت (۰۵/۰ < P).
نتیجه‌گیری کلی: نتایج این مطالعه نشان داد، استفاده از پرتودهی گاما با دوزهای kGy ۱۰ و ۱۵ روشی مناسب به منظور ضدعفونی گیاه پونه کوهی بسته‌بندی شده تحت شرایط هوازی، وکیوم و اتمسفر اصلاح‌شده می‌باشد، بدون آنکه تاثیری بر ترکیبات شیمیایی و خاصیت ضدمیکروبی و آنتی‌اکسیدانی اسانس داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study on the effect of gamma radiation and aerobic, vacuum, and atmospheric modified packaging on the quality of Mentha longifolia L. plant

نویسندگان [English]

  • Pezhman Golzar Afkham 1
  • Nassim Shavisi 2
1 Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medicine, Razi University, Kermanshah, Iran
2 2Department of Food Hygiene and Quality Control, Faculty of Veterinary Medicine, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Spices and medicinal plants, like other agricultural products, have been contaminated with bacteria, soil, and insects during the process of planting, harvesting, transporting, and processing. One way to remove contamination is to use gamma radiation. Therefore, the aims of the present study were to evaluate the effect of gamma irradiation (0, 5, 10, and 15 kGy) on color parameters and microbial population of Mentha longifolia L. plant packaged under modified atmosphere (MAP), vacuum, and aerobic conditions, and also its effect on chemical composition and antioxidant and antimicrobial properties of M. longifolia essential oil.
Materials and methods: M. longifolia L. plant was collected in spring (April-May) 2020 from Gilanegharb, located in Kermanshah, Iran. Irradiation of the packaged M. longifolia plant samples was performed under MAP (N2 = 100%), vacuum and aerobic conditions using doses of 5, 10, and 15 kGy (radiation source = 60 cobalt and dose rate = 4.18 kGy h-1) in the Atomic Energy Organization of Iran. After irradiation, the color parameters and microbial population of the packaged samples were evaluated. Moreover, the chemical composition of M. longifolia essential oil using gas chromatography–mass spectrometry and antioxidant property via 2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging and Beta-carotene bleaching inhibition were evaluated. Study on the antimicrobial activity of M. longifolia essential oil against Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, and Bacillus subtilis using disk diffusion method was performed.
Results: Results of this study indicated that gamma irradiation under 5 and 10 kGy (aerobic condition) and 15 kGy (aerobic, vacuum, and modified atmosphere conditions) resulted in significant reducing a and b parameters and increasing L parameter in comparison with control group (P < 0.05). The gamma irradiation under 10 and 15 kGy inhibited the growth of total viable bacteria, coliforms as well as yeast and mold in packaged samples into lower than the count limit of 1 log CFU g-1. Based on our findings, nineteen chemical compounds were identified in Mentha longifolia essential oil. Eucalyptol (18.23%-19.55%), menthone (12.36%-13.55%), and pulegone (47.69%-49.55%) were the main identified chemical constituents in Mentha longifolia essential oil. Moreover, gamma irradiation (0, 5, 10, and 15 kGy) and types of packaging (aerobic, vacuum, and modified atmosphere conditions) hadn’t effects on the change of chemical compounds, as well as antimicrobial and antioxidant properties of Mentha longifolia essential oil (P > 0.05).
Conclusion: The results of this study showed that the use of gamma radiation at doses of 10 and 15 kGy is a suitable method for disinfection of packaged M. longifolia under aerobic, vacuum and MAP conditions, without affecting their chemical composition and antimicrobial and antioxidant properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mentha longifolia essential oil
  • gamma irradiation
  • packaging

مراجع

  1. Abdel-Khalek, H.H. 2008. Effect of Gamma Irradiation on the Microbial, Chemical Quality and the Biological Activity of Some Spices and Herbs. Ph.D. Thesis (EG0900035). Faculty of Agriculture, Cairo University, Egypt
  2. Ahmad, M., Benjakul, S., Prodpran, T., and Agustini, T.W. 2012. Physico-mechanical and antimicrobial properties of gelatin film from the skin of unicorn leatherjacket incorporated with essential oils. Food Hydrocoll. 28:1.189-199.
  3. Alam, M.K., Choudhury, N., Chowdhury, N.A., and Youssouf, Q.M. 1992. Decontamination of spices by gamma radiation.  Letters Appl. Microbiol. 14:5.199-202.
  4. Alothman, M., Bhat, R., and Karim, A. A. 2009. Effects of radiation processing on phytochemicals and antioxidants in plant produce. Trends Food Sci. Technol. 20:5.201-212.
  5. Ban, G.H., and Kang, D.H. 2018. Inactivation of Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, and Listeria monocytogenes on cherry tomatoes and oranges by superheated steam. Food Res. Int. 112:38-47.
  6. Burt, S. 2004. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods-a review. Int. J. Food Microbiol. 94:3.223-253.
  7. Chatterjee, S., Variyar, P.S., Gholap, A. S., Padwal-Desai, S.R., and Bongirwar, D.R. 2000. Effect of γ-irradiation on the volatile oil constituents of turmeric (Curcuma longa). Food Res. Int. 33:2.103-106.
  8. Ekhtelat, M., Bahrani, Z., Siahpoosh, A., and Ameri, A. 2019. Evaluation of antibacterial effects of Mentha spicata , Cuminum cyminum L. and Mentha longifolia L. essential oils individually and in combination with sodium benzoate against Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes. Jundishapur J. Natur. Pharm. Prod. 14:3.e59092.
  9. Esmaeili, S., Berengi-Ardestani, S., Khanniri, E., Barzegar, M., and Sahari, M.A. 2021. Effect of storage time on the microbial and physicochemical properties of gamma irradiated turmeric powder under various atmospheres of packaging. Radiat. Phys. Chem. 109580.
  10. European pharmacopoeia. 1997. 3th ed. Royal Society of Medicine Press, Strasbourg.
  11. Faezeh, F., Salome, D., Abolfazl, D., and Reza, Z. M. 2015. Considering the antibacterial activity of Zataria multiflora Boiss essential oil treated with gamma-irradiation in vitro and in vivo Radiat. Phys. Chem. 106:145-150.
  12. Fatemi, F., Dini, S., Rezaei, M. B., Dadkhah, A., Dabbagh, R., and Naij, S. 2014. The effect of γ-irradiation on the chemical composition and antioxidant activities of peppermint essential oil and extract.  Essent. Oil Res. 26:2.97-104.
  13. Gulluce, M., Sahin, F., Sokmen, M., Ozer, H., Daferera, D., Sokmen, A., and Ozkan, H. 2007. Antimicrobial and antioxidant properties of the essential oils and methanol extract from Mentha longifolia ssp. longifolia. Food Chem. 103:4.1449-1456.
  14. Jay, J.M., Loessner, M.J., and Golden, D.A. 2008. Modern food microbiology. Springer Science & Business Media.
  15. Jo, C., Son, J.H., Lee, H.J., and Byun, M.W. 2003. Irradiation application for color removal and purification of green tea leaves extract. Radiat. Phys. Chem. 66:179-184.
  16. Ling, A.P.K., Chia, J.Y., Hussein, S., and Harun, A.R. 2008. Physiological responses of Citrus sinensis to gamma irradiation. World Appl. Sci. J. 5:12-19.
  17. Khattak, K.F., and Simpson, T.J. 2010. Effect of gamma irradiation on the antimicrobial and free radical scavenging activities of Glycyrrhiza glabra root.  Phys. Chem. 79:4.507-512.
  18. Kirkin, C., Mitrevski, B., Gunes, G., and Marriott, P.J. 2014. Combined effects of gamma-irradiation and modified atmosphere packaging on quality of some spices. Food Chem. 154:255-261.
  19. Kirkin, C., and Gunes, G. 2018. Modified atmosphere packaging and gamma‐irradiation of some herbs and spices: Effects on antioxidant and antimicrobial properties.  Food Process. Preserv. 42: 8.e13678.
  20. Kim, J.H., Shin, M.H., Hwang, Y.J., Srinivasan, P., Kim, J.K., Park, H.J., and Lee, J.W. 2009. Role of gamma irradiation on the natural antioxidants in cumin seeds.  Phys. Chem. 78:2.153-157.
  21. Kitazuru, E.R., Moreira, A.V.B., Mancini-Filho, J., Delincee, H., and Villavicencio, A.L.C.H. 2004. Effects of irradiation on natural antioxidants of cinnamon (Cinnamomum zeylanicum). Radiat. Phys. Chem. 71:1.39-41.
  22. Kumar, K.K., AnanthaKumar, A.A., Ahmad, R., Adhikari, S., Variyar, P.S., and Sharma, A. 2010. Effect of gamma-radiation on major aroma compounds and vanillin glucoside of cured vanilla beans (Vanilla planifolia). Food Chem. 122:3.841-845.
  23. Mimica-Dukić, N., Božin, B., Soković, M., Mihajlović, B., and Matavulj, M. 2003. Antimicrobial and antioxidant activities of three Mentha species essential oils. Planta Med. 69:5.413-419.
  24. Mkaddem, M., Bouajila, J., Ennajar, M., Lebrihi, A., Mathieu, F., and Romdhane, M. 2009. Chemical composition and antimicrobial and antioxidant activities of Mentha (longifolia and viridis) essential oils. J. Food Sci. 74:7.M358-M363.
  25. Oyedeji, A., and Afolayan, A. 2006. Chemical composition and antibacterial activity of the essential oil isolated from South African Mentha longifolia (L.) subsp. capensis (Thunb.) Briq. Essent. Oil Res. 18:1.57-59.
  26. Pérez, M.B., Banek, S.A., and Croci, C.A. 2011. Retention of antioxidant activity in gamma irradiated argentinian sage and oregano. Food Chem. 126: 121-126.
  27. Polovka, M., and Suhaj, M. 2010. The effect of irradiation and heat treatment on composition and antioxidant properties of culinary herbs and spices-A review. Food Rev. Int. 26:2.138-161.
  28. Sepahvand, R., Delfan, B., Ghanbarzadeh, S., Rashidipour, M., Veiskarami, G.H., and Ghasemian-Yadegari, J. 2014. Chemical composition, antioxidant activity and antibacterial effect of essential oil of the aerial parts of Salvia sclareoides. Asian Pac. J. Trop. Med. 7:S491-S496.
  29. Shahbazi, Y., and Shavisi, N. 2016. Interactions of Ziziphora clinopodioides and Mentha spicata essential oils with chitosan and ciprofloxacin against common food-related pathogens. LWT-Food Sci. Technol. 71:364-369.
  30. Singh, S., Das, S., Singh, G., Perotti, M., Schuff, C., and Catalán, C. A. 2015. In vitro antioxidant potentials and chemistry of essential oils and oleoresins from fresh and sun-dried Mentha longifolia J. Essent. Oil Res. 27:1.61-69.
  31. Viuda‐Martos, M., Ruiz Navajas, Y., Sánchez Zapata, E., Fernández‐López, J., and Pérez‐Álvarez, J.A. 2010. Antioxidant activity of essential oils of five spice plants widely used in a Mediterranean diet. Flavour Fragr. J. 25:1.13-19.
  32. Yadollahi, M., Gholamali, I., Namazi, H., and Aghazadeh, M. 2015. Synthesis and characterization of antibacterial carboxymethylcellulose / CuO bio-nanocomposite hydrogels. J. Biol. Macromol. 73:109-114.
  33. Zantar, S., Haouzi, R., Chabbi, M., Laglaoui, A., Mouhib, M., Boujnah, M., and Zerrouk, M. H. 2015. Effect of gamma irradiation on chemical composition, antimicrobial and antioxidant activities of Thymus vulgaris and Mentha pulegium essential oils. Radiat. Phys. Chem. 115:6-11.
نشریه فرآوری و نگهداری مواد غذایی
دوره 14، شماره 1
فروردین 1401
صفحه 1-19

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار