بررسي ويژگي هاي حرارتي و ضدميكربي نانوكامپوزيت هاي كيتوزان - نانوسلولز و تاثير آن در افزايش مدت ماندگاري گوشت چرخ كرده

Assessing thermal and antimicrobial properties of chitosan-nanocellulose nanocomposites to enhance the shelf life of ground meat

سابقه و هدف: كيتوزان، تركيبي طبيعي و ضدميكربي در برابر باكتري ها، مخمرها و قارچ ها به شمار مي رود. نانوذرات سلولز داراي نرخ زيست تخريب پذيري بالا و نسبت به ساير نانوپركن ها ي بهبوددهنده خواص، ارزان تر هستند. هدف پژوهش حاضر اين است كه بتوان با به-كارگيري اين دو ماده فراوان در طبيعت، نانوكامپوزيتي با ثبات حرارتي بالا تهيه و با استفاده از آن، بهبود معني داري در مدت ماندگاري گوشت چرخ كرده، حاصل كرد. مواد و روشها: نانوكامپوزيت هاي كتيوزان- نانوسلولز با استفاده از پودر كيتوزان با وزن مولكولي600-800 كيلودالتون، نانوسلولز با قطر الياف 20-50 نانومتر و نيز گليسرول درجه مطلق تهيه شدند. نانوكامپوزيت ها تحت آزمون حرارتي گرماسنجي روبشي افتراقي، آزمون ساختاري پراكنش اشعه ايكس و آزمون ميكربي انتشار در محيط آگاردار قرار گرفتند؛ نهايتاً كارآيي اين فيلم خوراكي در افزايش مدت ماندگاري محصول گوشت چرخ كرده بررسي شد. طراحي آزمايشات با استفاده از نرم افزار Design-Expert، روش سطح پاسخ و طرح Box-Behnken انجام شد. يافته ها: با افزايش ميزان نانوسلولز از صفر به 2 درصد(وزني/وزن كيتوزان)، دماي ذوب و انتقال شيشه اي فيلم ها كاهش يافت. فيلم هاي كيتوزان-نانوسلولز به اندازه وسعت سطح تماس خود نسبت به باكتري هاي گرم مثبت و گرم منفي، خاصيت ضدميكروبي نشان دادند. به كارگيري نانوكامپوزيت كيتوزان-نانوسلولز بر روي گوشت چرخ كرده توانست جمعيت باكتري هاي اسيدلاكتيك محصول را تا ميزان 3 سيكل لگاريتمي (نسبت به نمونه كنترل) كاهش دهد. نتيجه گيري: با توجه به خصوصيات ويژه نانوكمپوزيت كيتوزان-نانوسلولز از قبيل پايداري حرارتي بالا و خاصيت ضدميكروبي مي توان اين پليمر را براي بسته بندي مواد داراي نرخ فساد بالا و زمان ماندگاري كم نظير محصولات گوشتي توصيه كرد.

Background and Objectives: Chitosan is a natural antimicrobial compound against bacteria، yeast، and fungi. Cellulose nanoparticles have high biodegradability rates and are less expensive than other nanofillers. The present research prepared nanocomposites with high thermal stability that could significantly improve the shelf life of ground meat. Materials and Methods: Chitosan-nanocellulose nanocomposites were prepared using chitosan powder with a molecular weight of 600-800 kDa، nanocellulose (20-50 nm in diameter) and absolute glycerol. The nanocomposites were examined using differential scanning calorimetry، x-ray diffraction، and agar disc diffusion tests. The performance of the edible film on improving the shelf life of ground meat was studied. The experiments were designed using Design-Expert software، response surface methodology and the Box-Behnken design. Results: Results showed that increasing the nanocellulose level from 0 to 2% (w/wCHT) decreased the melting point and glass transition temperature of the nanocellulose. Chitosan-nanocellulose nanocomposites provided antimicrobial effects against gram-positive and gram-negative bacteria throughout the contact area. The application of chitosan-nanocellulose nanocomposites to ground meat decreased the lactic acid bacteria population of the product up to 3 logarithmic cycles over the control sample. Conclusions: The distinctive features of chitosan-nanocellulose nanocomposite (high thermal stability and antimicrobial properties) recommend this polymer as packaging for products that experience high spoilage rates and short shelf lives، such as meat products.