レピジウム・サティバム・ガム/ポリビニルアルコール複合材料からの活性包装フィルムの合成とチェダーチーズの保存への応用

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1647 (2023) この記事を引用

1184 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

最近、食品の保存期間を延長するためのアクティブパッケージングへの関心が高まっています。さらに、合成プラスチック廃棄物が環境に与える悪影響を考慮して、研究者らはバイオベースの代替品を模索するようになりました。これに関連して、レピジウム・サティバム抽出物（ＬＳＥ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、および一定量の多分岐ポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ）からなる複合材料からなるアクティブパッケージングフィルムを調製した。フィルムの化学的、熱的、機械的特性が調査されました。さらに、抽出物の成分と抗酸化作用を調べました。チェダーチーズのサンプルは、さまざまな組成のフィルムでコーティングされました。活性包装フィルムでコーティングされたサンプルは、著しく劣化した他のサンプルと比較して、最大 4 週間という長い保存期間を示しました。これらのフィルムは、大腸菌 O157.H7、緑膿菌、ネズミチフス菌を含む 3 つのグラム陰性菌と、リステリアモノサイトゲネス、黄色ブドウ球菌の 2 つのグラム陽性菌の 5 つの食中毒菌に対して強力な抗菌活性を示しました。 LSEを含むPVAフィルムを適用すると、微生物学的品質が改善され、チェダーチーズの目に見える腐敗が遅くなりました。さまざまなチーズサンプルから抽出された脂肪の酸化性は 0.40 ～ 0.98 であり、酸化耐性が確認されました。最後に、処理フィルムでコーティングされたチーズサンプルは、他のサンプルと比較してトランス脂肪の生成から保護されており、酸化防止剤、抗菌剤、食品保存包装としての改質フィルムの有効性が実証されました。

生物資源をベースにした包装材料は、大量のプラスチック廃棄物を生み出す石油ベースのポリマーに代わる持続可能な代替品として関心が高まっています。合成材料と同等の特性を備えた生分解性の包装材料を開発する努力がなされてきました1,2。研究者や食品業界の包装メーカーは、CO2 排出量を削減するために、プラスチック包装に代わる、豊富で低コストの生分解性の代替品を研究しています3。植物には、製薬、食品、または化粧品産業で使用される生物学的に活性な有益な化合物が含まれています。これらの化合物には、抗菌特性と抗酸化特性を持つフェノールやフラボノイドが含まれます。これらは、食用コーティング 3 として食品包装に使用したり、食品の保存期間を延ばして腐敗を防止するための包装フィルムとして使用したりできます 5。 Lepidium sativum、またはクレスシードは、エジプト、ヨーロッパ、および世界の他の地域で生育するアブラナ科の植物です4。この種子は、伝統医学で肝毒性、喘息、骨折、高血糖、夜尿症の治療に使用されてきました7,8。 L. サティバムガムは、水、エタノール、超臨界 CO2 などの溶媒を使用して、L. サティバム抽出物 (LSE) として抽出できます。抽出された親水コロイドの分画結果から、各画分が異なる物理化学的特性と機能的特性を持っていることが実証されました 5、6、7、8。さらに、糖の組成、ウロン酸含有量、官能基、分子量の調査も行われています8。水を使用した段階的な分画では、単糖類、水分、灰分、窒素、炭素、ウロン酸レベルを含む化学組成が、画分の大幅に変化することが示されました。クレソンシードガム画分の潜在的な用途は、増粘剤および安定剤として食品エマルジョンおよびフォームシステムにあります。

チーズは、加熱処理せずに消費される人気のインスタント食品であり、その栄養価は主に牛乳の特性と生産技術に依存します。タンパク質、生理活性ペプチド、アミノ酸、脂肪、脂肪酸（FA）、ビタミン、ミネラルなどの必須栄養素がチーズに含まれています9。乳脂肪は人間の食事の中で最も複雑な脂肪であり、400 を超える異なる FA10 が含まれています。しかし、飽和脂肪酸 (SFA) は乳脂肪中の主な脂肪酸であり、短鎖脂肪酸 (SCFA)、中鎖および長鎖脂肪酸、および奇数の FA が含まれます 10,11。バクセン酸 (trans11 C18.1) や共役リノール酸 (cis9 trans11 C18.2) などの天然トランス FA の最良の供給源は乳脂肪であり、これらは部分水素添加油中の人工トランス FA と比較して好ましい特性を示します 12。

現在、食品業界で最も重要な病原体は、サルモネラ菌、リステリアモノサイトゲネス、黄色ブドウ球菌、大腸菌 O157.H7 です。これらの病原体は、世界中で毎年約 6 億人に病気を引き起こす食中毒の発生に関連していることが知られています 13。チーズは、志賀毒素産生大腸菌、リステリア菌、サルモネラ属菌、黄色ブドウ球菌などの食中毒菌のキャリアとなる可能性があります14。一部のカビ種から分泌されるマイコトキシンの可能性により、カビの発生は健康上の懸念を引き起こす可能性があります15。食品由来の細菌による相互汚染は、チーズの取り扱いおよび保管中に発生する可能性があります。目に見えるチーズの腐敗は通常、チーズの表面部分から始まります16。したがって、チーズの表面を微生物汚染から保護することは、相互汚染や腐敗を排除する効果的な戦略となります17。

抗菌活性パッケージにより微生物学的品質が向上し、保存期間が延長され、病原性細菌の相互汚染が制限されます。通常、これらの活性フィルムは、食品表面への抗菌剤の放出を制御するために、有機酸、酵素、バクテリオシン、天然抽出物などの抗菌剤を包装材料に組み込むことによって設計されています18。 Karamkhani et al.19 は、異なる比率のカルバクロールを含む食用フィルムに L. sativum を組み込むことについて記載しました。食用コーティングは、冷蔵養殖エビを保護し、保存期間を延ばすために使用されました。フィルムは、カルバクロールの比率が増加するにつれて抗菌特性と抗酸化特性が強化されたことを示しました。

この研究では、ポリビニルアルコール (PVA)、LSE、および可塑剤としての一定量の多分岐ポリアミドアミン (PAMAM) で構成される包装フィルムの抗酸化特性と抗菌特性を調査しました。準備されたフィルムの化学的、機械的、および熱的特性が研究されました。フィルムはチェダーチーズの保存に使用されました。包装後、フィルムの生物学的特性とチーズの品質が調査されました。

L.サティバムの種子はエジプトで栽培され、カイロの地元市場から購入されました。種子は、エジプト国立研究センター (NRC) 植物化学系統局の植物標本館で認証されました。 PVA (重合度 = 1700 ～ 1800) は、Qualikms Fine Chemicals Pvt. から入手しました。 Ltd.、ニューデリー、インド。ハイパーブランチ PAMAM は、参考文献 20 に従って社内で調製および特性評価されました。すべての溶媒は受け取ったままの状態で使用しました。この研究では、3 つのグラム陰性菌株、大腸菌 O157.H7 株 93,111、緑膿菌 ATCC 9027、およびネズミチフス菌 ATCC 14,280 と、2 つのグラム陽性菌株、L.モノサイトゲネス ATCC 7644 および黄色ブドウ球菌 ATCC 25,923。すべての株は、15% グリセロールを含むトリプトンソイブロス培地中で -20 °C で保存されました。カイロ大学農学部微生物学科は、すべての細菌株を寛大にも提供してくださいました。

LS 種子 (5 g) を水に浸し、一晩インキュベートしました。抽出物を濾過により分離し、キャスト溶液の調製に使用した。適量の PVA を熱水に溶解し、一定量の PVA 溶液を表 1 に示す比率に従って LSE と混合し、マグネティックスターラーで十分に撹拌しました。０．５ｇのＰＡＭＡＭを可塑剤として添加し、０．５ｇのクエン酸を架橋のために添加した。溶液をよく混合した。その後、真空により気泡を除去した。溶液をガラス皿に注ぎ、室温で乾燥させた後、60℃のオーブンで乾燥させました。

調製された活性フィルムの抗酸化能力は、他の場所に記載されている方法に従って測定されました21。新たに調製した 2,2 ジフェニル-1-ピクリルヒドラジル (DPPH) 溶液 (メタノール中 6 × 10-5 M) をボルテックスし、暗所で周囲温度で 30 分間放置しました。フィルムサンプル（約０．２ｇ）をガラス管（３０ｍＬ）中で秤量し、４ｍＬのＤＰＰＨ溶液（希釈）に加えた。 DPPH 阻害のパーセントは、517 nm でサンプルの吸光度を測定することによって決定されました。対照サンプル（フィルムなし）も同様に測定しました。 DPPH ラジカルの阻害パーセントは、次の式を使用して計算されました。

ここで、A は吸光度です。

フィルムの抗菌特性は、22に従って評価されました。フィルムの各面を UV 光下で 30 分間滅菌し、各フィルム 0.15 g を 24 ウェルのマイクロプレートに挿入しました。 2 mL の栄養ブロスを各ウェルに添加し、次に 20 μL の細菌培養物を接種し（37 °C で 24 時間インキュベート）、計数によって決定される最終濃度約 106 CFU/mL まで希釈しました。試験は３回実施した。 37 °C で 24 時間インキュベートした後、ドロッププレート法 23 を使用して各サンプルの細菌数を測定しました。

チェダーチーズを4×4cmの正方形に切り、上下に同寸法のフィルムを貼り付けた。これらを 60 mm の使い捨てペトリ皿に入れ、パラフィルムで密封し、4 °C の冷蔵庫で保管しました。チーズサンプルを 3 つのグループに分けました: (C) フィルムなし (B) フィルムで覆われた、(T) フィルムで覆われました A1。微生物学的分析は、中温性酵母、低温栄養酵母、カビ、および大腸菌群の総数を毎週実行しました。さまざまなチーズサンプルを無菌的に刻み、次にそれぞれ 10 g を 90 mL の滅菌クエン酸三ナトリウム溶液 (2% w/v) に移し、ストマッカーで 1 分間均質化しました。滅菌生理食塩水を用いて十進希釈を行った。 30 °C で 48 時間、4 °C で 7 日間インキュベートした後、標準プレートカウント寒天 (Aldrich) 上で中温菌と低温栄養菌の総数をそれぞれ数えました。 1% の 10% 乳酸溶液 (w/v) で酸性化したポテトデキストロース寒天 (Conda Spain) を使用して、25 °C で 5 日間インキュベートした後、酵母とカビを計数しました。大腸菌群数は、37 °C で 24 時間インキュベートした紫赤色胆汁寒天の二重層を使用して測定しました。

各処理グループの 15 個のチーズサンプルを観察して、目に見える微生物の増殖を検出しました。腐敗したチーズサンプルの数を数え、各処理グループの腐敗したサンプルの数をチーズサンプルの総数で割ることによって腐敗率を計算しました24。

実験データは分散分析 (ANOVA) とダンカン検定を使用して評価され、CoSTAT ソフトウェアを使用して 3 回の反復からの平均間の有意差を p < 0.05 で検出しました。

Folch 技術 25 を使用して、評価したチーズから脂肪を抽出しました。各サンプルは均一に粉砕されました。約３ｇの物質を１００ｍＬビーカーに移し、３０ｍＬのメタノール（ＩＫＡＵｌｔｒａ－Ｔｕｒｒａｘ（登録商標）Ｔ１８デジタル）を用いて１分間均質化した。その後、クロロホルム３０ｍＬを加え、さらに２分間操作を繰り返した。２５０ｍＬのガラスビーカーを使用して、生成した液体を濾過した。固体残渣を６０ｍＬのクロロホルム：メタノール（２：１ｖ／ｖ）混合物中で３分間均質化した。混合物を単一のシリンダーに注入した。完全な濾液を０．８８％ＮａＣｌ２水溶液（濾液の１４容量に決定）に添加し、撹拌し、一晩放置した。上層を除去し、水とメタノールの組み合わせ(1:1 v/v)を下層に加えた後、洗浄を繰り返した。残渣をろ紙上で無水硫酸ナトリウムでろ過し、溶媒を留去した。

油の Cox 値は、Fatemi および Hammond26 に従って、次の式を使用して脂肪酸パーセントから計算されました。

調製された材料の化学構造は、ダイヤモンドディスクからなるプラチナダイヤモンド ATR と組み合わせた Bruker VERTEX 80 ATR-FTIR 装置 (ドイツ) を使用して研究されました。内部反射鏡の範囲は 400 ～ 4000 cm-1、解像度は 4 cm-1、屈折率は 2.4 です。熱安定性は、熱重量分析装置 (TGA) を使用し、加熱範囲は室温から 700 °C、加熱速度は 10 °C/min、N2 雰囲気下で調査されました。フィルムの機械的特性は、ＩＮＳＴＲＯＮ機械試験機を用いて測定され、各フィルムについて５つのサンプルが測定された。ＵＶ分析は、分光光度計（島津製作所、ドイツ）を使用して測定した。抽出物のフィンガープリントは、Agilent 1260 シリーズを使用した HPLC 分析を使用して調査されました。分離は、Eclipse C18 カラム (4.6 mm × 250 mm id、5 μm) を使用して実行されました。移動相は、水 (A) およびアセトニトリル中の 0.05% トリフルオロ酢酸 (B) からなり、流速は 1 ml/分でした。移動相は次のように直線勾配で連続的にプログラムされました: 0 分 (82% A)。 0 ～ 5 分 (80% A)。 5 ～ 8 分 (60% A)。 8 ～ 12 分 (60% A)。 12 ～ 15 分 (85% A)、および 15 ～ 16 分 (82% A)。多波長検出器は 280 nm で監視されました。注入量は各サンプル溶液について10μlであった。カラム温度は 35 °C に維持しました。

脂肪酸組成は、Zahran および Tawfeuk27 によって記載された手順を使用して決定されました。油サンプルの脂肪酸メチルエステルは、GLC-FID (水素炎イオン化検出器を備えた HP 6890 ガスクロマトグラフィー、Hewlett Packard、米国) によってその成分について分析されました。注入量は 1 μL、分割比は 50.1 でした。キャピラリカラム Supelco™ SP-2380 (60 m × 0.25 mm × 0.20 μm、Sigma-Aldrich、米国) を使用し、検出器とインジェクターの温度を 250 °C に設定しました。熱プログラムは 100 °C で開始され、15 °C/分の速度で 230 °C まで上昇しました (30 分間保持)。キャリアガスはヘリウムで、流量は 1.2 mL min-1 でした。

この研究には当てはまりません。植物材料の収集を含むすべての実験研究が、関連する制度的、国内的、国際的なガイドラインおよび法律に準拠していることを確認します。

水性LSEを室温で蒸留水により種子全体から抽出した。簡単な抽出手順により、抗菌活性と低細胞毒性の天然化合物が得られました28。得られた抽出物の組成をＨＰＬＣを用いて分析した。種子抽出物中には 12 種類のフェノール化合物が検出されました (表 2)。 Abdel-Aty らの意見と一致して、ルチン、シナピン酸、および p-ヒドロキシ安息香酸は、クレソン種子の水抽出物中に最も豊富に含まれるフェノール化合物でした。および Kaiyrkulova et al.30。

LSE/PVA ブレンドから自立フィルムをスキーム 1 に従って調製しました。PVA は抽出物の適切な保持マトリックスとして機能しましたが、高品質のフィルムを得るには PVA の最適濃度を特定する必要がありました。フィルム作製の最初の試みは、形成されたフィルムの剛性が高かったために失敗に終わりました。ＰＶＡ溶液の濃度および抽出物に対するそれらの比率を表２に示す。フィルムＦ１は１０％のＰＶＡ溶液を含有し、この量はＦ２では５％に減少した。最初の映画は二番目の映画よりもずっと良かった。しかし、フィルム F3 には F2 と同量の PVA が含まれていましたが、抽出物の量が 2 倍であったため、外観と機械的特性が悪化しました。ハイパーブランチポリマーは、低い溶液粘度および溶融粘度、および多くの機能末端の存在を特徴とする巨大分子の一種です31。したがって、いくつかの理由から、超分岐 PAMAM がフィルム配合物に少量添加されました。これは可塑剤として作用するため、フィルムの機械的特性を向上させることができ、毒性はなく 32、そのアミン末端基には生物学的活性がある可能性があります (その構造はスキーム 1 に示されています)。

食品包装に適した自立フィルムを実現するための準備手順。

PAMAM の化学構造は FTIR を使用して調査され、図 1A に示すスペクトルから、それぞれ NH 基と NH2 基に対応する 3388 および 3279 cm-1 のバンドと、2933 および 2836 cm-1 の脂肪族 CH のバンドが明らかになりました。アミド C=O のバンドは 1629 cm-1 に観察され、NH-CO のバンドは 1560 cm-1 に現れます。調製した膜の化学構造をFTIRを使用して研究しました。スペクトルを図1Bに示します。調査した 3 つのフィルムは、純粋な PVA (A)、A1、および A2 で構成されていました。 3300 cm-1 のバンドは OH 基に起因し、1725 cm-1 に現れるバンドはクエン酸と PVA33 の架橋反応により形成された C=O (エステル基) の特徴です。さらに、フィルム A2 のスペクトルは、LSE のフラボニドに起因する C-O、C-OH、および C-C に対応する 1490 ～ 1620 cm-1 で、より大きく重複するバンドを示しました34,35。この処方には PVA マトリックスと比較して大量の抽出物が含まれているため、これらは強く現れます。バンドの広がりは、化学反応を伴わない PVA 鎖との分子間および分子内相互作用に起因すると考えられます 36。フィルム配合物中に少量の PAMAM が使用されているため、PAMAM の特徴的なバンドはすべてポリマーおよび LSE バンドと重なっていることに注意してください。

FTIR スペクトル: (A) PAMAM および (B) 準備されたフィルム。

調製したフィルムの熱安定性を TGA を使用して研究し、その結果を図 2 に示します。一般に、フィルム A3 を除いて、すべてのサンプルは複数の劣化ステップを示し、300 ℃近くまで熱的に安定でした。 120 °C 付近での最初の分解ステップは、水分の損失に起因すると考えられます。しかし、10% の重量損失から観察されるように、フィルム配合物中の抽出物の量が増加すると、熱安定性が低下しました (表 2)。フィルムの熱安定性の順序は、Ａ＞Ａ１＞Ａ２＞Ａ３であった。それにもかかわらず、フィルム A3 は 200 ～ 290 °C で初期の熱劣化を示し、これは LSE の劣化に起因すると考えられます。クレスシードガムの分解は、高分子多糖鎖の崩壊により 200 °C を超える温度で起こる可能性があることが以前に報告されました (10)。 PVA 鎖に関連する最後の分解ステップは 300 で観察できます。

純粋なフィルム A と比較した包装フィルム A1、A2、および A3 の TGA。

包装フィルムの機械的特性を研究することは、フィルムの性能を評価するために不可欠です。複合材料の引張強さ (TS) と変位パーセンテージ (D) で表される機械的特性を調査しました。ＴＳ分析の結果、フィルム組成物中のＬＳＥの量を増加させると、得られたフィルムのＴＳが低下することが示された。ポリフェノール化合物は、ポリマーマトリックスまたは可塑剤内のアミノ基およびヒドロキシル基と水素結合を形成し、ポリマー鎖を安定化する分子間相互作用を弱める可能性があります (表 2)。さらに、D について得られた値も同様の減少傾向を示し、A1 と A2 の値の差が非常に小さいことがわかりました。この結果は、ポリマーマトリックス (PVA) と抽出物の間に空隙を生み出す凝集体の存在に起因し、サンプルの破壊が容易になることが考えられます 37。フィルム A3 は LSE 75%、PVA 25% で構成されているため、他のフィルムに比べて薄く破断しやすいため、メカニカルテスターでの測定ができませんでした。

フィルム表面形態の調査により、フィルム A1 は、凝集物や小さな亀裂が見られたフィルム A2 とは異なり、滑らかで均質な表面を持っていることが実証されました (図 3)。 A2 で観察された不均一な表面は、抽出物の保持マトリックスとして機能する PVA の量が少ないことに起因すると考えられます。さらに、空気乾燥したフィルムでは植物細胞の構造変化が起こる可能性があります 38。したがって、空気中で乾燥すると、固体マトリックスを介した物質移動が促進されます28。

サンプル A、A1、および A2 の SEM 画像 (X = 6000)。

表 2 に示すように、さまざまな比率 (A1、A2、および A3) で LSE を負荷した PVA/PAMAM 複合フィルムの抗酸化活性を、DPPH フリーラジカル消去アッセイを使用して評価しました。処理サンプルを純粋なフィルム A と比較しました。異なるフィルムの存在下での DPPH (安定なフリーラジカル) の消去活性は、517 nm での吸光度値の減少を監視することによって決定されました。図4に示すように、純粋なフィルムAと比較して、フィルム(A3)はより高い抗酸化活性を示し、次にA2、A1が続きました。これは、LSEが活性水素原子を供与するか電子を伝達して酸化力を低減する能力に起因すると考えられます。 DPPH。フィルム A3 の著しく高い抗酸化活性は、フィルム配合物中の LSE 濃度が高いことにも起因すると考えられます。

調製されたさまざまなフィルムの阻害率。

5 種類の食品由来の細菌に対して、さまざまなフィルムの抗菌活性をテストしました (図 5)。 PVA フィルム A は、対照と比較して細菌数に影響を与えませんでした。フィルム A1 は、ネズミチフス菌を除くすべての試験細菌に対して抗菌活性を示しました (p < 0.05)。さらに、A2 は試験したすべての細菌に対して抗菌活性を持っていました。大腸菌およびリステリア・モノサイトゲネスは、A3 によって完全に抑制されました。異なる濃度の LSE を含む異なるフィルムの抗菌効果は、A3 > A2 > A1 の順に並べられます。 LSE の抗菌活性は、強力な抗菌活性を持つルチンの含有量が高いためである可能性があります 39。 Abdelghany ら 34 は、LSE を PVA フィルムに組み込むと、大腸菌、黄色ブドウ球菌、および緑膿菌に対する抗菌活性が増加することを発見しました。 LSE では 12 種類のフェノール化合物が検出されました (表 2)。ルチン、シナピン酸、および p-ヒドロキシ安息香酸は、30,40 と一致して、レピジウム種子の水抽出物中に最も豊富に含まれるフェノール化合物です。ルチンは、細菌、酵母、カビに対して抗菌活性があることが判明しました41。シナピン酸は、植物とヒトの病原体の両方に関するさまざまな研究で抗菌活性が証明されています42。安息香酸のモノヒドロキシフェノール誘導体である p-ヒドロキシ安息香酸は、食品、飲料、医薬品、化粧品の抗酸化剤および抗菌剤として一般的に使用されています43。

さまざまなフィルムの抗菌効果。異なる大文字は、同じ処理内での細菌数の有意な違いを示します。小さな文字は、同じ細菌内での異なる処理の有意差を示します (p < 0.05)。結果は、3 回の反復の平均値 ± SD を表します。

フィルム A1 の適切な機械的および物理的特性に従って、それはチーズ保存用のアクティブな包装フィルムとして選択されました。チーズの微生物の品質に対する PVA-LSE フィルムの効果の評価は、チーズの 3 つのグループ、すなわち (C) カバーされていないコントロール、 (B) は PVA で覆われ、(T) は A1 で覆われています (表 3)。 4 °C で 2 週間冷蔵保存した後、C グループと B グループはすべてのサンプルで目に見える腐敗が発生したため、微生物分析から除外されました。中温菌の場合、保管期間が経過するとすべての処理でカウントが大幅に増加しました。ただし、T サンプルはグループ C および B よりも少ないカウントを記録しました。さらに、T サンプルは冷蔵保存の 1 週間目から 4 週間目まで有意に増加しませんでした (p < 0.05)。同様の観察が、低温栄養細菌の数、酵母およびカビの数についても見られました。しかし、T 処理では、保存 4 週間までに酵母とカビの数が大幅に増加しました。チーズや乳製品から大腸菌群が検出されるのは、生乳の使用や衛生状態の悪い製造および取り扱い条件が原因です44。米国の一部の州では、チーズ中の大腸菌群の制限値を 10 (1 log) または 100 (2 log) CFU/g としていますが、欧州委員会はチーズの大腸菌群の制限を規制していません。チーズサンプルでは大腸菌群がゼロ時間で検出されましたが、T サンプルでは 1 週間の冷蔵保存後、4 週間の分析が終了するまで検出されませんでした。 Salem らによる 1 つの研究 45 では、LSE をゼラチンフィルムに組み込み、チーズの品質に対する保存効果を示しました。 Abdel Aziz と Osheba46 は、魚の切り身に L. sativum の水性抽出物を噴霧すると、微生物の量が減少し、保存期間が改善されることを示唆しました。 L.sativum 粘液の食用コーティングも、切りたてのジャガイモのストリップの保存期間を延長するために適用されました 47。

チェダーチーズの視覚的な腐敗を4週間の冷蔵保存中に追跡しました。図 6a ～ c は、2 週間の冷蔵保存後、フィルムで覆われていない対照サンプルと PVA フィルムで覆われた B サンプルの 100% に酵母コロニーと糸状菌による視覚的な損傷があったことを示しています。一方、PVA-LSE で覆われた T チーズサンプルの約 10% が腐敗していました。 3 週目と 4 週目までに、T サンプルの 22% と 57% に目に見える酵母コロニーが見られましたが、糸状菌は見られませんでした。また、チーズ表面への酵母コロニーの侵入は他の処理に比べて少なかった（図７）。

さまざまなチーズ処理の崩壊率。 (a) 2 週間目の保管におけるさまざまなチーズサンプルの腐敗 (%)。 (b) 保管期間中の T サンプルの減衰 (%)。データは平均値 ± SE (n = 15) です。異なる文字は有意差を示します (p < 0.05)。

この研究では、調査したすべてのチーズで SFA が優勢でした (63.68 ～ 74.93%)。 4 週間の保存期間のチーズでは、多価不飽和脂肪酸の含有量が大幅に低かった (0.13 ～ 4.44%) こともわかりました。さらに、すべてのチーズサンプルには、主要な SFA であるパルミチン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸が含まれていました (表 4)。さらに、MUFA 含有量は、対照サンプルよりも LSE でコーティングされたフィルム処理サンプルの方が有意に高かった (p < 0.05) (表 4)。すべての処理において、オレイン酸 (C18.1) が主要な MUFA であり、リノール酸 (C18.2) とリノレン酸 (C18.3) が最も重要な PUFA ですが、それらの割合は低かったです。カプリン酸とラウリン酸を除く SCFA 含有量は、対照群と治療群の間で有意な差はありませんでした。 LSEを含まない純粋なフィルム処理チーズおよび対照サンプルには、1.11〜2.10%の範囲の割合でトランスFAが含まれていましたが、LSEで処理された調製済みフィルムでコーティングされたチーズサンプルには、異なる保存期間中にトランス脂肪は含まれませんでした。 Tsuzuki48 は、（加工中および調理中に）油脂に抗酸化物質を添加すると、熱によって引き起こされる不飽和脂肪のトランス脂肪生成の制御が容易になると報告しました。これは、LSE の抗酸化作用が、コーティングされたチーズサンプル中のトランス脂肪の生成を防ぐのに役立つ理由を説明する可能性があります。さまざまなチーズサンプルから抽出された脂肪の酸化力（Cox 値）は、0.40 ～ 0.98 と計算されました（図 8）。 Cox 値が高いことは、耐酸化性を示しています。 Prandini ら 48 は、牛乳から作られたチーズには 65.23 ～ 68.52% の SFA が含まれ、MUFA 含有量は 27.90 ～ 31.19% の範囲であり、PUFA 含有量は 3.48 ～ 4.17% の範囲であることを示しました49。 Paszczyk と Łuczyńska50 は、牛乳から作られた市販のチーズ中の MUFA と PUFA の含有量がそれぞれ 27.92% と 3.31% であることを証明しました。

チーズサンプルの酸化性の値。

チェダーチーズ用の活性包装フィルムは、異なる比率の PVA と LSE を含むブレンドから調製されました。可塑剤として超分岐ポリアミドアミン (PAMAM) をすべての配合物に少量添加しました。フィルム組成物中のＬＳＥ量を増加させると、熱的および機械的特性が低下することが判明した。さらに、最高量のＬＳＥを含有するフィルムの抗酸化活性は約８６％であり、フィルム組成物中のＬＳＥの量を減少させることにより、抗酸化活性の顕著な低下が観察された。包装フィルムの抗菌活性をさまざまな微生物に対して調査しました。結果は、フィルムの抗菌活性の順序が A3 > A2 > A1 であることを示しました。処理フィルムで覆われたチーズサンプルの腐敗率は、1 週間の保管後に 10% でしたが、未処理フィルムで覆われたサンプルの腐敗率は 100% でした。チーズサンプルから抽出された FA プロファイルの調査により、未処理フィルムで覆われたサンプル中にトランス FA が存在することが確認されましたが、他のサンプルではトランス FA は検出されませんでした。この研究の結果は、LSEを含む包装フィルムが細菌の攻撃を防ぎ、保存期間を延長できる乳製品用の有望な活性フィルムであることを示しています。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータがこの記事に含まれています。

Asgher, M.、Qamar, SA、Bilal, M. & Iqbal, HMN バイオベースの活性食品包装材料: 従来の石油化学ベースの包装材料に代わる持続可能な代替品。食品研究所内部。 137、109625。https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109625 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Alvarez-Chavez , CR 、 Edwards , S. 、 Moure-Eraso , R. & Geiser , K. バイオベースプラスチックの持続可能性: 一般的な比較分析と改善のための推奨事項。 J.クリーン。製品。 23、47–5 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.10.003 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Moreira, BR、Pereira-Júnior, MA、Fernandes, KF & Batista, KA カシューガム多糖類とポリビニルアルコールを使用した環境に優しい食用コーティング。食品生物科学。 37、100722。https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100722 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

カラジヤン、H.ら。 Lepidium sativum 種子抽出物の濃度、温度、時間の関数としてのレオロジー特性。食品ハイドロコール。 23、2062 ～ 2068 年。 https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.03.019 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

Guo, Q.、Cui, SW、Wang, Q. & Christopher Young, J. オオバコガムの分別と物理化学的特性評価。炭水化物。ポリム。 73、35–43。 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.11.001 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

ジアン、H.-L. 他。エタノールおよびイソプロパノールを使用したガラクトマンナンガムの分別沈殿挙動の特性評価。食品ハイドロコール。 40、115–121。 https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.02.012 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Kang, J. et al. ガッティガム (Anogeissus latifolia) に関する新しい研究パート I。ガムの分画、化学的および物理的特性評価。食品ハイドロコール。 25 年、1984 ～ 1990 年。 https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2010.12.011 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

Razmkhah、S. et al. Lepidium sativum シードガムの段階的抽出: 物理化学的特性と機能的特性。内部。Ｊ．Ｂｉｏｌ．マクロモル。 88、553–564。 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.04.024 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Walther, B.、Schmid, A.、Sieber, R. & Wehrmüller, K. 栄養と健康におけるチーズ。乳製品科学。テクノロジー。 88、389–405。 https://doi.org/10.1051/dst:2008012 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

マクギボン、AKH 牛乳脂質の組成と構造。高度な乳製品化学 Vol. 2 1–32 (Springer International Publishing、2020)。

Google スカラー

リンドマーク・マンソン、H. 牛乳脂肪中の脂肪酸。食品栄養剤。解像度 52、1821。https://doi.org/10.3402/fnr.v52i0.1821 (2008)。

記事 Google Scholar

サマー、A.ら。機能性食品としてのチーズ：パルミジャーノ・レッジャーノとグラナ・パダーノの例。フードテクノロジー。バイオテクノロジー。 https://doi.org/10.17113/ftb.55.03.17.5233 (2017)。

記事 Google Scholar

Faour-Klingbeil, D. & Todd, E. 北アフリカ中東諸国における食中毒の予防と管理: 国家管理システムのレビュー。内部。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．解像度公衆衛生 17、70。https://doi.org/10.3390/ijerph17010070 (2019)。

記事 Google Scholar

チョイ、ＫＨら。チーズの微生物リスク評価 - レビュー。アジア系オーストラリア人。Ｊ．アニム．科学。 29、307–314 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Kure, CF & Skaar, I. チーズ産業における真菌の問題。カー。意見。食品科学 29、14-19。 https://doi.org/10.1016/j.cofs.2019.07.003 (2019)。

記事 Google Scholar

Proulx, J. et al. チーズの表面汚染除去のためのパルス光と抗菌の組み合わせ処理: 有利な効果と拮抗的な効果。 J. デイリーサイエンス 100、1664 ～ 1673 年。 https://doi.org/10.3168/jds.2016-11582 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Al-Moghazy, M.、El-sayed, HS、Salama, HH & Nada, AA カリッシュチーズの保存寿命を向上させるための、リポソームキトサンエマルションにカプセル化されたタイムエッセンシャルオイルの食用包装コーティング。食品生物科学。 43、101230。https://doi.org/10.1016/j.fbio.2021.101230 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Malhotra, B.、Keshwani, A. & Kharkwal, H. 抗菌食品包装: 可能性と落とし穴。フロント。微生物。 6、2 (2015)。

記事 Google Scholar

Karamkhani, M.、Anvar, SA & Ataee, M. レピジウム・サティバム・ガムとカルバクロールの組み合わせから作られた活性食用コーティングを使用して、冷蔵庫条件下で保管された養殖エビの保存寿命を延ばします。イラン・J・アクアト。アニム。癒す。 4、55–72。 https://doi.org/10.29252/ijaah.4.2.55 (2018)。

記事 Google Scholar

Yassin, MA、Gad, AAM、Ghanem, AF & Abdel Rehim, MH 固定化セルラーゼを使用したセルロースナノファイバーのグリーン合成。炭水化物。ポリム。 205、255～260。 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.10.040 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Naeem, MA、Zahran, HA & Hassanein, MMM ローゼル種子 (Hibiscus sabdariffa L.) 油の化学的および栄養的側面に関するグリーン抽出法の評価。 OCL 26、33。https://doi.org/10.1051/ocl/2019030 (2019)。

記事 Google Scholar

Nada, A. et al. 抗菌綿生地用のキトサンリポソームエマルジョン中のピラゾールベースの化合物。内部。Ｊ．Ｂｉｏｌ．マクロモル。 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.09.031 (2018)。

記事 Google Scholar

ナギリ、H.ら。パラメトリックテストおよびノンパラメトリックテストによる細菌計数のためのドロッププレート技術の検証。獣医。解像度 4、179–183 (2013)。

Google スカラー

Cao, X.、Huang, R. & Chen, H. ブルーベリーのサルモネラ菌の不活化に対するパルス光処理の評価、およびその保存期間と品質特性への影響。内部。 J. 食品微生物。 260、17-26。 https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2017.08.012 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Christie, WW 組織からの脂質の分離。推奨される手順。クロロホルム-メタノール (2:1、v/v) 抽出および「Folch」洗浄。で: 脂質分析。ペルガモン、39–40 ページ (1973)

Fatemi, SH & Hammond, EG 酸化エステル混合物中のオレイン酸、リノール酸、およびリノレン酸ヒドロペルオキシドの分析。脂質 15、379–385。 https://doi.org/10.1007/BF02533555 (1980)。

記事 CAS Google Scholar

Zahran、HA および Tawfeuk、HZ 落花生 (Arachis Hypogaea L.) の新品種の物理化学的特性。 OCL 26、19。https://doi.org/10.1051/ocl/2019018 (2019)。

記事 Google Scholar

ラフィンスカ、K. 他 Lepidium sativum 抽出物の組成と生物学的活性に対する溶媒と抽出技術の影響。食品化学。 289、16-25。 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.03.025 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Abdel-Aty、AM、サラマ、WH、Fahmy、AS、Mohamed、SA ガーデンクレスの抗酸化能力に対する発芽の影響: 総抗酸化活性を決定するための新しい計算。科学。ホルティック。 (アムステルダム) 246、155–160。 https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.10.062 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Kaiyrkulova, A.、Li, J. & Aisa, HA レピジウムサティバム種子の化学成分。化学。ナット。コンプ 55、736–737 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

DA 州トマリア、AM ネイラー & ワシントン州ゴダードスターバーストデンドリマー: サイズ、形状、表面化学、トポロジー、原子から巨視的物質までの柔軟性を分子レベルで制御。アンジュー。化学。内部。エド。英語 29、138–175。 https://doi.org/10.1002/anie.199001381 (1990)。

記事 Google Scholar

Inoue, K. 機能性デンドリマー、ハイパーブランチポリマー、スターポリマー。プログレ。ポリム。科学。 25、453–571。 https://doi.org/10.1016/S0079-6700(00)00011-3 (2000)。

記事 CAS Google Scholar

Kumar, A. & Han, SS 組織工学用の PVA ベースのヒドロゲル: レビュー。内部。Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．メーター。ポリム。バイオメーター。 66、159–182。 https://doi.org/10.1080/00914037.2016.1190930 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

アブデルガニー、AM et al. Lepidium sativum 天然種子植物抽出物は、ポリビニルアルコールの構造的および物理的特性にあります。内部。Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．スタッド。 75、965–977。 https://doi.org/10.1080/00207233.2018.1479564 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

アメル、AA et al. 創傷治癒包帯としてのレピジウムサティバム抽出物/PVA エレクトロスピニングナノファイバーの開発。 ACS オメガ 7、20683 ～ 20695。 https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00912 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

Fahami, A. & Fathi, M. 食品用途のためのクレソン種子粘液からの新規ナノファイバーの作製と特性評価。Ｊ．Ａｐｐｌ．ポリム。科学。 135、45811。https://doi.org/10.1002/app.45811 (2018)。

記事 CAS Google Scholar

Kuan、HTN、Tan、MY、Hassan、MZ、Zuhri、MYM 油で抽出したコーヒー豆の廃棄物強化ポリエチレン複合材料の物理機械的特性の評価。ポリマー (バーゼル) 14、4678。https://doi.org/10.3390/polym14214678 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

Gutiérrez, L.-F.、Ratti, C. & Belkacemi, K. ケベックシーバックソーン (Hippophaë rhamnoides L.) の種子と果肉からの油の抽出収量と品質に及ぼす乾燥方法の影響。食品化学。 106、896–904。 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.06.058 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

Skroza, D. et al. レスベラトロールと他のフェノール類との相互作用および食品由来の病原体に対する活性。食品科学ニュートル。 7、2312–2318。 https://doi.org/10.1002/fsn3.1073 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Abdel-Aty, AM、Bassuiny, RI、Barakat, AZ & Mohamed, SA トリコデルマリーセイによる固相発酵を使用して、ガーデンクレス種子のフェノール含有量、抗酸化作用、抗菌作用を向上させています。Ｊ．Ａｐｐｌ．微生物。 127、1454–1467。 https://doi.org/10.1111/jam.14394 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

グティエレス・ベネガス、G. 他歯垢中に存在する微生物の抗菌活性に対するフラボノイドの影響。ヘリヨン5、e03013。 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e03013 (2019)。

記事 Google Scholar

Nićiforović, N. & Abramovič, H. シナピン酸とその誘導体：天然源と生物活性。比較食品科学牧師食品安全。 13、34–51。 https://doi.org/10.1111/1541-4337.12041 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Jiang, Z.、Wang, J.、Xiang, D. & Zhang, Z. 切りたてのパラミツに対する P-ヒドロキシ安息香酸グラフトキトサンフィルムの機能的特性と保存効果。 Foods 11、1360。https://doi.org/10.3390/foods11091360 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

ニューハンプシャー州マーティンら。乳製品の不衛生な加工条件の指標としての大腸菌群の進化する役割。フロント。微生物。 7、1～8。 https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01549 (2016)。

記事 Google Scholar

セイラム、A.ら。チーズ保存用の活性包装としてのレピジウム・サティバム抽出物を強化した魚ゼラチンベースの生分解性フィルムの開発と特性評価。ヘリヨン 7、e08099。 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08099 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

アブデル・アジズ、HA およびオシェバ、ASA レピジウム・サティバム l の水性抽出物で処理したナイルパーチラテス・ニロティカス魚の切り身の微生物学的品質特性。クレソンの種子。エジプト J. Agric. 解像度 90、1269–1283。 https://doi.org/10.21608/ejar.2012.162994 (2012)。

記事 Google Scholar

アリ、MR 他ガーデンクレソン種子粘液の食用コーティングにより、切りたてのフライドポテトストリップの保存期間と消費者受け入れが向上しました。食品 https://doi.org/10.3390/foods10071536 (2021)。

都築 W.トリオレインおよびトリリノレインにおける熱誘発トランス脂肪酸生成に対する抗酸化剤の影響。食品化学。 129、104–109。 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.04.036 (2011)。

記事 CAS Google Scholar

プランディーニ、A. et al. イタリアの乳製品に含まれる共役リノール酸 (CLA) のレベルの違い。 J. 食品組成物。アナル。 20、472–479。 https://doi.org/10.1016/j.jfca.2007.03.001 (2007)。

記事 CAS Google Scholar

Paszczyk, B. & Łuczyńska, J. 硬い牛、羊、ヤギのチーズの脂肪酸組成と脂質品質指数の比較。 Foods 9、1667。https://doi.org/10.3390/foods9111667 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

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国立研究センター (NRC) からの財政的支援、社内プロジェクト No. E120104 (包装用途のためのバイオベースポリマー材料の製造) に感謝の意を表します。

科学技術イノベーション資金庁 (STDF) がエジプト知識銀行 (EKB) と協力して提供するオープンアクセス資金。この研究は、エジプト国立研究センターおよび STDF から資金提供を受けました。

梱包および包装材料部門、国立研究センター、ドッキ、12622、カイロ、エジプト

モナ・アブデル・レヒム

国立研究センター食品産業栄養研究所油脂部、ドッキ、12622、カイロ、エジプト

ハムディ・A・ザーラン

国立研究センター食品産業栄養研究所乳製品部、ドッキ、12622、カイロ、エジプト

マルワ・アル・モガジー

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MAR は研究を計画し、実験と分析の作業に貢献し、結果を解釈して原稿を書きました。 HZ は実験と分析の作業に貢献し、結果を解釈し、原稿を執筆しました。ま、ま。実験および分析作業に貢献し、結果を解釈し、原稿を執筆しました。

マルワ・アル・モガジ氏への通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Rehim, MA、Zahran, HA & Al-Moghazy, M. Lepidium sativum ガム/ポリビニルアルコール複合材料からの活性包装フィルムの合成とチェダーチーズの保存におけるそれらの応用。 Sci Rep 13、1647 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-28173-3

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受信日: 2022 年 11 月 6 日

受理日: 2023 年 1 月 13 日

公開日: 2023 年 1 月 30 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28173-3

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