تأثیر پوشش کیتوزان‌ـ پلی‏وینیل الکل با نایسین بر خواص ضد‌باکتری کاغذهای بسته‏‏ بندی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد علوم و صنایع خمیر و کاغذ، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکدة مهندسی بیوسیستم، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

توسعة بسته‏‏بندی‏ فعال، جدید و زیست‏تخریب‏پذیر با پوشش‏دهی زیست‌پلیمرها روی مواد بسته‏‏بندی کاغذی و همچنین گنجاندن مواد ضدمیکروبی مناسب در ساختار آن امکان‏پذیر است. در این بررسی، ابتدا میزان آلودگی باکتریایی الیاف دو نوع مقوای پشت‌توسی تجاری ارزیابی شد. سپس، به‏منظور ساخت یک کاغذ بسته‏‏بندی ضدباکتری مناسب، پوششی از ترکیب کیتوزان‌ـ پلی‏وینیل الکل با نسبت‏های حجمی متفاوت به همراه درصدهای مختلفی از نایسین بر مبنای وزن کیتوزان بر روی کاغذهای دست‏ساز ساخته‌شده از این الیاف بازیافتی اعمال شد. سپس فعالیت ضد‌باکتریایی با تهیة فیلم‏هایی با ترکیب مشابه پوشش‏ها به‏طور جداگانه بررسی شد. مطابق نتایج به‌دست‌آمده فیلم‏های کیتوزان‌ـ پلی‏وینیل‏الکل به‌تنهایی علیه باکتری گرم منفی اشرشیاکلای فعالیت چشمگیری داشتند. با افزایش نسبت کیتوزان به پلی‏وینیل الکل فعالیت ضدباکتریایی فیلم‏ها تشدید شد. با واردکردن نایسین به ساختار فیلم، فعالیت علیه باکتری‏های گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس و باکتری‏های میله‏ای‌شکل استخراج‌شده از کاغذ بازیافتی نیز توسعه یافت. بیشترین فعالیت در فیلم‏هایی مشاهده شد که 15درصد نایسین در ساختارشان داشتند. نتایج اثر هم‏افزایی استفاده از مواد ضد‌میکروبی با سازوکار متفاوت را در ساخت مواد بسته‏‏بندی فعال نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Chitosan-Polyvinyl Alcohol Coatings with Nisin on Antibacterial Properties of Packaging Paper

نویسندگان [English]

  • Masume Molaei 1
  • Mohammad Azadfallah 2
  • Faramarz Khodaeian Chegini 3
  • Yahya Hamzeh 4
1 Graduated M.Sc, Pulp and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
2 Assistant Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
3 Associate Professor, Department of Food Science and Technology, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
4 Professor, Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R. Iran
چکیده [English]

It is possible to develop new biodegradable active packaging by coating biopolymers on paper-based packaging material and also incorporating proper antimicrobial agents into coating structure. In this study bacterial contamination of two commercial cardboard were evaluated.In order to manufacture an appropriate antibacterial packaging material, coating of chitosan-poly vinyl alcohol blends with different ratios and of nisin were applied on cardboard made from recycled fibers. The antibacterial activity was investigated separately by preparing corresponding films. The results indicated that the chitosan-poly vinyl alcohol films activity against Gram-negative Escherichia coli bacteria are significant. The more chitosan was blended the more antibacterial activity was observed. Although with incorporating nisin into film structure, the activity against Gram-positive Staphylococcus aureus bacteria and Bacillus bacteria extracted from the board also developed. The most antibacterial activity was observed at films with 15% nisin. The results indicated the synergistic effect of antimicrobial agents with different mechanisms in fabricating active packaging materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chitosan
  • Poly (vinyl alcohol)
  • Nisin
  • Antibacterial activity
  • paper packaging
  • Film
 

[1]. Kirwan, M. J. (2005). Paper and Paperboard Packaging Technology. Blackwell publishing Ltd, London,UK.

[2]. Pirttijarvi, T.S.M., Graeffe, T.H., and Salkinoja-Salonen, M.S. (1996). Contaminants in liquid packaging board : Assessment of potential for food spoilage. Journal of Applied Microbiology, 81(4): 445-454.

[3]. Vaisanen, O.M., Mentu, J., and Salkinoja-Salonen, M.S. (1991). Bacteria in food packaging paper and board. Journal of Applied Bacteriology, 71: 130-133.

[4]. Vermeiren, L., Devlieghere, F., and Debevere, J. (2002). Effectivness of some recent antimicrobial packaging concept. Food Additives and Contaminants, 19: 163-171.

[5]. Priha, O., Hallama, K., Saarela, M., and Raaska, L. (2004). Detection of Bacillus creus group bacteria from cardboard and paper with real- time PCR. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 31: 161-169.

[6]. Ghasemian Safaei, H., and Poursina, F. (2007). Diagnostic Food Microbiology. Isfahan University of Medical Science Press, Isfahan.

[7]. Ahvenaine, R. (2003). Novle Food Packaging Techniques. Woodhead Publishing, pp. 590.

[8]. Steven, M., and Hotchkiss G.H. (2003). Non migratory bioactive polymers (NMBP) in food packaging. Cornell University USA, Novel Food Packaging Techniques, 589: 90 -121.

[9]. Joerger, R. (2007). Antimicrobal films for food application: Quantitive analysis of their effectives. Packaging Technology and Science, 20:231-273.

[10]. Khwaldia, Kh., Arab-Tehrani, E., and Desobry, S. (2010). Biopolymer coatings on paper packaging materials. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9: 82-91.

[11]. Morhsed, M.A., Bashir, A.A., Khan, M.H.K., and Alam, M.K. (2011). Antibacterial activity of shrimp chitosan against some local food spoilage bacteria and food born pathogen. Bangladesh Journal of Microbiology, 28:45-47.

[12]. Lin, Ch.A., and Ku, T.H. (2008). Shear and elongational properties of thermoplastic poly‏vinyl alcohol melt with different plasticizer contents and degree of polymerization. Journal of Materials Processing Technology, 200:331-338.

[13]. Chan, H. L., Duck S. A., Hyun J. P., and Dong S. L. (2003). Wide-spectrum antimicrobial packaging materials incorporation Nisin and chitosan in the coating. Packaging Technology and Science, 16:99-106.

[14]. Pillai, C.K.S., Paul, W., and Sharma, Ch.P. (2009). Chitin and chitosan polymers: chemistry, solubility and fiber formation. Progress in Polymer Science, 34(7): 641-678.

[15]. Roller, S., and Covill N. (1999). The antifungal properties of chitosan in laboratory media and apple juice. International Journal of Food Microbiology, 47(1-2): 67-77.

[16]. Chung, Y.C., Su, Y.P., Chen, C.C., Jia, G., Wang, H.L., Wu, J.C., and Lin J.G. (2004). Relationship between antibacterial activity of chitosan and surface characteristics of cell wall. Acta Pharmacologica Sinica, 25(7):932-936.

[17]. Davies, E.A., and Adams, M.R. (1994). Resistance of Listeria monocytogenese to the bacteriocin nisin. International Journal of Food Microbiology, 21(4): 341 -347.

[18]. Namjoshi, K., Johnson, S., Montello, P., and Pullman, G.S. (2010). Survey of bacterial populations present In US-produced liner board with high recycle content. Journal of Applied Microbiology, 108(2):416-427.

[19]. Tsai, G.J., SU, W.H., Chen, H.C., and Pan, C.L. (2002). Antimicrobial activity of shrimp chitin and chitosan from different treatments and applications of fish preservation. Fisheries Science, 68(1): 170-177.

[20]. Helander, I.M., Nurmiaho-Lassila, E.L., Ahvenainen, R., Rhoades, J., and Roller, S. (2001). Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of Gram-negative bacteria. International Journal of Food Microbiology, 71: 235–244.

[21]. Vartianen, J., Motion, R., Kulonen, H., Ratto, M., and Eija, S. (2004). Chitosan – coated paper: effects of nisin and different acids on the antimicrobial activity. Journal of Applied Polymer Science, 94(3): 986 – 993.