بررسی ویژگی‌های فیلم آلژینات حاوی باکتری پروبیوتیکLactobacillus plantarum جهت پوشش‌دهی کالباس ورقه‌ای

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 1، دوره 20، شماره 2 - شماره پیاپی 86، خرداد و تیر 1403، صفحه 183-198   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2022.75042.1143

نویسندگان

دینا شهرام پور^{* 1}؛ مرتضی خمیری²؛ سید محمد علی رضوی³؛ محبوبه کشیری²

¹گروه پژوهشی ایمنی و کنترل کیفیت مواد غذایی، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

³گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

افزایش آگاهی مردم از تأثیر رژیم غذایی بر سلامتی، تقاضا برای محصولات غذایی فراسودمند به‌ویژه پروبیوتیک­ها را افزایش داده است. باتوجه تنوع کم محصولات غذایی پروبیوتیک ارائه راه‌کارهای مناسب برای عرضه محصولات جدید اهمیت دارد. به دام انداختن باکتری­های پروبیوتیک در بستر پلیمری فیلم­ها و پوشش­های خوراکی رویکرد نوینی است که جهت افزایش زنده­مانی این میکروارگانیسم­ها و توسعه محصولات جدید پروبیوتیک در صنعت غذا مطرح شده است. در این مطالعه فیلم زیست فعال پروبیوتیک حاوی باکتری L. plantarum بر پایه آلژینات تولید شد. تأثیر افزودن باکتری بر ویژگی­های فیزیکی، مکانیکی و ممانعت­کنندگی فیلم آلژینات ارزیابی شد. علاوه بر این، تأثیر دو دمایC °4 و C°25 بر زنده­مانی باکتری پروبیوتیک محصور در ساختار فیلم در طی یک ماه نگهداری از طریق آزمون شمارش باکتری در سطح محیط کشت MRS agar بررسی شد. سپس بر این اساس پوشش­دهی ماده غذایی مدل با فیلم پروبیوتیک انجام شده و زنده­مانی باکتری پروبیوتیک در طول دوره نگهداری غذا تعیین شد. نتایج نشان داد که میزان افت جمعیت باکتری پروبیوتیک پس از خشک شدن محلول فیلم آلژینات حدود 61/4 درصد بود. افزودن باکتری پروبیوتیک به فیلم آلژینات منجر به افزایش ضخامت، کدورت، مقاومت در برابر کشش فیلم شد، در حالی‌که بر حلالیت، فعالیت آبی، افزایش طول و ریزساختار فیلم آلژینات تأثیر معناداری نداشت. علاوه بر این فیلم پروبیوتیک حاوی باکتری نسبت به فیلم کنترل فاقد باکتری از درخشندگی، محتوای رطوبت و نفوذپذیری در برابر بخار آب کمتری برخوردار بود. درصد زنده‌مانی باکتری L. plantarum در فیلم آلژینات پس از یک ماه نگهداری در دمای C°4 بیشتر از  C°25 و به‌ترتیب 84/96 و 29/47 درصد بود. همچنین جمعیت باکتری محصور در ساختار فیلم در سطح مدل غذایی (کالباس) پس از سه هفته نگهداری در یخچال در حد مطلوب محصولات پروبیوتیک (> cfu/gr 10⁶) بود. بنابراین فیلم آلژینات به‌عنوان حامل مناسب برای میکروارگانسیم­های پروبیوتیک جهت تولید محصولات غذایی فراسودمند جدید توصیه می­شود.

کلیدواژه‌ها

زنده‌مانی؛ فیلم پروبیوتیک؛ نفوذپذیری؛ L. plantarum

مراجع

1. Akman, P.K., Bozkurt, F., Dogan, K., Tornuk, F., & Tamturk, F. (2021). Fabrication and characterization of probiotic Lactobacillus plantarum loaded sodium alginate edible films. Journal of Food Measurement and Characterization, 15(1), 84-92. https://doi.org/1007/s11694-020-00619-6
2. Burgain, J.J., Gaiani, C.C., Linder, M.R., & Scher, J.J. (2011). Encapsulation of probiotic living cells: From laboratory scale to industrial applications. Journal of Food Engineering, 104(4), 467–483. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.12.031
3. Concha-Meyer, A., Schöbitz, R., Brito, C., & Fuentes, R. (2011). Lactic acid bacteria in an alginate film inhibit Listeria monocytogenes growth on smoked salmon. Food Control, 22(3-4), 485-489. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2010.09.032
4. Cook, M.T., Tzortzis, G., Charalampopoulos, D., & Khutoryanskiy, V.V. (2012). Microencapsulation of probiotics for gastrointestinal delivery. Journal of Controlled Release, 162(1), 56-67. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2012.06.003
5. Da Silva, M.A., Bierhalz, A.C.K., & Kieckbusch, T.G. (2009). Alginate and pectin composite films crosslinked with Ca²⁺ ions: Effect of the plasticizer concentration. Carbohydrate Polymers, 77(4), 736-742. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.02.014
6. Ebrahimi, B., Mohammadi, R., Rouhi, M., Mortazavian, A.M., Shojaee-Aliabadi, S., & Koushki, M.R. (2018). Survival of probiotic bacteria in carboxymethyl cellulose-based edible film and assessment of quality parameters. LWT-Food Science and Technology, 87, 364 54-60. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.08.066
7. Espitia, P.J., Batista, R.A., Azeredo, H.M., & Otoni, C.G. (2016). Probiotics and their potential applications in active edible films and coatings. Food Research International, 90, 42-52. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.10.026
8. FAO/WHO, (2002). Joint FAO/WHO Working Group Report on Drafting Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food London, Ontario, Canada, April 30 and May 1, 2002.
9. Fu, N., & Chen, X.D. (2011). Towards a maximal cell survival in convective thermal drying processes. Food Research International, 44(5), 1127-1149. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.03.053
10. Galus, S., & Lenart, A. (2013). Development and characterization of composite edible films based on sodium alginate and pectin. Journal of Food Engineering, 115(4), 459-465. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.03.006
11. Gialamas, H., Zinoviadou, K.G., Biliaderis, C.G., & Koutsoumanis, K.P. (2010). Development of a novel bioactive packaging based on the incorporation of Lactobacillus sakei into sodium-caseinate films for controlling Listeria monocytogenes in foods. Food Research International, 43(10), 2402-2408. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2010.09.020
12. Jankovic, I., Sybesma, W., Phothirath, P., Ananta, E., & Mercenier, A. (2010). Application of probiotics in food products—challenges and new approaches. Current Opinion in Biotechnology, 21(2), 175-181. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2010.03.009
13. Kanmani, P., & Lim, S.T. (2013). Development and characterization of novel probiotic-residing pullulan/starch edible films. Food Chemistry, 141(2), 1041-1049. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.03.103
14. Khodaei, D., Hamidi-Esfahani, Z., & Lacroix, M. (2020). Gelatin and low methoxyl pectin films containing probiotics: Film characterization and cell viability. Food Bioscience, 36, 100660. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100660
15. Ma, D., Jiang, Y., Ahmed, S., Qin, W., & Liu, Y. (2019). Physical and antimicrobial properties of edible films containing Lactococcus lactis. International Journal of Biological Macromolecules, 141, 378-386. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.09.006
16. Mahmoudi, M., Khomeiri, M., Saeidi, M., & Davoodi, H. (2020). Lactobacillus species from iranian jug cheese: identification and selection of probiotic based on safety and functional properties. Applied Food Biotechnology, 8(1), 47-56. https://doi.org/10.22037/afb.v8i1.29253
17. Martins, J.T., Cerqueira, M.A., Bourbon, A.I., Pinheiro, A.C., Souza, B.W., & Vicente, A.A. (2012). Synergistic effects between κ-carrageenan and locust bean gum on physicochemical properties of edible films made thereof. Food Hydrocolloids, 29(2), 280-289. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.03.004
18. Mathew, S., Brahmakumar, M., & Abraham, T.E. (2006). Microstructural imaging and characterization of the mechanical, chemical, thermal, and swelling properties of starch–chitosan blend films. Biopolymers: Original Research on Biomolecules, 82(2), 176-187.
19. Núñez-Flores, R., Giménez, B., Fernández-Martín, F., López-Caballero, M.E., Montero, M.P., & Gómez-Guillén, M.C. (2012). Role of lignosulphonate in properties of fish gelatin films. Food Hydrocolloids, 27, 60–71. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2011.08.015
20. Piermaria, J., Diosma, G., Aquino, C., Garrote, G., & Abraham, A. (2015). Edible kefiran films as vehicle for probiotic microorganisms. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 32, 193-199. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2015.09.009
21. Rhim, J.W., Gennadios, A., Weller, C.L., & Hanna, M.A. (2002). Sodium dodecyl sulfate treatment improves properties of cast films from soy protein isolate. Industrial Crops and Products, 15(3), 199-205. https://doi.org/10.1016/S0926-6690(01)00114-5
22. Romano, N., Tavera-Quiroz, M.J., Bertola, N., Mobili, P., Pinotti, A., & Gómez-Zavaglia, A. (2014). Edible methylcellulose-based films containing fructo-oligosaccharides as vehicles for lactic acid bacteria. Food Research International, 64, 560-566. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.07.018
23. Roble, C., Auty, M.A., Brunton, N., Gormley, R.T., & Butler, F. (2010). Evaluation of fresh-cut apple slices enriched with probiotic bacteria. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 11(1), 203-209. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2009.08.016
24. Sánchez-González, L., Saavedra, J.I.Q., & Chiralt, A. (2013). Physical properties and antilisterial activity of bioactive edible films containing Lactobacillus plantarum. Food Hydrocolloids, 33(1), 92-98. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.02.011
25. Shahrampour, D., Khomeiri, M., Razavi, S.M.A., & Kashiri, M. (2019). Development and characterization of alginate/pectin edible films containing Lactobacillus plantarum KMC 45. LWT, 118, 108758. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108758
26. Soukoulis, C., Behboudi-Jobbehdar, S., Macnaughtan, W., Parmenter, C., & Fisk, I.D. (2017). Stability of Lactobacillus rhamnosus GG incorporated in edible films: Impact of anionic biopolymers and whey protein concentrate. Food Hydrocolloids, 70, 345-355. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.04.014
27. Soukoulis, C., Behboudi-Jobbehdar, S., Yonekura, L., Parmenter, C., & Fisk, I.D. (2014). Stability of Lactobacillus rhamnosus GG in prebiotic edible films. Food Chemistry, 159, 302-308. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.03.008
28. Soukoulis, C., Singh, P., Macnaughtan, W., Parmenter, C., & Fisk, I.D. (2016). Compositional and physicochemical factors governing the viability of Lactobacillus rhamnosus GG embedded in starch-protein based edible films. Food Hydrocolloids, 52, 876-887. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.08.025
29. Souza, B.W., Cerqueira, M.A., Teixeira, J.A., & Vicente, A.A. (2010). The use of electric fields for edible coatings and films development and production: A review. Food Engineering Reviews, 2(4), 244-255.
30. Tavera-Quiroz, M.J., Romano, N., Mobili, P., Pinotti, A., Gómez-Zavaglia, A., & Bertola, N. (2015). Green apple baked snacks functionalized with edible coatings of methylcellulose containing Lactobacillus plantarum. Journal of Functional Foods, 16, 164-173. https://doi.org/10.1016/j.jff.2015.04.024