تولید نانو ذرات زیست تجزیه پذیر از موسیلاژهای گیاهی و بررسی اثر کاربرد آنها بصورت پوشش خوراکی

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

صمغ ها، کلوئیدهای آبدوست، هیدروکلوئیدها، موسیلاژها و پلیمرهای آبدوست همگی به موادی اطلاق میشوند که قدرت تشکیل ژل را دارند. لایه محافظ مورد استفاده بر روی مواد غذایی می تواند از طریق کاهش هدرروی رطوبت، کنترل تبادلات گازی، تنظیم سرعت واکنش های اکسیداتیو و کاهش آلودگی در افزایش عمر نگهداری مواد غذایی موثر باشد. همچنین این پوشش ها می تواند حامل مواد ضد قهوه ای شدن و ضد میکروبی و همچنین حامل موادی باشد که باعث حفظ رنگ و طعم مواد غذایی گردد. بعضی از مزایای پوشش های خوراکی شامل اثرات باکتری کشی آنها، بالابردن ارزش غذایی محصولات، دلپذیر بودن طعم آنها و حتی کاهش آلودگی محیط زیست می باشند. این تحقیق به منظور دستیابی به نانو ذرات زیست تجزیه پذیر از پلیمرهای گیاهی و بررسی تاثیر این نوع پوشش خوراکی بر خصوصیات نگهداری میوه ی خیار در آزمایشگاه صنعتی دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی مشهد و آزمایشگاه های تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد و به اجرا درآمد. ابتدا با روش خیساندن7 موسیلاژ کتیرا (Astragalus gummifera)، پنیرک (Malva silvestris)، بذر ریحان (Ocimum basilicum)، بارهنگ (Plantago lanceolata)، اسفرزه (Plantago psylium) و تخم شربتی (Lallemantia royleana) به عنوان پلیمر طبیعی در دمای معمولی، استخراج شد. از اتیل سلولز به عنوان شاهد استفاده شد. سپس فراکسیون محلول در استن این موسیلاژها تهیه شد و با روش فاز دیسپرشن در محلول آبی دارای موازنه هیدروفیل/لیپوفیل8 (HLB) های متفاوت بین 5 تا 15 و همچنین در دورهای 500،750 و 1000 دور در دقیقه نانوذرات بدست آمد. خصوصیات ذره ای و خصوصیات مورفولوژیکی نانو ذرات بدست آمده بترتیب با استفاده از دستگاه پارتیکل سایز آنالایزر9 و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تعیین شد. محلولهای حاوی این نانوذرات به عنوان یک پوشش خوراکی به عنوان نمونه برروی میوه خیار بکار رفت و خصوصیات نگهداری آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که می‌توان از موسیلاژ پنیرک، کتیرا، تخم شربتی و اتیل سلولز (به عنوان شاهد)، ذراتی در اندازه نانومتر تولید نمود. در حالیکه بذر بارهنگ، اسفرزه و ریحان فاقد فراکسیون پلیمری محلول در استون بودند. بهترین HLB جهت دسترسی به مناسب ترین اندازه ذرات (در حدود 100 نانومتر) در سه پلیمر گیاهی یاد شده برابر با 7 و با سرعت 1000 دور در دقیقه بود. نتایج بخش دوم تحقیق نشان داد که استفاده از این نانو ذرات به عنوان پوشش خوراکی باعث کاهش درصد کپک زدگی و بهبود کیفیت میوه‌ ها در بسته بندی می‌گردد. در مجموع نتایج این تحقیق نشان داد که موسیلاژ حاصل از گیاهان دارویی یک منبع ارزشمند پلیمری بوده و میتوان با استفاده از فناوری نانو از آنها را به عنوان پوشش خوراکی استفاده نمود

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of Biodegradable Nanoparticles Derived from Plant Mucilage and Its Application as an Edible Coating

نویسندگان [English]

  • M. Azizi
  • F. Oroojalian
  • H. Orafayi
  • F. Yazdian
  • M. Rahmati
  • F. Haghiroalsadat
چکیده [English]

Plants gums, hydrophilic colloids, hydrocolloids, mucilages and hydrophilic polymers are compounds that can produce gel. Coating materials which applied on food products increased shelf life of food by affecting water loss, gas exchange, oxidation process and decreasing the food spoilage and affect shelf life of food products. Coating material could carry antioxidant, antibacterial and/or other compounds responsible of food color and flavors. Some advantages of edible coating are antibacterial activity, improvement of nutritional values, flavors and also decreasing the environment pollutions. In order to develop biodegradable nanoparticles from plant polymers and study of the effect of nanoparticle application as edible coating on shelf life of cucumber fruits, the experiment was conducted at the research laboratories of Ferdowsi University of Mashhad (FUM) and industrial laboratory of School of Pharmacy, Mashhad University of Medical Science. At the first, some plant mucilage including tragacanth (Astragalus gummifera), marshmallow flower (Malva silvestris) and seeds of plantain (Plantago lanceolata), basil (Ocimum basilicum), psylium (Plantago psylium) and lallemantia (Lallemantia royleana) were extracted by water as natural polymers at room temperature. Ethyl-cellulose™ also used as semi-artificial polymer. Then acetone fraction of the extracts prepared and dispersed in water solution which had different Hydrophile–Lipophile Balance (HLB) values (5-15) during different stirring level (500, 750 and 1000 rpm) by phase dispersion method for production of nanoparticles. Nanoparticle properties and morphological characteristic determined by Particle Size Analyzer and electronic scanning microscopy (SEM) respectively. The solution contained nanoparticles sprayed on fresh cucumber fruits (as a model) as edible coating and the shelf life evaluated. Results showed that mucilage of tragacanth (Astragalus gummifera), marshmallow flower (Malva silvestris), Lallemantia (Lallemantia royleana) and ethyl-cellulose™( as a control) produced particles at nanometer scale (100-200 nm) but plantain (Plantago lanceolata), basil (Ocimum basilicum) and psylium (Plantago psyllium) had no significant acetone fraction. The best solution’s HLB for production of suitable nanoparticles (app. 100 nm in size) in the mentioned natural polymers were 7 at 1000 rpm. The results of the second set of experiment showed that application of the solutions containing nanoparticle as edible coating decreased cucumber spoilage caused by mold and improved shelf life of the commodity in the package. The results of the present study showed that medicinal plants mucilage are valuable source of natural polymeric compounds and could be used as edible coating using nanotechnology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plant mucilage
  • Biodegradable nanoparticles
  • Edible Coating
  • HLB