اثر استفاده از آستاگزانتین میکروجلبک هماتوکوکوس پلوویالیس در دو فرم آزاد و نانوکپسول‌های حامل در فرمولاسیون رب گوجه فرنگی و ارزیابی خصوصیات میکروبی و کیفی محصول طی نگهداری در دمای یخچال

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 8، دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 85، فروردین و اردیبهشت 1403، صفحه 101-117   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2022.79065.1210

نویسندگان

سهیل ریحانی پول¹؛ سکینه یگانه^{* 2}؛ زینب رفتنی امیری³

¹گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

²گروه شیلات، دانشکده علوم دامی و شیلات، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

³گروه مهندسی علوم و صنایع غذایی، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر پس از استخراج و تخلیص آستاگزانتین از میکروجلبک هماتوکوکوس پلوویالیس به روش اسید-استون، از رنگدانه در دو فرم خالص و نانو ریزپوشانی­شده با پوشش ترکیبی مالتودکسترین-کازئینات سدیم در فرمولاسیون رب گوجه­فرنگی سنتی استفاده و خصوصیات میکروبی و کیفی محصول طی 28 روز نگهداری در دمای یخچال ارزیابی شد. تیمارهای تحقیق عبارت بود از شاهد، رب­های حاوی 3 و 6 درصد آستاگزانتین (به‌ترتیب A و B) و همچنین 3، 6 و 9 درصد نانوکپسول­های حامل رنگدانه (به‌ترتیب C، D و E). نتایج نشان داد که روند تکثیر قارچ­ها، باکتری­های کل و لاکتیک­اسید در طول دوره نگهداری در تیمارهای حاوی آستاگزانتین و نانوکپسول­های حامل آن نسبت به شاهد کندتر و حداقل تعداد میکروارگانیسم­های مذکور و همچنین عدد هاوارد مربوط به تیمارهای D و E (05/0<p) بود (05/0>p). شناسایی فلور قارچی تیمارها در روز 28 موید آن بود که دو جنس پنی­سیلیوم و آسپرژیلوس فلور عمده محصول را تشکیل می­دهند. کمترین و استانداردترین pH در طول دوره نگهداری در تیمارهای C، D و E (05/0<p) ثبت شد (05/0>p). pH دو تیمار A و B (05/0<p) از سه تیمار مذکور بیشتر و نسبت به شاهد کمتر بود (05/0>p). نتایج ارزیابی حسی تیمارها در روز صفر نشان داد که اضافه­کردن آستاگزانتین و نانوکپسول­های حامل آن، شاخص­های رنگ، بو، مزه و بافت (متعاقبا پذیرش کلی) رب گوجه­فرنگی را تغییر نمی­دهد (05/0<p). در روز 28، شاخص­های حسی مذکور فقط در دو تیمار D و E (05/0<p) با روز صفر اختلاف معنی­داری نداشتند اما در سایر تیمارها به صورت نامطلوب تغییر کردند (05/0>p). بنابر یافته­های تحقیق حاضر، آستاگزانتین مستخرج از میکروجلبک هماتوکوکوس پلوویالیس توانایی مهار فساد میکروبی و ثبات خواص حسی رب گوجه­فرنگی نگهداری­شده در دمای یخچال را دارد که این توانایی با نانو ریزپوشانی رنگدانه با پوشش ترکیبی مالتودکسترین-کازئینات سدیم ارتقا می­یابد.

کلیدواژه‌ها

آستاگزانتین؛ خواص حسی؛ رب گوجه‌فرنگی؛ فساد میکروبی؛ مالتودکسترین؛ نانوکپسول‌های حامل

مراجع

1. Arasteh, N. (1992). Identification of spore producing bacteria in tomato paste, Master's thesis, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian)
2. Abdelmalek, B.E., Sila, A., Ghlissi, Z., Taktak, M.A., Ayadi, M.A., & Bougatef, A. (2016). The influence of natural astaxanthin on the formulation and storage of marinated chicken steaks. Journal of Food Biochemistry, 40(4), 393-403. https://doi.org/10.1111/jfbc.12224
3. Ahmed, E.A., Mohamed, H.E., & Abd El-Salam, H.S. (2022). In vitro antimicrobial activity of astaxanthin crude extract from Haematococcus pluvialis. Egyptian Journalof Aquatic Biology, 26, 95-106. https://dx.doi.org/ 10.21608/ejabf.2022.224854
4. Battilani, P., Chiusa, G., Cervi, C., Trevisan, M., & Ghebbioni, C. (1996). Fungal growth and ergosterol content in tomato fruits infected by fungi. Italian Journal of Food Science, 4, 283-289.
5. Bennedsen, M., Wang, X., Willén, R., Wadström, T., & Andersen, L.P. (2000). Treatment of pylori infected mice with antioxidant astaxanthin reduces gastric inflammation, bacterial load and modulates cytokine release by splenocytes. Immunology Letters, 70(3), 185-189. https://doi.org/10.1016/S0165-2478 (99)00145-5
6. Dong, S., Huang, Y., Zhang, R., Wang, S., & Liu, Y. (2014). Four different methods comparison for extraction of astaxanthin from green alga Haematococcus pluvialis. The Scientific World Journal, 1-7. https://doi.org/10.1155/2014/694305
7. Dewati, P. R., Rohman, A., & Budiman, A. (2020). A Preliminary Study of Extraction and Purification Processes of Astaxanthin from Haematococcus pluvialisas a Natural Antioxidant. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering(Vol. 778, No. 1, p. 012032). IOP Publishing.
8. Elhami Rad, A., & Shahidi, F. (2005). Identification of bulk tomato paste fungal contamination in cold store and determination of prevalence for different species. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 1(1), 19-26. (In Persian)
9. Elhami Rad, A., & Shahidi, F. (2007). Evaluation of physicochemical and microbial changes of bulk tomato paste during cold storage. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 8(1), 171-180. (In Persian)
10. Gu, Z., Deming, C., Yongbin, H., Zhigang, C., & Feirong, G. (2008). Optimization of carotenoids extraction from Rhodobacter sphaeroides. LWT-Food Science and Technology, 41(6), 1082-1088. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2007.07.005
11. Huhtanen, C.N., Naghski, J., Custer, C.S., & Russell, R.W. (1976). Growth and toxin production by Clostridium botulinum in moldy tomato juice. Applied and Environmental Microbiology, 32(5), 711-715. https://doi.org/10.1128/aem.32.5.711-715.1976
12. Hasan, H.A.H. (1995). Alternaria mycotoxins in black rot lesion of tomato fruit: conditions and regulation of their production. Mycopathologia, 130(3), 171-177. https://doi.org/10.1007/BF01103101
13. Hasani, Sh., Shahidi, M., & Ojagh, M. (2018). The production and evaluation of nanoliposomes containing bioactive peptides derived from fish wastes using the alkalase enzyme. Research and Innovation in Food Science and Industry, 8(1), 31-44. (In Persian)
14. Irna, C., Jaswir, I., Othman, R., & Jimat, D.N. (2017). Document details. International Food Research Journal, 24, 508-513.
15. Jacques, S. (1999). The potential preventive effects of vitamins for cataract and age-related macular degeneration. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, 69(3), 198-205. https://doi.org/10.1024/ 0300-9831.69.3.198
16. Kalyoncu, F. (2005). Determination of fungi associated with tomatoes (Lycopersicum esculentum) and tomato pastes fatih kalyoncu, A. usame tamer and mustafa oskay. The Plant Pathology Journal, 4(2), 146-9.
17. Kang, C.D., & Sim, S.J. (2007). Selective extraction of free astaxanthin from Haematococcus culture using a tandem organic solvent system. Biotechnology Progress, 23(4), 866-871. https://doi.org/10.1021/bp0700354
18. Khaleghi, A., Rezaei K., Kasai, M., Khosravi, K., & Soleymani, M. (2013). Evaluation of antioxidant properties of Berberis crataegina extract on fat oxidation of beef sausages during refrigerated storage. Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology, 7(5), 345-353. (In Persian)
19. Karazhyan, R., Habibi, M., Yavarmanesh, M., Edalatian, M., & Pourianfa, H. (2016). Aspergillus niger measurement in tomato paste using Real Time, Journal of Applied Microbiology in Food Industry, 2(1), 1-14. (In Persian)
20. Liu, Z.W., Zeng, X.A., Cheng, J.H., Liu, D.B., & Aadil, R.M. (2018). The efficiency and comparison of novel techniques for cell wall disruption in astaxanthin extraction from Haematococcus pluvialis. International Journal of Food Science and Technology, 53(9), 2212-2219. https://doi.org/10.1111/ijfs.13810
21. Mundt, J.O. (1978). Effect of mold growth on the pH of tomato juice. Journal of Food Protection, 41(4), 267-268. https://doi.org/10.4315/0362-028X-41.4.267
22. Mortazavi, A., & Tabatabaei, F. (1997). Fungal toxins. Publications of Ferdowsi University of Mashhad. (In Persian)
23. Machado, A.R., Assis, L.M., Costa, J.A.V., Badiale-Furlong, E., Motta, A.S., Micheletto, Y.M.S., & Souza-Soares, L. A. (2014). Application of sonication and mixing for nanoencapsulation of the cyanobacterium Spirulina platensis in liposomes. International Food Research Journal, 21(6), 2201-2214.
24. Mohammadpourfard, I., Khanjari, A., Akhonzadeh Basti, A., Herrero‐Latorre, C., Shariatifar, N., & Hosseini, H. (2021). Evaluation of microbiological, chemical, and sensory properties of cooked probiotic sausages containing different concentrations of astaxanthin, thymol, and nitrite. Food Science and Nutrition, 9(1), 345-356. https://doi.org/10.1002/fsn3.2000
25. Oladiran, A.O., & Iwu, L.N. (1992). Changes in ascorbic acid and carbohydrate contents in tomato fruits infected with pathogens. Plant Foods for Human Nutrition, 42(4), 373-382. https://doi.org/10.1007/BF02194098
26. Porretta, S., & Vicini, E. (1993). Changes in tomato pulp quality caused by lactic acid bacteria. International Journal of Food Science & Technology, 28(6), 611-616.
27. Palozza, P., Torelli, C., Boninsegna, A., Simone, R., Catalano, A., Mele, M.C., & Picci, N. (2009). Growth-inhibitory effects of the astaxanthin-rich alga Haematococcus pluvialis in human colon cancer cells. Cancer Letters, 283(1), 108-117. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2009.03.031
28. Ramezanzade, L., Hosseini, S.F., & Nikkhah, M. (2017). Biopolymer-coated nanoliposomes as carriers of rainbow trout skin-derived antioxidant peptides. Food Chemistry, 234, 220-229. https://doi.org/10.1016/j.foodchem. 2017.04.177
29. Reyhani Poul, S., & Yeganeh, S. (2022). Physicochemical and antioxidant properties of chitosan-coated nanoliposome loaded with bioactive peptides produced from shrimp wastes hydrolysis. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 21(4), 987-1003. https://doi.org/10.22092/ijfs.2022.126498
30. Samano, S.G. (1983). The capability of some common tomato molds to produce mycotoxins and their relationship to Howard mold count. Dissertation Abstracts International, 41(4), 1049.
31. Sarada, R., Vidhyavathi, R., Usha, D., & Ravishankar, G.A. (2006). An efficient method for extraction of astaxanthin from green alga Haematococcus pluvialis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(20), 7585-7588. https://doi.org/10.1021/jf060737t
32. Suganya, V., & Asheeba, S. (2015). Antioxidant and antimicrobial activity of astaxanthin isolated from three varieties of crabs. International Journalof Recent Scientific Research, 6(10), 6753-6758.
33. Sun, W., Lin, H., Zhai, Y., Cao, L., Leng, K., & Xing, L. (2015). Separation, Purification, and Identification of (3S, 3′ S)-trans-Astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Separation Science and Technology, 50(9), 1377-1383. https://doi.org/10.1080/01496395.2014.976873
34. Safari, R., Mirbakhsh, M., Ghaffari, H., Reyhani Poul, S., Rahmati, R., & Ebrahimzadeh, M. (2022a). Effect of temperature, pH, and time factors on the stability and antioxidant activity of the extracted astaxanthin from haematococcus microalgae (Haematococcus pluvialis). Iranian Scientific Fisheries Journal, 31(1), 109-120. (In Persian). http://dorl.net/dor/20.1001.1.10261354.1401.31.1.10.2
35. Safari, R., Raftani Amiri, Z., Reyhani Poul, S., & Ghaffari, H. (2022b). Nanoencapsulation of phycocyanin extracted from the alga Spirulina (Spirulina platensis) and use of resulting nanoparticles in ice cream formulation. Iranian Journal of Food Science and Technology, 123(19), 145-159. (In Persian). http://doi.org/10.52547/fsct.19.123.145
36. Sartaj, K., Gupta, P., Tripathi, S., Poluri, K.M., & Prasad, R. (2022). Insights into the extraction, characterization and antifungal activity of astaxanthin derived from yeast de-oiled biomass. Environmental Technology and Innovation, 27, 102437. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102437
37. Tanaka, T., Morishita, Y., Suzui, M., Kojima, T., Okumura, A., & Mori, H. (1994). Chemoprevention of mouse urinary bladder carcinogenesis by the naturally occurring carotenoid astaxanthin. Carcinogenesis, 15(1), 15-19. https://doi.org/10.1093/carcin/15.1.15
38. Tracy, R.P. (1999). Inflammation markers and coronary heart disease. Current Opinion in Lipidology, 10(5), 435-441. https://doi.org/10.1097/00041433-199910000-00008
39. Uylaser, V., & Basoglu, F. (1997). Research on changes of bacteria and yeasts and effects of spoilage on tomato paste production stage. Gida, 22(1), 62-85
40. Uchiyama, K., Naito, Y., Hasegawa, G., Nakamura, N., Takahashi, J., & Yoshikawa, T. (2002). Astaxanthin protects β-cells against glucose toxicity in diabetic db/db mice. Redox Report, 7(5), 290-293. https://doi.org/10.1179/135100002125000811
41. Yuan, J.P., & Chen, F. (2000). Purification of trans-astaxanthin from a high-yielding astaxanthin ester-producing strain of the microalga Haematococcus pluvialis. Food Chemistry, 68(4), 443-448. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(99)00219-8
42. Yan, M., Liu, B., Jiao, X., & Qin, S. (2014). Preparation of phycocyanin microcapsules and its properties. Food and Bioproducts Processing, 92(1), 89-97. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2013.07.008