ساخت بيوفيلم جديد بر پايه نانوذرات نشاسته، نانوذرات سلولز و عصاره سير و بررسي خواص ضدميكروبي آن به منظور استفاده در بسته بندي مواد غذايي

The Synthesis of a New Biofilm Containing Nano-Starch‚ Nano-Cellulose and Garlic Extract, and Assessment of Its Antimicrobial Activity for Use in Food Packaging

مقدمه: در میان انواع فناوری‌های بسته‌بندی فعال موجود، بسته‌بندی ضدمیكروبی زمینه‌ای است كه به‌تازگی روی آن تحقیقات بیشتری متمركز شده است. استفاده همزمان از نانوذرات و مواد ضدمیكروب در بسته‌بندی غذا راهكاری جدید است. این تحقیق با هدف ساخت یك بیوفیلم بر پایه نانوكامپوزیت حاوی نانوذرات نشاسته، نانوذرات سلولز و عصاره سیر انجام گرفت كه هم ویژگی‌های تجزیه‌پذیری و هم خاصیت ضدمیكروبی داشته باشد. مواد وروش‌ها: عصاره سیر از سیر تازه تهیه و بعد نانوذرات سلولز و نشاسته به روش شیمیایی سنتز گردید. برای تعیین ویژگی‌های نانوذرات نشاسته و سلولز، تصویربرداری میكروسكوپ الكترونی روبشی به كار رفت. با افزودن مخلوط سه ماده فوق بر روی پلیمر پلی اتیلن یك بیوفیلم تهیه شد كه از نظر خاصیت ضدمیكروبی بر علیه دو باكتری، یك مخمر و یك كپك به‌ تنهایی و در حضور شیر تا ۶ هفته بررسی شد. داده‌ها با تست آماری t-test مقایسه شدند. معیار 05/0p< برای تعیین معنی‌داری اختلاف داده ها بكار رفت. آنالیزهای آماری با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه 16 انجام شد. یافته‌ها: بیوفیلم تهیه‌شده بر روی اشریشیا كلای بالاترین خاصیت ضدمیكروبی را داشت (با قطر هاله عدم رشد حدود 5/8 سانتی‌متر اطراف بیوفیلم). اثر ضدمیكروبی بیوفیلم سنتز شده در حضور شیر آلوده (بعنوان مدل بسته بندی شیر) به‌طور معنی‌داری نسبت به كنترل، كه حاوی هیچ‌گونه بیوفیلمی نبود، بالاتر بود. نتیجه‌گیری: با نانوذرات نشاسته، سلولز و عصاره سیر كه روی یك پلیمر قرار می‌گیرند می‌توان بیوفیلم ضدمیكروبی مناسبی تهیه نمود. نتایج حاصل از این پژوهش می‌تواند رویكرد جدیدی به‌سوی استفاده از بسته‌بندی‌های فعال ضدمیكروبی در صنایع غذایی جهت بهبود كیفیت، ایمنی و كاهش زباله‌های حاصل از غذا بحساب آید.

Introduction: Antimicrobial packaging is a new trend among various active packaging strategies with greater research focus in recent years. The concomitant use of nanoparticles and antimicrobial materials in food packaging is a new approach. Therefore, this study aimed at making a biofilm based on nanocomposites containing starch and cellulose nanoparticles in addition to garlic extract, which combines degradability and antimicrobial activity. Materials and Methods: Garlic extract was extracted from fresh raw garlic and nanoparticles of cellulose and starch were synthesized biochemically. Scanning electron microscopy was used for characterization of the nanoparticles of cellulose and starch. By adding a mixture of three above materials to polyethylene polymer, a biofilm was prepared and its antimicrobial activity against two species of bacteria, yeast and mold was evaluated alone and in the presence of milk up to 6 weeks. Data were compared using student t-test. A P value of Results: The biofilm showed its greatest antimicrobial effects on E. coli (With an inhibition diameter of approximately 8.5 cm around the biofilm). Antimicrobial properties of biofilm in the presence of contaminated milk (As the packaging model of milk) were significantly higher in comparison to the control without any biofilm. Conclusion: It is possible to have a suitable antimicrobial biofilm by using nanoparticles of starch, cellulose and garlic extract. The findings of the current study suggest a new approach for food packaging industries toward the use of biodegradable active packagings which ultimately lead to quality improvement, food safety and decrease in the amount of waste.