| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,251 |
| تعداد مقالات | 35,917 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,565,985 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,689,377 |
ساخت بیوسنسور نانوسلولزی به‌عنوان نشان‌دهنده فساد گوشت | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 4، دوره 40، شماره 1 - شماره پیاپی 90، فروردین 1404، صفحه 20-34 اصل مقاله (1.26 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.367510.1786 | ||
| نویسندگان | ||
| علی قاسمی چهاردهی* 1؛ قاسم اسدپور2؛ سید مجید ذبیح زاده3؛ اسماعیل رسولی گرمارودی4 | ||
| 1دانشجوی دکترای رشته صنایع سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران | ||
| 3دانشیار، گروه مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران | ||
| 4استادیار، گروه مهندسی پالایش زیستی، پردیس زیرآب، دانشکده مهندسی فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: مقدار سالیانه ضایعات مواد غذایی، حدود یک‌سوم مقدار تولید جهانی غذای خوراکی را شامل می‌شود. یکی از دلایل اصلی ضایعات مواد گوشتی، بیماری ایجاد شده توسط میکروارگانیسم‌ها است. با استفاده از ردیابی پیوسته و لحظه‌ای تخریب ماده غذایی، می‌توان به‌طور چشمگیری ضایعات را کاهش داد. یکی از روش‌های اصلی شناسایی تغییر کیفیت ماده غذایی درون بسته‌بندی، تغییر pH است. با به‌کارگیری پلیمرهای طبیعی، حاوی مواد حساس به pH، می‌توان از وضعیت مواد گوشتی داخل بسته‌بندی، اطلاع پیدا کرد. از مواد طبیعی حساس به pH ، آنتوسیانین‌ها است. این پژوهش، به بررسی استفاده از ماده استخراجی از پوست بادمجان برای ساخت فیلم زیستی نانوسلولزی حساس به pH، به‌عنوان نشان‌دهنده فساد گوشت داخل بسته‌بندی، پرداخته است. مواد و روش‌ها: پوست بادمجان، پس از خرد شدن و عبور از الک، در دو روش مجزا (با و بدون اسید فرمیک)، تحت عصاره‌گیری قرار گرفت. مقدار آنتوسیانین، در هر روش، مورد بررسی قرار گرفت و سپس براساس مقدار آنتوسیانین به‌دست‌آمده، روش مناسب عصاره‌گیری، انتخاب گردید. آنتوسیانین حاصل، به‌عنوان ماده اصلی حساس به تغییرات pH، در درصدهای مختلف تا رسیدن به نتیجه مطلوب، برای ساخت فیلم نانوسلولزی، مورد استفاده قرار گرفت. در ساخت فیلم نانوسلولزی، آنتوسیانین با کمک دو نوع پلیمر اتصال‌دهنده عرضی، به نام‌های پنتاسدیم‌تری‌فسفات و پلی‌وینیل‌الکل، در دو مسیر جدا، در داخل فیلم نانوفیبرسلولزی، با روش casting، در دمای 40 درجه سلسیوس، به مدت 72 ساعت در آون، تثبیت گردید. فیلم حاصل، به‌عنوان نشانگر(Indicator) فساد گوشت، در فضای داخلی بسته‌بندی مواد گوشتی قرار گرفت. تعدادی از بسته‌بندی‌های مذکور، سه روز در دمای محیط و تعدادی دیگر، هفت روز در یخچال قرار گرفتند. تغییر رنگ فیلم‌ها در هر دو مورد، که نشان از آلودگی میکروبی گوشت بود، مشهود بود. یافته‌ها: نتایج نشان داد، مقدار آنتوسیانین در روش عصاره‌گیری با اسید فرمیک، دو برابر روش عصاره‌گیری بدون استفاده از اسید فرمیک است. آزمون L a b مربوط به فیلم‌های نانوسلولزی، نشان داد که برای فیلم‌های داخل بسته‌بندی پس از فساد گوشت، فاکتور b به‌اندازه سه و نیم برابر، افزایش داشته است. بررسی فیلم‌ها با کمک XRD، نشان داد اضافه شدن پلیمر اتصال‌دهنده و همچنین عصاره، باعث افزایش درجه کریستالیته فیلم نانوسلولزی می‌گردد. همچنین، بررسی فیلم‌ها به‌وسیله دستگاه FTIR نشان داد با افزودن پلیمرهای اتصال‌دهنده، گروه‌های عاملی جدید در فیلم‌نانوسلولزی، قبل و بعد از قرارگیری داخل بسته‌بندی، ایجاد می‌شود. نتیجه‌گیری: در این تحقیق، از عصاره پوست بادمجان برای ساخت فیلم نانوسلولزی حساس به pH، استفاده شده است. در استخراج عصاره، از نظر مقدار آنتوسیانین حاصل، روش با اسید فرمیک، بر روش بدون آن، برتری داشت. فیلم نانوسلولزی ساخته شده، در مجاورت گوشت فاسد، تغییر رنگ داده و به رنگ زرد مایل به سبز در آمد. نتایج حاصله نشان از افزایش درجه کریستالیته، در اثر برهم‌کنش بین اجزای فیلم دارد. خود عصاره نیز در pH اسیدی، به رنگ قرمز و در pH قلیایی، به رنگ قهوه‌ای مایل به سبز در‌آمد. درنهایت مشخص گردید، با استفاده از تغییر رنگ مشهود فیلم نانوسلولزی زیست‌تخریب‌پذیر مذکور، می‌توان به‌طور چشمی از وضعیت ماده غذایی داخل بسته‌بندی، اطلاع پیدا کرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نانوسلولز؛ آنتوسیانین؛ پوست بادمجان؛ نشانگر فساد گوشت و pH | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Fabrication of Nanocellulosic biosensor as an indicator of meat spoilage | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ali Ghasemi Chahardehi1؛ Ghasem Asadpour2؛ Sead Majid zabihzadeh3؛ Esmaeil Rasooly Garmaroody4 | ||
| 1Ph.D. Student of Cellulose industries, Agricultural Sciences and Natural Resources of Sari University. Iran | ||
| 2Associate Professor, Department of Wood and Paper, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran | ||
| 3Associate Professor, Department of Wood and cellulose products. Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural resources, Iran | ||
| 4Assistant professor, Faculty of New Technologies, Shahid Beheshti University, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and purpose: The annual amount of food waste includes about one third of the global production of edible food. One of the main causes of meat waste is the disease caused by microorganisms. Using continuous and real-time tracking of food spoilage, waste can be significantly reduced. One of the main ways to identify the change in the quality of the food inside the package is the change in pH. by employing natural polymers containing pH-sensitive substances, it is possible to know the condition of the meat inside the package. Anthocyanins are natural substances sensitive to pH. This research investigated the use of eggplant peel extract to make a pH-sensitive Nanocellulosic biofilm as an indicator of meat spoilage inside the package. Materials and methods: Eggplant peel, after crushing and passing through a sieve, was subjected to extraction in two separate methods (with and without formic acid). The amount of anthocyanin in each method was investigated and then the appropriate extraction method was selected based on the amount of anthocyanin obtained. The resulting anthocyanin, as the main substance sensitive to pH changes, was used in different percentages until the desired result was reached, to make nanocellulose film. In the production of nanocellulose film, anthocyanin was stabilized with the help of two types of cross-linking polymers, namely Penta sodium triphosphate and polyvinyl alcohol, in two separate paths, inside the nanofibrocellulose film, by casting method, at a temperature of 38̊Ϲ for 72 hours in an oven. The resulting film, as an indicator of meat spoilage, was placed inside the packaging of meat products. Some of the mentioned packages were kept at room temperature for three days and some others were kept in the refrigerator for seven days. The change in color of the films was evident in both cases, which indicated the microbial contamination of the meat. Result: The results showed that the amount of anthocyanin in the extraction method with formic acid is twice that of the extraction method without it. The L a b test related to Nanocellulosic films showed that the b factor increased three and a half times in the films inside the package after spoilage the meat. Examination of the films with XRD showed that the addition of the binding polymer as well as the extract increases the degree of crystallinity of the nanocellulose film. Also, the results of FTIR showed that by adding binding polymers, new functional groups are created in the nanocellulose film, before and after being placed inside the packaging. Conclusion: In this research, eggplant peel extract was used to make pH-sensitive nanocellulose film. In terms of anthocyanin content, the method with formic acid was superior to the method without it. Nanocellulose film, in the vicinity of rotten meat, changed color and became greenish yellow. The results show an increase in the degree of crystallinity due to the interaction between the components of the film. The extract itself also turned red in acidic pH and greenish-brown in alkaline pH. Finally, it was found that by using the visible color change of the aforementioned biodegradable nanocellulose film, it is possible to visually know the condition of the food inside the package. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Nanocellulose, anthocyanin, eggplant peel, meat spoilage indicator and pH | ||
| مراجع | ||
|
Ahari, H. and Soufiani, S., 2021. Smart and active food packaging insights in novel food packaging. Frontiers in Microbiology, 12: 657233.
-Alamdari, NE., Aksoy, B., Aksoy, M., Beck, BH. and Jiang, Z., 2020. A novel paper-based and pH-sensitive intelligent detector in meat and seafood packaging. Talanta, 224: 121913.
-Anghel, N., Dinu, MV., Zaltariov, M., Pamfil, D. and Spiridon, L., 2021. New cellulose-collagen-alginate materials incorporated with quercetin, anthocyanins and lipoic acid. International Journal of Biological Macromolecules, 181: 30-40.
-Boulekbache-Makhlouf, L., Medouni, L., Medouni-Adrar, S., Arkoub, L. and Madani, K., 2013. Effect of solvents extraction on phenolic content and antioxidant activity of the byproduct of eggplant. Industrial Crops and Products, 49: 668– 674.
-Campos-Requena, VH., Rivas, BL., Perez, MA., Garrido-Miranda, KA. and Pereira, ED., 2018. Release of essential oil constituent from thermoplastic starch/layered silicate bio nanocomposite film as a potential active packaging material. European Polymer Journal, 109: 64-71.
-Choi, I., Lee, JY., Lacroix, M. and Han, J., 2016. Intelligent pH indicator film composed of agar/potato starch and anthocyanin extracts from purple sweet potato. Food Chemistry, 218: 122-128.
-Davies, KM., 2004. Plant Pigments and Their Manipulation, Annual Plant Reviews, Volume 14. CRC Press, USA, 352p.
-Erna, KH., Felicia, WXL., Vonnie, JM., Rovina, K., Yin, KH. and Nur’Aqilah, MN., 2022. Synthesis and physicochemical characterization of polymer film-based anthocyanin and starch. Biosensor, 12(4): 211.
-Ghaani, M., Cozzolino, CA., Castelli, G. and Farris, S., 2016. An overview of the intelligent packaging technologies in the food sector. Trends in Food Science & Technology, 51: 1-11.
-Golasz, LB., Silva, J. and Silva, SB., 2013. Film with anthocyanin as an indicator of chilled pork deterioration. Ciência e Tecnologia de Alimentos (Food Science and Technology), 33 (suppl 1).
-Golmohammadi, H., Morales-Narvaez, E., Naghdi, T. and Merkoci, A., 2017. Nanocellulose in sensing and biosensing. Chemistry of Materials, 29(13): 5426-5446.
-Hu, Y., Wang, Y. and Tang, Y., 2019. Analysis of the correlation between the freshness indices of pork and its pork exudate. Acta Universitatis Cibiniensis Series E: Food Technology, 23: no.1.
- Kuswandi, B., Wicaksono, Y., Jayus., Abdullah, A., Heng, LY. and Ahmad, M., 2011. Smart packaging: sensors for monitoring of food quality and safety. Journal of Food Measurement and Characterization, 5: 137-146.
-Liang, T. and Wang, L., 2017. A pH-sensing film from tamarind seed polysaccharide with litmus lichen extract as an indicator. Polymers, 10(1): 1-10.
-Maciel, VBV., Yoshida, CMP. and Franco, TT., 2015. Chitosan/pectin polyelectrolyte complex as a pH indicator. Carbohydrate Polymers, 132: 537-545.
-Nerin, C., Aznar, M. and Carrizo, D., 2016. Food contamination during food process. Trends in Food Science & Technology, 48: 63-68.
-Neubauerova, K., Carneiro, MCCG., Rodrigues, LR., Moreira, FTC. and Sales, MGF., 2020. Nanocellulose- based biosensor for colorimetric detection of glucose. Sensing and Bio-Sensing Research, 29: 100368.
-Ozkan, M., Karakoç, A., Borghei, M., Wiklund, J., Rojas, OJ. and Paltakari, J., 2019. Machine learning assisted design of tailor-made nanocellulose films: a combination of experimental and computational studies. Polymer Composites, 40(10): 4013-4022.
-Pereira Jr, VA., de Arruda, INQ. and Stefani, R., 2014. Active chitosan/PVA films with anthocyanins from Brassica oleraceae (Red Cabbage) as Time-Temperature Indicators for application in intelligent food packaging. Food Hydrocolloids, 43: 180-188.
-Phan, D., Debeaufort, F., Luu, D. and Voilley, A., 2005. Functional properties of edible agar-based and starch-based films for food quality preservation. Journal Of Agricultural and Food Chemistry, 53(4): 973-981.
-Rapisarda, P., Fanella, F. and Maccarone, E., 2000. Reliability of Analytical Methods for Determining Anthocyanins in Blood Orange Juices. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(6): 2249-2252.
-Safitri, E., Humaira, H., Murniana, M., Nazaruddin, N., Iqhrammullah, M., Md Sani, ND., Esmaeili, CH., Susilawati, S., Mahathir, M. and Nazaruddin, SL., 2021. Optical pH Sensor Based on Immobilization Anthocyanin from Dioscorea alata L. onto Polyelectrolyte Complex Pectin–Chitosan Membrane for a Determination Method of Salivary pH. Polymers, 13(8): 1276.
-Sobhan, A., Muthukumarappan, K. and Wei., L., 2021. Biosensors and biopolymer-based nanocomposites for smart food packaging: challenges and opportunities. Food Packaging and Shelf Life, 30: 100745.
-Sobhan, A., Muthukumarappan, K., Cen, Z. and Wei, L., 2019. Characterization of nanocellulose and activated carbon nanocomposite films’ biosensing properties for smart packaging. Carbohydrate Polymers, 225: 115189.
-Song, T., Tanpichai, S. and Oksman, K., 2016. Cross-linked polyvinyl alcohol (PVA) foams reinforced with cellulose nanocrystals (CNCs). Cellulose, 23: 1925-1938.
-Soni, B., Hassan, EB. and Mahmoud, B., 2015. Chemical isolation and characterization of different cellulose nanofibers from cotton stalks. Carbohydrate Polymers, 134: 581-589.
-Sonker, AK., Rathore, K., Nagarale, RK. and Verma, V., 2017. Crosslinking of Polyvinyl Alcohol (PVA) and Effect of Crosslinker Shape (Aliphatic and Aromatic) Thereof. Journal of Polymers and the Environment, 26: 1782-1794.
-Tena, N. and Asuero, AG., 2022. Up-To-Date Analysis of the Extraction Methods for Anthocyanins: Principles of the Techniques, Optimization, Technical Progress, and Industrial Application. Antioxidants, 11(2): 286.
-Todaro, A., Cimino, F., Rapisarda, P., Catalano, AE., Barbagallo, RN. and Spagna, G., 2008. Recovery of anthocyanins from eggplant peel. Food Chemistry, 114(2): 434-439.
-Ueda, T., Ishigami, A., Thumsorn, S., Kurose, T., Kobayashi, Y. and Ito, H., 2022. Structural, Rheological, and Mechanical Properties of Polyvinyl Alcohol Composites Reinforced with Cellulose Nanofiber Treated by Ultrahigh-Pressure Homogenizer. Materials today communications, 33: 104316.
-Vilela, C., Moreirinha, C., Domingues, EM., Figueiredo, FML., Almeida, A. and Freire, CSR., 2019. Antimicrobial and Conductive Nanocellulose-Based Films for Active and Intelligent Food Packaging. Nanomaterials, 9(7): 980.
- Wahyuningsih, S., Wulandari, L., Wartono, MW., Munawaroh, H. and Ramelan, AH., 2017. The Effect of pH and Color Stability of Anthocyanin on Food Colorant. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 193: 012047.
-Wang, SY., Bowman, L. and Ding, M., 2008. Methyl jasmonate enhances antioxidant activity and flavonoid content in blackberries (Rubus sp.) and promotes antiproliferation of human cancer cells. Food Chemistry, 107(3): 1261–1269.
-Wu, C., Sun, J., Lu, Y., Wu, T., Pang, J. and Hu, Y., 2019. In situ self-assembly chitosan/ε-polylysine bio nanocomposite film with enhanced antimicrobial properties for food packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 132: 385-392.
-Www.fao.org/newsroom/detail/plastics in agrifood systems the good the bad and the ugly/en.
-Yang, Y., Yu, X., Zhu, Y., Zeng, Y., Fang, C., Liu, Y., Hu, S., Ge, Y. and Jiang, W., 2022. Preparation and application of a colorimetric film based on sodium alginate/sodium carboxymethyl cellulose incorporated with rose anthocyanins. Food Chemistry, 393: 133342.
-Yong, H., Wang, X., Bai, R., Miao, Z., Zhang X. and Liu, J., 2019. Development of antioxidant and intelligent pH-sensing packaging films by incorporating purple-fleshed sweet potato extract into chitosan matrix. Food Hydrocolloids, 90: 216–224.
-Yong, H., Wang, X., Zhang, X., Liu, Y., Qin, Y. and Liu, J., 2019. Effects of anthocyanin-rich purple and black eggplant extracts on the physical, antioxidant and pH-sensitive properties of chitosan film. Food Hydrocolloids, 94: 93-104.
-Yoshida, CMP., Maciel, VBV., Mendonca, MED. and Franco, TT., 2013. Chitosan biobased and intelligent films: monitoring pH variations. LWT-Food Science and Technology, 55(1): 83-89.
-Yousefi, P., Hamedi, S., garmaroody, ER. and Koosha, M., 2020. Antibacterial nanobiocomposite based on halloysite nanotubes and extracted xylan from bagasse pith. International Journal of Biological Macromolecules, 160: 276–287.
-Zhou, YM., Fu, SY., Zheng, LM. and Zhan, HY., 2012. Effect of nanocellulose isolation techniques on the formation of reinforced poly (vinyl alcohol) nanocomposite films. Express Polymer Letters, 6(10): 794-804.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 614 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 503 |
||