بررسی تأثیر پوشش نانوامولسیون اسانس زرین گیاه در محلول کیتوزان بر ویژگی‌های کیفی گندم جوانه‌زده با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 9، دوره 17، شماره 5 - شماره پیاپی 71، آذر و دی 1400، صفحه 785-802  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2021.39183

نویسندگان

نسیم نجفی؛ هاجر عباسی

گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

چکیده

بذرهای جوانه‌زده به‌دلیل فعالیت آبی بالا و حساسیت فراوان به‌عوامل قارچی عمر انباری بسیار کوتاهی دارد. لذا، استفاده از روش‌های ایمن برای کنترل فساد و حفظ کیفیت جوانه‌های خوراکی در زمان نگهداری، امری ضروری است. کاربرد موفقیت‌آمیز کیتوزان و اسانس‌ها و عصاره‌های گیاهی در فرمولاسیون پوشش‌های خوراکی از یک طرف و اثبات افزایش خاصیت ضدقارچی در اثر کاهش اندازه ذرات کیتوزان از طرف دیگر، موجب شد تا در پژوهش حاضر، کارایی نوعی پوشش خوراکی نانوامولسیونی حاوی کیتوزان و اسانس زرین گیاه با هدف حفظ کیفیت، تاخیر در فساد و افزایش زمان نگهداری گندم جوانه‌زده بررسی شود. زرین گیاه یا بادرنجبویه دنایی (Dracocephalum kotschyi L.) گیاهی چندساله از خانواده Lamiaceae است که اسانس آن حاوی ترکیبات بیولوژیک فعال ارزشمند مانند فلاونوئیدها، رزمارینیک اسید و گلیکوزیدهای مونوترپن می‌باشد. در این تحقیق، برای بهینه‌یابی شرایط پوشش‌دهی از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی در 5 سطح اسانس (صفر، 50، 150، 250 و ppm 300)، کیتوزان (صفر، 13/0، 38/0، 63/0 و 75/0%) و زمان غوطه‌وری (10، 25، 55، 85 و 120 ثانیه) استفاده شد. در شرایط بهینه، نتایج حاصل از ویژگی‌های کیفی محصول منتخب (pH، افت وزن، فنول کل، ظرفیت آنتی‌اکسیدانی، اسید آسکوربیک، سفتی بافت) و خصوصیات حسی آن (طعم، عطر و بو، رنگ، بافت، پذیرش کلی) ارزیابی و با نمونه شاهد مقایسه گردید. نتایج نشان داد، افزایش همزمان کیتوزان و زمان غوطه‌وری موجب حفظ بهتر ترکیبات فنولیک محصول گردید. افزایش اسانس تا حدود ppm 150 و کیتوزان تا محدوده 38/0% موجب افزایش ظرفیت آنتی‌اکسیدانی محصول گردید. اثرات متقابل این متغیرهای نیز در همین محدوده حفظ سطوح بالاتری از محتوی اسید آسکوربیک گندم جوانه‌زده را به همراه داشت. اثر متقابل اسانس و کیتوزان و همچنین اثر متقابل کیتوزان و زمان غوطه‌وری در مقادیر بالا موجب حفظ بهتر بافت تیمارها شد. پوشش حاوی 25/0% کیتوزان وppm  18/84 اسانس زرین گیاه به‌همراه s25 غوطه‌وری، به‌عنوان بهترین تیمار جهت حفظ ویژگی‌های کیفی گندم جوانه‌زده معرفی گردید. بررسی و مقایسه ویژگی‌های نمونه بهینه پوشش‌دهی شده و شاهد طی زمان نگهداری گندم جوانه‌زده نشان داد که علاوه بر تاثیر مثبت نانوامولسیون حاوی کیتوزان و اسانس زرین گیاه در کاهش افت وزن و حفظ بهتر محتوی اسید آسکوربیک، پلی‌فنول کل، ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و سفتی بافت، این پوشش هیچ‌گونه تأثیر نامطلوبی بر ویژگی­های حسی ندارد. 

کلیدواژه‌ها

گندم جوانه‌زده؛ پوشش نانوامولسیونی؛ کیتوزان؛ زرین گیاه؛ ترکیبات فنولیک؛ سفتی بافت

مراجع

شیروانی، ع.، شاهدی، م. و گلی، س. الف.، 1396، اثر جوانه‌زنی بر میزان ترکیبات شیمیایی، خواص تغذیه‌ای و فعالیت ضداکسندگی بذر ماش، فصلنامه علوم و صنایع غذایی، 16، 145-135.

صحرایی خوش‌گردش، ع.، بدیعی، ف. و یاسینی اردکانی، س، ف.، 1393، تأثیر پوشش نانوامولسیون حاوی کیتوزان بر افزایش ماندگاری سیب گلاب رقم گلاب کهنز در مدت انبارداری، مهندسی بیوسیستم ایران، 45، 133-120.

عشقی، س.، هاشمی، م.، محمدی، ع.الف.، بدیعی، ف.، محمد حسینی، ز.، احمدی صومعه، ک. و قناتی، ک، د.، 1392، تأثیرپوشش نانوامولسیون حاوی کیتوزان بر افزایش ماندگاری و ویژگیهای کیفی میوه توت‌فرنگی پس ازبرداشت، مجله علوم تغذیه وصنایع غذایی ایران، 2، 19-9.

کمالی، م.، خسرویار، س. و جلیلوند، م.، 1393، بررسی ترکیبات فنلی، فلاونوئیدی، آنتوسیانینی و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی عصاره‌های مختلف اندام هوایی گیاه دارویی Dracocephalum kotschyi، مجله دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی، 6، 634-627.

محسن نسب، ف.،  شرفی زاده، م. و  سیادت، ع.، 1389 ، بررسی اثر فرسودگی بذر )پیری تسریع شده(  بر جوانه زنی و رشد گیاهچه ارقام گندم در شرایط آزمایشگاه، فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی، 2، 3.

موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، 1387،  میکروبیولوژی پودر جوانه گندم ویژگی‌ها، استاندارد ملی ایران، شماره 5833.

هاشمی گهرویی، ه.، غیاثی، ف.، اسکندری، م. ه. و مجذوبی، م، 1395، بررسی تاثیر فرآیند حرارتی خشک بر ویژگی‌های تغذیه‌ای و فیزیکی شیمیایی جوانه گندم به‌عنوان یک مکمل غذایی فراسودمند، نشریه پژوهشهای صنایع غذایی، 26، 47-37.

Al-Qurashi, A.D. & Awad, M.A., 2015, Postharvest chitosan treatment affects quality, antioxidant capacity, antioxidant compounds and enzymes activities of ‘El-Bayadi’ table grapes after storage, Scientia Horticulturae, 197, 392- 398.

Ali, A., Mahmud, T.M.M., Kamaruzaman, S. & Yasmeen, S., 2011, Effect of chitosan coatings on the physicochemical characteristics of Eksotika II papaya (Carica papaya L.) fruit during cold storage, Food Chemistry,124, 620-626.

Anuchapreeda, S., Fukumori, Y., Okonogi, S, & Ichikawa, H., 2012, Preparation of lipid nanoemulsions incorporating curcumin for cancer therapy, Journal of Nanotechnolog , 1-11.

AOAC, 2002, Official Methods ofAnalysis of AOAC International, 17th Edn., AOAC International, Maryland.

Athmaselvi, K.A., Sumitha, P. & Revathy, B., 2013, Development of Aloevera based edible coating for tomato, International Agrophysics, 27, 369-375.

Atress, Amal S.H., El-Mogy, M.M., Aboul-Anean, H.E. & Alsanius, B.W., 2010, Improving strawberry Fruit Storability by Edible Coating as a Carrier of Thymol or Calcium Chloride, Journal of Horticultural Science &Ornamental Plants, 2, 88-97.

Aydin, E., Gocmen, D., 2014, the influences of drying method and metabisulfite pre-treatment on the color,functional properties and phenolic acid content and bioaccessibility of pumpkin flour, Lwt- Food science and technology xxx, 1-8.

Ayranci, E. & Tunc, S., 2004, The effect of edible coatings on water and vitamin C loss of apricots (Armeniaca vulgaris Lam.) and green peppers (Capsicum annuum L.), Food chemistry, 87, 339-342.

Bagheri, M., Esna-Ashari, M. & Ershadi, A., 2015, Effect of postharvest calcium chloride treatment on the storage life and quality of persimmon fruits (Diospyros kaki Thunb.) cv.‘Karaj’, International Journal of Horticultural Science and Technology, 2, 15-26.

Bressy, F.C., Brito, G.B., Barbosa, I.S., Teixeira, L.S.G. & Korn, M.G.A., 2013, Determination of trace element concentrations in tomato samples at different stages of maturation by ICP OES and ICP-MS following microwave-assisted digestion, Microchemical Journal, 109, 145-149.

Chaudhery, Y.Q., Castle, L. & Watkins, R., 2010, Nanotechnologies in food, Royal Society of Chemistry (RSC) Publishing, UK, 36-51.

Chiumarelli, M., Ferrari, C.C., Sarantópoulos, C.I. & Hubinger, M.D., 2011, Fresh cut ‘Tommy Atkins’ mangopretreated with citric acid and coated with cassava (ManihotesculentaCrantz) starch or sodium alginate, InnovativeFood Science and Emerging Technologies, 12, 381-387.

Corbo, M.R., Speranza, B., Campaniello, D., D’Amato, D. & Sinigaglia, M., 2010, Fresh-cut fruits preservation: current status and emerging technologies, .CurrentResearch, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and MicrobialBiotechnology, 2,1143-1154.

Dʼambrosio, T., Amodio, ML., Pastor, D., De Santis, G., Golelli, G., 2017, Chemical, Physical and sensorial characterization of fresh quinoa sprouts (Chenopodium quinoa willd.) and effects of modified atmosphere packaging on quality during cold storage, Food Packaging and Shelf life, 14,52-58.

Duenas, M., Hernandez, T., Estrella, I. & Fernandez, D., 2009, Germination as a process to increase the polyphenol content and antioxidant activity of lupin seeds, Food chemistry, 117, 599-607.

Dutta, P.K., Tripathi,  S., Mehrotra, G.K. & Dutta, J., 2009, Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications, Food Chemistry, 114, 1173-1182.

Gholammipour Fard, K., Kamari, S., Ghasemnezhad M. & Ghazvini, R.F., 2010, Effect of chitosan coating on weight loss and postharvest quality of green pepper, Acta Horticulturae, 877, 821-826.

Guerra, I.C.D., de Oliveira, P.D.L., de Souza Pontes, A.L., Lúcio, A.S.S.C., Tavares, J.F., Barbosa-Filho, J.M., Madruga, M.S. & de Souza, E.L., 2015, Coatings comprising chitosan and Menthapiperita L. or Mentha×villosaHuds essential oils to prevent common postharvest mold infections and maintain the quality of cherrytomato fruit, International Journal of Food Microbiology, 214, 168-178.

Hong, K., Xie, J., Zhang, L.,  Sun, D. & Gong, D., 2012, Effects of chitosan coating on postharvest life and quality of guava (PsidiumguajavaL.) fruit during cold storage, Scientia Horticulturae, 144, 172-178.

Hruskova, M., Hanzlikova K. & Varacek, R., 2000, Wheat and flour quality relations in a commercial mill, Czech Journal of Food Sciences, 19, 189-195.

Jahaniani, F., Ebrahimi, S.A., Rahbar-Roshandel, N. & Mahmoudian, M., 2005, Xanthomicrol is the main cytotoxic component of Dracocephalumkotschyii and a potential anti-cancer agent, Phytochemistry, 66, 1581-1592.

Jiang, Y., & Li, Y., 2001, Effects of chitosan on postharvest life and quality of longan fruit, Food Chemistry, 73, 139-143.

Kamali, M., Khosroyar, S., Kamali, H., Ahmadzadeh Sani, T. & Mohammadi A., 2016, Phytochemical screening and evaluation of antioxidant activities of Dracocephalumkotschyi and determination of its luteolin content, Avicenna Journal of Phytomedicine, 6,425-433.

Khalifa, I., Barakat, H., El-Mansy, H.A. & Soliman, S.A., 2017, Preserving apple (Malusdomestica var. Anna) fruit bioactive substances using olive wastes extract-chitosan film coating, Information Processing In Agriculture, 4, 90-99.

Lee, J.Y., Parka, H.J., Lee, C.Y. & Choia, W.Y., 2003, Extending shelf-life of minimallyprocessed apples with edible coatings and antibrowning agents, Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie, 36, 323-329.

Liu, K., Yuan, C., Chen, Y., Li, H. & Liu, J., 2014, Combined effects of ascorbic acid and chitosan on the quality maintenance and shelf life of plums, Scientia Horticulture, 176, 45- 53.

Liu, J., Zhang, J. & Xia, W., 2008, Hypocholesterolaemic effects of different chitosan samples in vitro and in vivo, Food Chemistry, 107, 419-25.

Mali, S. & Grossmann, MVE., 2003, Effects of yam starch onstorability and quality of fresh strawberries (Fragaria ananassa),  Journal of Agricultural and Food Chemistry,  21,7005-7011.

Martuccia, J.F., Gende, L.B., Neira, L.M. & Ruseckaite, R.A., 2015, Oregano and lavender essential oils as antioxidant and antimicrobial additives of biogenic gelatin films, Industrial Crops and Products, 71, 205-213.

Mirdehghan,  S.H., Rahemi, M.,  Serrano, M., Guillen,  F., Martínez-Romero, D &  Valero,  D., 2007, The application of polyamines by pressure or immersion as a tool to maintain functional properties in stored pomegranate arils, Journal of Agriculture Food Chemistry, 55, 755–760.

Mirhosseini, H., Tan, C.P., Hamid, N.S.A. & Yusof, S.,  2008, Optimization the contents of Arabic gum, xanthan gum and orange oil affecting turbidity, average particle size, polydispersity index and density in orange beverage emulsion, Food Hydrocolloids, 22, 1212-1223.

Mimica-Dukic, N., Orcic, D., Lesjak, M. and Sibul, F., 2016, Essential Oils as Powerful Antioxidants: Misconception or Scientific Fact? Jeliazkov (Zheljazkov) and Cantrell; Medicinal and Aromatic Crops: Production, Phytochemistry, and Utilization ACS Symposium Series, American Chemical Society, Washington, DC.

Moreau, R. & Kamal-Eldin, A., 2009, Gourmet and health-promoting specialty oils, Academic Press and AOCS Press, United States, 596 p.

Ojagh, S.M., Rezaei, M., Razavi, S.H. & Hosseini, S.M.H., 2010, Effect of chitosan coatings enriched with cinnamon oil on the quality of refrigerated rainbow trout, Food Chemistry, 120, 193–198.

Pek, Z. & Helyes, L., 2010, Color changes and antioxidant content of vine and postharvest ripened tomato fruits, Hortscience, 45, 466–468.

Sanchez-Gonza, ́L., Gonzalez-Martınez, C., Chiralt, A. & Chafer, M., 2010, Physical and antimicrobial properties of chitosan-tea tree essential oil composite films, Journal of Food Engineering, 98,443-452.

Sayyari, M., Babalar, M., Kalantari, S., Martínez-Romero, D., Guillén, F., Serrano, M. & Valero, D., 2011, Vapour treatments with methyl salicylate or methyl jasmonate alleviated chilling injury and enhanced antioxidant potential during postharvest storage of pomegranates, Food Chemistry, 124, 964-970.

Shao, X., Cao, B., Xu, F., Xie, S., Yu, D. & Wang, H., 2015, Effect of postharvest application of chitosan combined with clove oil against citrus green mold, Postharvest Biology and Technology, 99, 37-43.

Tang, S.Y., Manickam, S., Wei, T.K. & Nashiru, B., 2012, Formulation development and optimization of a novel Cremophore EL-based nanoemulsion using ultrasound cavitation, Ultrasonics Sonochemistry, 19, 330-345.

Veltman, R.H., Kho, R.M., Van Schaik, A.C.R., Sanders, M.G. & Oosterhaven, J., 2000, Ascorbic acid tissue browning in pears (Pyruscommunis L. cvs Rocha and Conference) under controlled atmosphere conditions, Postharvest Biology and Technology, 19, 129-137.

Wang, S.Y. & Gao, H., 2013, Effect of chitosan-based edible coating on antioxidants, antioxidant enzyme system, and postharvest fruit quality of strawberries (Fragaria x aranassaDuch.), LWT - Food Science and Technology, 52, 71-79

Xiao, Y., Di, P., Chen, J., Liu, Y., Chen, W. & Zhang, L., 2009, Characterization and expression profiling of 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase gene (Smhppd) from Salvia miltiorrhiza hairy root cultures, Molecular Biology Reports, 36, 2019-2029.

Xing, Y., Li, X., Xu, Q., Yun, J., Lu, Y. & Tang, Y., 2011, Effects of chitosan coating enriched with cinnamon oil on qualitative properties of sweet pepper (Capsicum annuum L.), Food Chemistry, 124, 1443-1450.

Yonemoto, Y., Higuchi, H. & Kitano, Y., 2002, Effects of storage tempera ture and wax coating on ethyleneproduction, respiration and shelf-life in cherimoya fruit, The Japanese Society for Horticultural Science, 71,643-650.

Zam, W., 2019., Effect of alginate and chitosan edible coating enriched with olive leaves extract on the shelf life of sweet cherries (Prunusavium L.), Journal of Food Quality, 2019,1-7.

 Zhang, SJ., Hu, TT., Liu, HK., Chen, YY., Pang, X., Zheng, L., Chang, S., KANG, Y., 2018, Moderate vacuum packing and low temperature effects on qualities of harvested mung bean (Vigna radiata L.) sprouts, Postharvest Biology and Technology, 145,83-92.

 Zhou, F., Li, G. and Huang, J., 2019, Effect of Chitosan/BSA Addition on the Physical Stability of Sunflower Oil Emulsions, Journal of Food Quality, 1-8.