بهینه سازی، استخراج و ریزپوشانی رنگدانه¬های آنتوسیانینی پوست بادمجان و کاربرد آن در تهیه بسته بندی هوشمند مواد غذایی بر پایه پلیمرهای زیستی

Abstract

چکیده فارسی

مقدمه: بادمجان (Solanum melongena) یکی از پرمصرف¬ترین سبزیجات و پوست بیرونی آن سرشار از آنتوسیانین¬ها است. انتخاب حلال مناسب برای استخراج این ترکیبات از اساسی¬ترین گام¬های فرآیند استخراج می¬باشد. استخراج با حلال یوتکتیک عمیق (NADES) یک روش سبز است، که مزایایی همچون کاهش زمان فرآوری، افزایش راندمان بالا، سمیت کم، پایداری بالا، ویسکوزیته قابل تنظیم از جمله مزایای این نوع حلال می¬باشد. از طرفی به علت نگرانی¬های زیست محیطی و افزایش شیوع بیماری¬های ناشی از مواد غذایی، استفاده از بسته¬بندی¬های زیست¬ تخریب ¬پذیر و هوشمند، محتوی آنتوسیانین¬ها که علاوه بر داشتن خاصیت آنتی ¬اکسیدانی و ضد ¬میکروبی، به دلیل تغییرات رنگی آن¬ها در pH¬های مختلف، می¬تواند به عنوان یک نشانگر رنگی فساد مواد غذایی ناشی از تغییرات pH مورد استفاده قرار گیرد، که که نقش مهمی در تضمین ایمنی و کیفیت محصول دارد.

هدف: هدف از این مطالعه بهینه سازی، استخراج و ریزپوشانی رنگدانه¬های آنتوسیانینی پوست بادمجان و کاربرد آن در تهیه بسته بندی هوشمند مواد غذایی بر پایه پلیمرهای زیستی می¬باشد.

مواد و روش کار: ابتدا پودر پوست بادمجان خشک و پودر شد. سپس با کمک حلال یوتکتیک (اسید سیتریک/ گلیسرول) و حلال معمولی (اسید سیتریک/ اتانول) عصاره آنتوسیانینی در دمای 60 درجه سلسیوس به مدت یک ساعت استخراج گردید. مقدار محتوای فنل کل به روش فولین سیوکالتو ، محتوای آنتوسیانین کل به روش pH افتراقی و خواص آنتی ¬اکسیدانی آن به روش DPPH اندازگیری شد. برای تهیه¬ی فیلم از بیوپلیمرهای کیتوزان ، پروتئین ایزوله نخود برای ریزپوشانی و پروتئین زئین جهت کمک به استحکام فیلم استفاده گردید و برای بهبود نسبی در خواص فیلم و کاهش انحلال آن در آب از اتصال دهنده-ی عرضی اسید آدیپیک به ترتیب با کیتوزان و پروتئین ¬ایزوله ¬نخود استفاده شد. برای تهیه فیلم از مخلوط محلول¬های کیتوزان، پروتئین ایزوله نخود و زئین به نسبت 3 به 1 به 5/1 درصد وزنی استفاده شد. اما فیلم اول بدون عصاره¬ی آنتوسیانینی و بدون اتصال دهنده¬ی عرضی، فیلم دوم بدون عصاره¬ی آنتوسیانینی با اتصال دهنده¬ی عرضی، فیلم سوم با عصاره¬ی آنتوسیانینی و بدون اتصال دهنده¬ی عرضی و فیلم چهارم با عصاره¬ی آنتوسیانینی و با اتصال دهنده¬ی عرضی تولید شدند. در نهایت گلیسرول به عنوان نرم کننده به همه فیلم¬ها در مقدار %30 وزنی کل ماده خشک فیلم اضافه شد. یافته ها: یافته¬ها حاکی از آن بود که کارایی استخراج بر اساس اندازه¬گیری مقدار فنل کل و آنتوسیانین کل به ترتیب با روش یوتکتیک حدود 45/1 و 7/1 برابر بیشتر از استخراج با روش معمولی بود. همچنین فعالیت آنتی ¬اکسیدانی عصاره استخراج شده با حلال یوتکیتک و معمولی به ترتیب %95 و %84 اندازه گیری شد. پایداری عصاره استخراج شده در برابر نور و حرارت در هر دو روش حلال معمولی و یوتکتیک تفاوت معنی¬ داری نداشت. بررسی ریزساختار، خواص حرارتی، برهمکنش بین بیوپلیمرها و میزان بلورینگی فیلم حاکی از انجام برهمکنش بین اجزا فیلم بود. استفاده از پروتئین ایزوله نخود در فرمولاسیون و نیز اسید آدیپیک نقش مهمی به ترتیب در ریزپوشانی آنتوسیانین و تثبیت رنگ در فیلم¬های تهیه شده داشتند. افزودن اسید آدیپیک باعث افزایش مقاومت کششی فیلم تا حدود 8/1 برابر می¬شود، ولی افزودن عصاره¬ی آنتوسیانینی ریزپوشانی شده با پروتئین ایزوله نخود اثر منفی بر روی مقاومت کششی (کاهش %31/1)، نفوذپذیری به بخار آب، جذب رطوبت (افزایش %98/1) و حل شوندگی (افزایش %16/9) فیلم داشت. ضمنا افزودن عصاره¬ی آنتوسیانینی ریزپوشانی شده به فیلم منجر به بهبود خواص آنتی¬ اکسیدانی (%87) و ضد¬میکروبی شده، ممانعت (افزایش %1/8 در ممانعت) خوبی در برابر اشعه UV ایجاد کرد و توانایی تغییرات رنگ به تغییرات pH را داشت. نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که پلیمر ترکیبی مبتنی بر پروتئین و عصاره¬ی آنتوسیانینی ریزپوشانی شده با پروتئین ایزوله نخود دارای اثر آنتی ¬اکسیدانی بالا و نیز اثر مهار کنندگی خوبی بر رشد باکتری¬های اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس دارد. همچنین، به دلیل داشتن توانایی تغییر رنگ در مقابل تغییرات pH، توانایی تشخیص فساد مواد غذایی را دارد، اما چون افزودن عصاره¬ی آنتوسیانینی اثر منفی بر خواص مکانیکی فیلم دارد، بیشتر به عنوان پد ضد میکربی و نشانگر فساد در بسته ¬بندی مواد ¬غذایی می-تواند کاربرد داشته باشد.

کلمات کلیدی: استخراج، آنتوسیانین¬ها و بسته بندی هوشمند ضد میکروب