用于控制的新型纳米复合薄膜的制备 李斯特菌金黄色葡萄球菌 在原始的虹鳟鱼片

文件类型:原始研究文章

s

拉齐大学兽医学院食品卫生与质量控制系,伊朗克尔曼沙

抽象

目的:本研究旨在评估含石榴皮提取物(PPE; 0.5%,1%和1.5%)的壳聚糖-氧化锌(CH-ZnO)膜对原虹鳟中李斯特菌和金黄色葡萄球菌存活的影响。鱼片在冷藏期间存放12天。
方法:采用Folin-Ciocalteu试剂测定含有不同浓度甲醇PPE的CH-ZnO薄膜的总多酚含量。为了计数未加工的虹鳟鱼片中接种的病原菌,Palcam李斯特菌选择性琼脂(单核细胞增生李斯特菌,于30°C孵育48小时)和Baird Parker琼脂(金黄色葡萄球菌,在37孵育°C持续48小时)。
结果:富含PPE的CH-ZnO的总酚含量为72-139 mg没食子酸/ g膜。对于未经处理的样品,最初记录的5 log CFU / g单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌的种群在指定研究期结束时分别达到5.36和3.03 log CFU / g。填充有不同浓度PPE(0.5%,1%和1.5%)的CH-ZnO薄膜的样品与未经处理的样品(P<0.05)。在用1%和1.5%PPE处理的两个样品中,在储存期结束时最终细菌种群均低于1 log CFU / g。
结论:本研究结果表明,富含PPE的CH-ZnO膜可作为一种有效的抗菌包装,用于抑制生虹鳟鱼片中单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌的生长。

关键词


介绍

鱼和海鲜是重要营养素的宝贵来源,包括氨基酸,维生素,不饱和脂肪酸,矿物质(铁,钙,铜,锌和碘)和其他营养素,它们在人类健康中发挥着重要作用[1]。与其他新鲜食品相比,由于水含量为65-80%,pH为6-7,并且产品表面上具有重要的营养成分,因此水产品是极易腐烂的食品[2]。先前的研究报道,冷藏过程中新鲜和加工最少的鱼的变质不仅受包括好氧嗜温细菌,精神营养细菌和大肠菌的微生物活动的影响,而且还受到内源酶活性的深远影响[1-3]。未经处理的鲜鱼包括腐败微生物的微生物和化学品质因子’先前发现在冷藏条件下其数量以及脂质和蛋白质的氧化会下降[1,4],这可能导致产品的感官质量变化,并随后与经济损失和食源性疾病有关[3] 。另一方面,食源性病原体引起大量疾病,对人类健康产生显着影响[5]。其中, 李斯特菌金黄色葡萄球菌 经常从各种食品中分离出来[6]。

可以使用各种保存技术来延长鲜鱼和海鲜的保质期,并提高安全性,例如采用主动和气调包装(MAP),直接添加合成化合物,生物技术产品和天然抗菌剂[3,7-9]。在包装材料中,壳聚糖(CH)由于其固有的抗菌和抗真菌活性等优异特性以及出色的物理机械性能而被广泛研究用于开发生物相容性包装材料[10]。 CH,一种线性多糖,由β-(1–4)-2-乙酰氨基-D-葡萄糖和β-(1–4)-2-氨基-D-葡萄糖单元[1]。它具有独特的组合特性,例如无毒,生物相容性,金属络合生物降解性,良好的成膜能力,稳定性和柔韧性[11]。因此,它被认为是一种环保的聚合物食品包装[12-14]。一些研究表明,使用植物精油和迷迭香[15],肉桂[1],百里香[8],牛至[16]和石榴皮[17]的天然提取物可以改善生食品的保质期和安全性。冷藏条件下储存。石榴果实的不同部位( 石榴)(例如假种皮和果皮)具有有价值的生物活性化合物(可水解的单宁,花色苷和类黄酮),其功能和药用效果(例如抗炎,抗糖尿病,抗菌和抗病毒特性)已获批准[18-21] 。先前的研究已经评估了石榴皮提取物(PPE)对增加生,熟和即食食品的微生物,化学和感官品质因子的作用[17,18,22-24]。

氧化锌纳米颗粒(ZnO)也被认为是开发纳米复合涂层和薄膜材料的新型化合物[25]。最近的一项研究报道称,含ZnO的羧甲基纤维素-海藻酸钠薄膜可以在冷藏条件下成功地延长切碎的silver鱼片的货架期,并防止鱼鳞的生长。 李斯特菌 在食物模型中[25]。尚无关于使用基于CH-ZnO的PPE纳米复合膜控制PPE生长的研究。 单核细胞增生李斯特菌 金黄色葡萄球菌 新鲜的虹鳟鱼片。迄今为止,本研究旨在检验富含甲醇的PPE(0.5%,1%和1.5%)的CH-ZnO膜对硅藻土生长控制的影响。 单核细胞增生李斯特菌 金黄色葡萄球菌 在冷藏条件下储存12天的原始虹鳟鱼片。

 

材料和方法

用料

食品级ZnO(<35 nm直径和纯度>99%)是从伊朗纳米材料先锋公司(伊朗Razavi Khorasan)购买的。 CH粉末(粘度:200-800cP,75-85%的脱乙酰基,中等分子量:190-310kDa)购自英国的Sigma-Aldrich。所有化学品和培养基均为分析纯,购自德国默克公司。

 

甲醇石榴皮提取物的制备

石榴(石榴 L. )是从伊朗德黑兰Saveh的当地花园购买的。果实的果皮切成小块,在室温下于黑暗处清洗,洗涤和干燥约两周。甲醇PPE的提取使用Basiri的先前程序进行 。 [12]以及Mohebi和Shahbazi [17]。 

 

细菌病原体的制备

金黄色葡萄球菌 ATCC 6538和 单核细胞增生李斯特菌 ATCC 19118购自伊朗科学技术研究院研究组织(伊朗德黑兰)。为了长期维护,将相应的病原体保存在-18%含20%甘油的脑心浸液中°C.将工作培养物在冷藏温度下保存在BHI琼脂斜面上(4± 1°C)并每周在同一琼脂上亚培养。为了进行接种,将每种细菌的单个菌落在BHI肉汤中培养并在37°C持续18小时。然后,在接种肉类样品之前,先用0.1%蛋白using水将细菌稀释至5 log CFU / ml [26]。

 

活性壳聚糖膜的制备

使用1%(v / v)冰醋酸中的适量CH粉制备CH溶液(最终浓度= 2%),并在37℃下持续搅拌约3小时ºC在磁力搅拌器上以确保完全溶解。将混合物通过Whatman No.3滤纸过滤。然后,将甘油作为增塑剂并入到0.75 ml / g CH的溶液中,将溶液搅拌30分钟,并以萃取剂的0.2%的水平添加吐温80作为乳化剂。搅拌1小时后,将PPE(0、0.5、1和1.5%)和ZnO(0.5%)添加到CH溶液中。然后,将50 ml成膜溶液倒入玻璃培养皿中,并在环境温度条件下干燥48小时(25± 1ºC) [27].

 

最小抑菌浓度的测定 有源膜(MIC)

其他作者根据先前公布的方法确定了包含不同浓度的甲醇PPE(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 0.9和1%)的CH-ZnO膜的最小抑制浓度(MIC) [28]。

 

活性膜中总多酚含量

按照Shahbazi [31]公开的方法,以没食子酸为标准,用Folin-Ciocalteu试剂测定了含有甲醇PPE 0.5、1和1.5%的CH-ZnO膜的总多酚含量。

 

鱼片的处理

新鲜的虹鳟鱼(短吻鳄)从当地一家渔业工厂(伊朗克曼沙赫)购买,平均900到980克,然后立即运到食品卫生实验室。到达后,将鱼人工杀死,并在无菌条件下去骨。然后,将鱼片样品浸入含5 log CFU / ml的烧杯中。 金黄色葡萄球菌 单核细胞增生李斯特菌 在室温下放置30分钟。将样品风干30分钟,以使细菌病原体附着在鱼片上。此步骤之后,将鱼片包装在含有不同浓度甲醇PPE(0.5%,1%和1.5%)的CH-ZnO薄膜中,放入无菌袋(Intersicence,法国)中并保持在低温下(4± 1 ºC)12天。实验一式三份进行。

 

微生物评估

为了枚举未加工的虹鳟鱼片中的病原菌,Palcam 李斯特菌 选择性琼脂单核细胞增生李斯特菌,于30孵育°C持续48 h)和Baird Parker琼脂( 金黄色葡萄球菌 ,于37℃孵育°C持续48小时)[5]。

 

感官评估

由实验室人员组成的十人小组评估了未接种样品的感官特性,包括颜色,气味和总体可接受性。为此,使用了十个描述性享乐量表(1 =非常不可接受,10 =非常可接受)[29]。

 

胶卷特性

使用TeScan MIRA3 SEM观察膜的表面形态。使用数字千分尺(日本三丰公司,Mitutoyo)评估膜的厚度,精确至0.001 mm。使用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR; Bruker,型号为ALPHA,德国)在波数范围为400的范围内评估组分之间的相互作用和掺入确认–4000 cm−1。胶片样品的颜色,以亮度(L), 发红 (a)和黄度(b)是使用Minolta色度计CR-400型(Minolta Co Ltd,大阪,日本)测定的。因此,将膜片(直径20毫米)放置在标准白板上(L* = 93.49, a* = -0.25和 b* = -0.09)。通过以下等式[27]计算色差(DE):

 

 

 

哪里 长* , 一种* b * 是标准的颜色参数值, L, ab 是样本的颜色参数值。

 

统计分析

所有实验均重复三次。微生物数据表示为log CFU / g。方差分析(ANOVA)和Duncan’使用SPSS 16进行了多范围测试,以评估显着性差异(P<0.05)。

 

结果与讨论

胶卷特性

表1显示了在CH-ZnO薄膜厚度中掺入PPE对纳米复合材料性能的影响。根据我们的发现,薄膜厚度在0.082至0.098 mm的范围内。对照和掺有不同浓度PPE的薄膜之间无显着差异(P>0.05)。同样,莫拉迪 。报告说除了 百日草 博伊斯精油和葡萄籽提取物对CH膜的厚度特性没有显着影响[30]。

根据颜色特性的结果(表2),黄色( b * 值随PPE的加入而显着降低,而对照CH膜的阳性值最高(29.11± 0.2). The 一种* 长* 与对照组相比,掺有PPE的膜的P值较高和较低,这可能与膜干燥过程中膜化合物与PPE的酚类成分之间的内部相互作用有关[31]。先前的研究报道,薄膜化合物的液滴尺寸对由它们制成的薄膜的颜色性能具有重要影响。 通过将植物提取物掺入大豆蛋白[32]和豌豆淀粉[33]中,发现了类似的趋势。

通过比较图。图1a-c显示了不带或不带ZnO和PPE的CH膜的表面,在CH膜中观察到均匀的结构(没有任何不溶性颗粒)。从图2的SEM分析,可以观察到纳米复合膜中的ZnO尺寸小于35nm。可以看出,在纳米复合膜中观察到了高度的ZnO团聚,这与Rezaei和Shahbazi [25]和Rahman的发现是一致的。 。 [34]。

ZnO,CH,CH + ZnO和CH + ZnO + PPE 0.5%薄膜的FTIR光谱如图3所示。纯CH薄膜最重要的峰如下:3428.59 cm−1 (拉伸O-H和N-H的振动),2927.26厘米−1 (脂族C-H拉伸振动),3068.88厘米−1 (CH 2 拉伸振动),3027.81厘米−1 (CH 3 拉伸振动),1702.25厘米−1 (C =酰胺I的O拉伸),1664.02厘米−1 (酰胺II的NH拉伸振动),1110.29厘米−1 (C3-OH拉伸振动)和1039.48厘米−1 (C6-OH拉伸振动)[35]。对于ZnO的FTIR,有两个峰,包括548 cm−1  (Zn–O拉伸)和3254厘米-1 (OH组)观察到[36]。根据我们的发现,没有PPE的指定纳米复合膜没有新的谱带,表明ZnO物理包含在膜基质中。本研究的结果与聚氯乙烯-ZnO [36]和鱼蛋白分离物-鱼皮明胶-ZnO [37]薄膜的报道一致。对于含PPE的薄膜,峰值约为1000-1800 cm-1 可能是由于PPE酚类组分中存在的C = O,-C = CC = O,-C = C- [(环内芳族)和-CC- [(环内芳族)] [25]。  

 

活性膜总酚含量

在当前工作中(图4),记录的含PPE(0.5%,1%和1.5%)的CH-ZnO薄膜的总酚含量为72-139 mg没食子酸/ g薄膜。根据我们的发现,纯CH的总酚含量为8 mg没食子酸/ g膜。由于Folin-Ciocalteu试剂与其他还原性成分的反应,分光光度法确定了这一结果,这可能与实验中发色团的产生有关[38]。根据先前的研究[18、20、21、39、40],酚类化合物是PPE中的主要成分。贝里齐 。 [15]发现,从伊朗设拉子(Rabab品种)获得的石榴提取物的总酚含量为70.83 mg单宁酸/ g PPE。图尔古特 。 [13]报告从土耳其伊斯帕塔(Isparta)获得的石榴的总酚含量为165.4 mg没食子酸/ g PPE。Özdemir 。[16]指出石榴水提取物的酚含量分别为140 mg儿茶素/ g和158.5 mg没食子酸/ g。在另一项研究中[39,40],据报道PPE的总酚含量也分别为258.2 mg / g和508.8 mg / g。人们普遍认为,在不同的研究中,水果提取物中总酚含量的变化在很大程度上取决于水果的生长期和品系,以及气候变化,季节变化和地理条件[39]。  

 

活性膜的抗菌作用

根据目前的研究结果,两种材料均含有PPE的活性膜的MIC 金黄色葡萄球菌 单核细胞增生李斯特菌 被发现是0.5%。

从图5中可以看出,对于未经处理的样品,最初记录的种群数量为5 log CFU / g。 单核细胞增生李斯特菌 在指定研究期结束时达到5.36 log CFU / g。填充有浓度为0.5%,1%和1.5%的PPE的CH-ZnO薄膜的样品与未处理的样品之间存在显着差异(P<0.05)。在装有1%和1.5%PPE的两个样品中,最终的 单核细胞增生李斯特菌 在储存的第12天,其碳含量低于1 log CFU / g,而在冷藏储存结束时,含0.5%PPE的处理样品的最终计数为3.06 log CFU / g。

的变化 金黄色葡萄球菌 图6显示了未经处理和处理过的生鳟鱼鱼片,其指定膜富含PPE的浓度为0.5%,1%和1.5%。在对照组中,初始细菌计数从5 log CFU / g降低到3.03 log CFU / g g冷藏储存12天后。所有装有CH-ZnO薄膜和PPE的样品均得到了显着预防 金黄色葡萄球菌 冷藏期与对照组相比的生长(P<0.05)。 CH-ZnO + PPE 1.5%处理的组对微生物具有最大的抗菌作用(P< 0.05). Like 单核细胞增生李斯特菌CH-ZnO + PPE 0.5%不能抑制细菌的生长。因为在储存日结束时,用0.5%PPE处理的样品中的最终细菌种群为2 log CFU / g。

对照CH-ZnO膜对两种食源性病原体均表现出抗菌作用,但与指定的富含PPE的膜相比,对它们的生长的预防作用明显较低。通常,CH带正电荷的氨基与细菌细胞膜带负电荷相互作用,被认为是CH膜产生抗菌作用的最重要原因。这种现象导致细菌病原体的细胞内必需成分泄漏,并最终杀死它们[27,41]。这些结果与Ojagh发表的结果相似 。 [1]和Mohebi和Shahbazi [22]指出,与未经处理的食物相比,CH膜在延迟食物模型中细菌生长方面是成功的。而且,以前的研究报道锌+2 粉末中的离子可能会与微生物表面和内部成分发生反应,不可逆转地破坏细胞膜,并导致细菌细胞基本过程的泄漏[25,34]。以前的研究已经报道,精油和天然提取物的抗菌活性和许多其他好处与它们的酚类化合物有关[42]。已证明PPE对某些致病菌具有出色的抗菌作用,包括 大肠杆菌, 铜绿假单胞菌 金黄色葡萄球菌 [43-46]。先前的研究[47]报告说,甲醇PPE的MIC对 单核细胞增生李斯特菌 为0.5%。他们还报告说,PPE对两种菌株均有效(MIC 2%)。 金黄色葡萄球菌 包含 金黄色葡萄球菌 ATCC 6538和耐甲氧西林 金黄色葡萄球菌 . 关于圆盘扩散法的结果,PPE是一种很好的抑制剂 单核细胞增生李斯特菌, 金黄色葡萄球菌 , 大肠杆菌 O157:H7和 小肠结肠炎耶尔森菌 抑制区域分别为3.68、14.42、4.12和5.32毫米[47]。在PPE上发现的研究结果存在差异,MIC确定为 单核细胞增生李斯特菌 金黄色葡萄球菌 [48-50]。 PPE的抗菌效果差异可能与水果种类,细菌接种水平,培养基以及所采用的评估抗菌功效的方法的差异有关[38]。我们先前的研究[22]表明,CH和明胶膜中含有 齐墩果 单独使用精油(0%和1%)以及与PPE(0%和1%)的组合非常成功地延长了冷藏过程中去皮虾的保质期。此外,我们发现用上述指定膜处理的所有虾类组均降低了2-3 log CFU / g L. 单核细胞增生 与对照组相比。在另一项研究中[17],用PPE处理去皮虾可显着延缓微生物变质计数。此外,先前的研究表明,植物精油和天然提取物的掺入导致2-4 log CFU / g的减少量。 单核细胞增生李斯特菌 金黄色葡萄球菌 在不同的食物模型中[9,16,51,52]。 Khan和Hanee [28]还发现PPE的生物活性化合物(如花青素,可水解单宁,flavan-3-ols和类黄酮)对细菌的活性最高。根据他们的结果,这些化合物还负责其抗真菌和抗氧化性能。

图7显示了CH-ZnO + PPE膜对冷藏条件下储存12天后的虹鳟鱼片的一般外观的影响。我们的发现表明,PPE 1和1.5%对感官特性没有负面影响。比较对照样品中处理样品的数量。未经处理的样品的可接受性评分较低的原因是微生物腐败增长和化学变化较高。

 

结论

当前工作的发现表明,富含PPE的CH-ZnO膜可作为抑制生物体生长的极佳类型的可生物降解化合物的潜在用途。 单核细胞增生李斯特菌 金黄色葡萄球菌 在原始的虹鳟鱼片。含有1%和1.5%PPE的两个样品的感官评估得分最高,直到储存第12天。

 

利益冲突

作者声称没有利益冲突。

 

致谢

作者感谢拉齐大学提供的仪器。

5. Jay JM,Loessner MJ,Golden DA。现代食品微生物学,第7版。纽约,纽约:施普林格科学商业媒体公司; 2005年。
9. Boziaris IS,Proestos C,Kapsokefalou M,KomaitisM。 Filipendula ulmaria 植物提取物可抵抗实验室培养基,鱼肉和鱼卵产品中的某些食源性致病和腐败细菌。食品技术与生物技术,2011; 49(2):263-270。
21 Özdemir H,Soyer A,TağıŞ,Turan M. Narkabuğuekstraktınınantimikrobiyel ve antioksidan aktivitesinin köflite kalitesine etkisi。 GIDA-食品杂志。 2014; 39(6):1-4。
24 ÖzdemİrH,Soyer A,TağıȘ,TuranM。石榴皮提取物的抗菌和抗氧化活性对牛肉丸子质量的影响。 GIDA-食品杂志。 ۲۰۱۴; ۳۹(۶):۳۵۵-۳۶۲。
45. Khan A, Hanee S. Antibacterial properties of 石榴 peels. International Journal of Applied Biology 和 Pharmaceutical Technology, 2011;2 (3):23-27.
46。 Pai V,Chanu TR,Chakraborty R,Raju B,Lobo R和BallalM。 Punica granatum 对抗肠道病原体:一项体外研究。亚洲植物科学与研究杂志,2011; 1(2):57-62。