Lepidium sativum gum/폴리비닐알코올 복합체로부터 활성 포장 필름의 합성 및 체다 치즈 보존에의 응용

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 1647(2023) 이 기사 인용

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최근 식품의 유통기한 연장을 위한 액티브 포장에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 더욱이, 합성 플라스틱 폐기물이 환경에 미치는 부정적인 영향으로 인해 연구자들은 바이오 기반 대안을 모색하게 되었습니다. 이러한 맥락에서, 다닥냉이 추출물(LSE), 폴리비닐알코올(PVA) 및 일정량의 고분지형 폴리아미드 아민(PAMAM)으로 구성된 복합재로 만들어진 활성 포장 필름이 제조되었습니다. 필름의 화학적, 열적, 기계적 특성을 조사했습니다. 또한, 추출물의 성분과 항산화 특성을 조사했습니다. 체다 치즈 샘플을 다양한 조성의 필름으로 코팅했습니다. 액티브 패키징 필름으로 코팅한 샘플은 다른 샘플에 비해 최대 4주까지 더 긴 보존기간을 보여 눈에 띄게 변질이 나타났다. 필름은 5가지 식품 매개 박테리아에 대해 강력한 항균 활성을 보여주었습니다. 대장균 O157.H7, 녹농균, 살모넬라 티피무리움을 포함한 3가지 그람 음성 박테리아와 2가지 그람 양성 박테리아, 리스테리아 모노사이토게네스, 황색 포도상구균이 포함됩니다. LSE가 함유된 PVA 필름을 적용하면 미생물학적 품질이 향상되고 체다 치즈의 눈에 띄는 부패가 지연됩니다. 다양한 치즈 샘플에서 추출한 지방의 산화성은 0.40~0.98로 산화 저항성을 확인했습니다. 마지막으로, 처리된 필름으로 코팅된 치즈 샘플은 다른 샘플에 비해 트랜스 지방 형성으로부터 보호되었으며, 이는 항산화, 항균 및 식품 보존 포장으로서 변형 필름의 효과를 입증했습니다.

엄청난 양의 플라스틱 폐기물을 발생시키는 석유 기반 폴리머에 대한 지속 가능한 대안으로 바이오 자원을 기반으로 한 포장재에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 합성 물질과 비슷한 특성을 지닌 생분해성 포장재를 개발하려는 노력이 이루어져 왔습니다1,2. 연구원과 식품 산업 포장 생산업체는 CO2 배출을 줄이기 위해 플라스틱 포장을 대체할 풍부하고 저렴한 생분해성 대안을 조사하고 있습니다3. 식물에는 제약, 식품 또는 화장품 산업에 사용되는 생물학적 활성의 유익한 화합물이 포함되어 있습니다. 이러한 화합물에는 항균 및 항산화 특성을 갖는 페놀과 플라보노이드가 포함됩니다. 식품 포장에 식용 코팅3으로 사용하거나 식품 유통 기한을 연장하고 부패를 방지하는 포장 필름으로 사용할 수 있습니다5. Lepidium sativum 또는 유채과 식물은 이집트, 유럽 및 세계의 다른 지역에서 자라는 십자화과의 식물입니다4. 씨앗은 전통 의학에서 간독성, 천식, 골절, 고혈당증 및 야뇨증을 치료하는 데 사용되었습니다7,8. L. sativum gum은 물, 에탄올, 초임계 CO2와 같은 용매를 사용하여 L. sativum 추출물(LSE)로 추출할 수 있습니다. 추출된 하이드로콜로이드의 분별 결과는 분획이 서로 다른 물리화학적 및 기능적 특성을 가지고 있음을 보여주었습니다5,6,7,8. 또한 설탕 조성, 우론산 함량, 작용기 및 분자량에 대한 조사가 수행되었습니다8. 물을 사용한 단계적 분별은 단당류, 수분, 회분, 질소, 탄소 및 우론산 수준을 포함한 화학적 조성이 분획의 상당히 다양하다는 것을 보여줍니다. 유채과의 열매 검 분획의 잠재적 응용 분야는 증점제 및 안정제로서 식품 유제 및 폼 시스템에 있습니다.

치즈는 열처리 없이 섭취되는 인기 있는 즉석식품으로, 그 영양가는 주로 우유의 특성과 생산 기술에 따라 달라집니다. 단백질, 생리활성 펩타이드, 아미노산, 지방, 지방산(FA), 비타민 및 미네랄을 포함한 필수 영양소가 치즈에서 발견됩니다9. 유지방은 인간의 식단에서 가장 복잡한 지방으로, 400가지가 넘는 FA를 함유하고 있습니다10. 그러나 포화 FA(SFA)는 유지방의 주요 FA이며 단쇄 FA(SCFA), 중쇄 및 장쇄 FA뿐만 아니라 이상한 FA도 포함합니다10,11. 박센산(trans11 C18.1) 및 공액 리놀레산(cis9 trans11 C18.2)과 같은 천연 트랜스 FA의 가장 좋은 공급원은 유지방이며, 이는 부분 경화유의 인공 트랜스 FA에 비해 유리한 특성을 나타냅니다12.

A1> A2 > A3. Nevertheless, film A3 showed early thermal degradation at 200 to 290 °C which can be attributed to degradation of LSE. It was previously reported that degradation of cress seed gum can occur in temperature above 200 °C due to disintegration of macromolecular polysaccharide chains (10). A last degradation step can be observed at 300 related to PVA chains./p> A2 > A1. The antimicrobial activity of LSE might be due to its high content of rutin, which has a high potent antimicrobial activity39. Abdelghany et al.34 found that incorporating LSE into PVA films increased their antimicrobial activity against E. coli, S aureus, and P. aeruginosa. Twelve phenolic compounds were detected in LSE (Table 2). Rutin, sinapic acid, and p-hydroxybenzoic acid, which are the most abundant phenolic compounds in the water extracts of Lepidium seed in agreement with30,40. Rutin was found to have antimicrobial activity aganst bacteria, yeast and mould41 The sinapic acid has been demonstrated antimicrobial activity in various studies on both plant and human pathogens42. P-hydroxybenzoic acid, a monohydroxy phenolic derivative of benzoic acid, is commonly used as antioxidant and antimicrobial in foods, beverages, medicines, and cosmetics43./p> A2 > A1. The decay percentage of cheese samples covered with the treated film was 10% after one week of storage, while samples covered with untreated films had a 100% decay percentage. Investigation of the FA profile extracted from cheese samples confirmed the presence of trans FA in samples covered with untreated films, while in other samples, no trans FAs were detected. The results of this study show that packaging films containing LSE are promising active films for dairy products that can prevent bacterial attacks and extend their shelf life./p>