گیاهان دارویی
ویژگی آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی گیاهان دارویی از دیرباز شناخته شده است. همچنین گیاهان دارویی کاربردهای زیادی به‌عنوان داروها، نگهدارنده موادغذایی و… داشته‌اند. اما امروزه روند رو به رشدی برای کاربرد عصاره آن‌ها در فرآیند بسته‌بندی فعال و صنعت بسته‌بندی ایجاد شده است. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که ترکیبات ضدمیکروبی/ آنتی‌اکسیدانی می‌توانند در سیستم بسته‌بندی فعال به‌طور مستقیم مورد استفاده قرار بگیرند. چای سبز به‌عنوان منبع خوبی از ترکیبات پلی‌فنول شناخته می‌شود.
فلاونول‌هایی شامل اپی‌کتکین، اپی گالو کتکین، اپی‌کتکین گالات و… ترکیبات فنولی غالب موجود در برگ چای هستند که بیشتر آن‌ها قابل استخراج از برگ می‌باشند. امکان افزودن عصاره گیاهان دارویی به برخی از انواع پلیمرها مانند LDPE، PVC و PP وجود دارد. اما در سال‌های اخیر پلیمرهای زیستی (بیوپلیمرها) بر پایه نشاسته، مشتقات سلولز، کیتوزان، کیتین، صمغ، پروتئین با منشا گیاهی یا حیوانی و چربی و … به عنوان جایگزین‌های دوستدار محیط‌زیست به بازار معرفی شده‌اند (جدول 1). این ترکیبات زیستی مزایایی مانند سازگاری زیستی، خوراکی بودن، ممانعت‌کنندگی در برابر نفوذ رطوبت و گازها، غیرسمی بودن، ارزان و ویژگی‌های مناسب مکانیکی دارند. ژلاتین ماهی و کیتوزان به‌طور گسترده‌ای به‌عنوان ماتریس پلیمرهای زیستی (به‌دلیل خاصیت آنتی‌میکروبی) استفاده می‌شوند. روش‌های مختلفی جهت ارزیابی اثرات آنتی‌اکسیدانی این ترکیبات فعال روی موادغذایی وجود دارد. مثلا فعالیت آنتی‌اکسیدانی پوشش پلیمری با استفاده از روش‌های DPPH، FRAP و یا حتی ABTS سنجیده می‌شود. در سال‌های اخیر محققان در ماتریس پلیمرها هم از عصاره‌های آبی( استخراج شده از گیاهان دارویی) و هم از فرم فرار آن مثل روغن‌های اسانسی (که به‌طور معمول در سلول‌های برگ، ساقه گیاهان و حتی پوست میوه‌ها وجود دارند) نیز استفاده کرده‌اند (جدول 2).
ریحان یکی از این گیاهان است که مطالعات زیادی روی خواص بالای آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی آن انجام شده است. همچنین این گیاه دارای مقادیر زیادی از روغن‌های اسانسی ترپنوییدی حاوی تیمول و کارواکرول و… است. مطالعات صورت گرفته نشان می‌دهد که اسانس ریحان در شرایط کشت درون شیشه‌ای می‌تواند رشد انواع باکتری‌ها را متوقف کند. همچنین وقتی این اسانس به‌طور مستقیم روی گوشت و ماهی استفاده شده اثرات مثبتی در جلوگیری از فساد آن داشته است. ریحان و سایر گیاهان دارویی می‌توانند اثرات بسیار خوبی در جلوگیری از رشد باکتری‌های فعال روی غذا داشته باشند. برای مثال اسانس ریحان اثر زیادی بر جلوگیری از رشد باکتری‌های گرم مثبت مانند Staphylococcus aureus و Bacillus cereus و Streptococcus mutans و حتی باکتری‌های گرم منفی مانند Escherichia coli و Salmonella enterica دارد.
ادویه‌ها
ادویه‌ها از دیرباز به‌عنوان چاشنی برای بهبود ویژگی‌های خوراکی، افزایش ماندگاری (از طریق جلوگیری از رشد باکتری‌های بیماری‌زا، مخمر و کپک) و کاهش اکسیداسیون لیپیدها استفاده می‌شدند. اثرات ادویه‌ها به دلیل حضور ترکیبات ترپنوییدی، فلاونوییدی و فنول‌ها است. به‌تازگی به دلیل ویژگی‌های مناسب ادویه‌ها تحقیقات برای استفاده از آن‌ها به جای نگهدارنده‌های شیمیایی آغاز شده است. ادویه‌ها معمولا به‌صورت اسانس به پلیمرهای طبیعی و یا مصنوعی مورد استفاده در صنایع غذایی افزوده می‌شوند. برخی از محققان برای کاربرد مستقیم ادویه‌ها و یا پودر آن و یا حتی عصاره آبی آن‌ها به ماتریس پلیمر پژوهش‌هایی انجام داده‌اند، اما نتایج رضایت‌بخشی به دست نیامده است. پلیمرهای زیستی مانند نشاسته، مشتقات سلولز، کیتوزان، پروتئین و یا صمغ ماتریس‌های مناسبی برای اسانس گیاهان ادویه‌ای به‌شمار می‌روند. در پژوهشی کاربرد پوشش‌های PP حاوی اسانس دارچین تاثیر زیادی در افزایش عمر پس از برداشت میوه هلو پس از 12روز نگهداری در دمای محیط داشته است.
روش استخراج اسانس از ادویه‌ها نقش مهمی در نوع ترکیبات، کیفیت نهایی و حتی اثرات ضدمیکروبی آن دارد. کاربرد روغن‌های اسانسی استخراج شده از ادویه‌ها برای بسته‌بندی موادغذایی محدودیت‌هایی به دلیل فراریت، ماندگاری کم در برابر اکسیژن و نور در طی مراحل فرآوری و انبارمانی دارد.
روش میکروانکپسولاسیون فرآیندی است که می‌تواند برای کنترل رها شدن روغن‌های اسانسی از سطح موادغذایی و افزایش ثبات در مقابل عوامل و شرایط محیطی به‌کار رود. پوشش‌های لامینیت شده LDPE وPP با اسانس دارچین و به روش میکروانکپسولاسیون برای حفظ موادغذایی نتایج موفقیت‌آمیزی به همراه داشته است. استراتژی‌های دیگری برای ترکیب کردن روغن‌های اسانسی با پلیمرهای محلول در آب برای ایجاد پوشش‌های ضدمیکروبی نیز وجود دارد. مطالعات نشان می‌دهد هر چه ذرات اسانس ریزتر باشد ویژگی‌های آنتی‌میکروبی آن بر ضدکپک و قارچ افزایش می‌یابد. کاربرد نانو ذرات اسانس دارچین در پوشش‌های ژلاتینی باعث بهبود ماندگاری و افزایش ویژگی‌های ضدمیکروبی این اسانس شده است. برای کاهش اثرات اسانس در کیفیت خوراکی محصولات پیشنهاد می‌شود که پوشش ضخیم‌تر و غلظت کمتری از اسانس استفاده شود.
کاربرد اسانس استخراج شده از دارچین و میخک و ترکیب آن با پلیمرهای مصنوعی باعث ایجاد ویژگی بیواکتیوی در پوشش می‌شود. 60درصد اسانس دارچین از سینامآلدئید و به میزان کمتر اوژنول، لینالول و 1و8 سینئول تشکیل شده است. این اسانس ویژگی ضدمیکروبی، ضدقارچی، ضدباکتری و حتی دافع حشرات و آنتی‌اکسیدانی دارد. ترکیب اصلی اسانس میخک اوژنول است و ترکیبات فرعی موجود در اسانس به گونه، خاستگاه گیاه و روش استخراج بستگی دارد. اسانس میخک نیز دارای ویژگی‌های ضدمیکروبی در برابر مخمر، کپک، باکتری و قارچ بوده و در ترکیب با پلیمرهای طبیعی دارای ویژگی خوب آنتی‌اکسیدانی نیز می‌باشد.
افزودن عصاره ادویه‌ها با ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی به ماتریکس پلیمر ممکن است روی ویژگی‌های فیزیکی، مورفولوژیکی، مکانیکی، حرارتی و حتی نفوذپذیری آن تاثیرگذار باشد. در همین ارتباط کاهش قابل توجهی در استحکام کششی و کشیدگی فیلم‌هایی که با عصاره ادویه‌ها تولید شده‌اند دیده شده است.
به‌طور کلی می‌توان گفت گیاهان دارویی و ادویه‌ای پتانسیل بالایی به‌عنوان منبع ترکیبات بسیار ارزشمند بوده و می‌توان از این پتانسیل برای کاربردهای متفاوت و خصوصا در بحث بسته‌بندی غذا بهره‌مند شد. هرچند مطالعات و نگرش عمیق‌تری جهت بررسی بر همکنش این ترکیبات با ماتریس بیوپلیمرها نیز باید مدنظر قرار گیرد.
|
عصاره دارویی |
پلیمر |
تاثیر در بسته‌بندی غذایی |
|
جنسنگ |
LDPE, PVC |
ضد میکروبی |
|
مبتنی بر آلیژینات |
آنتی‌اکسیدان |
|
|
رزماری |
LDPE |
آنتی‌اکسیدان |
|
PCL, متیل سلولز |
ضد میکروبی |
|
|
کربوکسی متیل سلولز |
آنتی‌اکسیدان/ ضد میکروبی |
|
|
چای سبز |
ژلاتین پوست ماهی |
آنتی اکسیدان |
|
PET/PE/EVOH/PEچند لایه |
آنتی‌اکسیدان/ ضد میکروبی |
|
|
کیتوزان |
جلوگیری از اکسیداسیون لیپیدها |
|
|
برگ جینکو |
ژلاتین پوست ماهی |
آنتی‌اکسیدان |
|
نعناع |
کیتوزان و پلی ونیل الکل |
آنتی‌اکسیدان/ ضد میکروبی |
جدول 1- نمونه‌هایی از ترکیب مستقیم عصاره گیاهان دارویی با ماتریس پلیمر
|
تاثیر در بسته‌بندی غذایی |
پلیمر |
تاثیر در بسته‌بندی غذایی |
|
آنتی‌اکسیدان/ ضدمیکروبی |
پلی ساکارید محلول سویا |
آویشن شیرازی |
|
آنتی‌اکسیدان/ ضد میکروبی ضد میکروبی آنتی اکسیدان/ ضد میکروبی آنتی اکسیدان/ ضد میکروبی دافع حشرات |
اتیل ونیل الکل کوپلیمر PET موسیلاژ کیتوزان PP |
پونه |
|
ضدمیکروبی |
ایزوله پروتئین و سلولز |
مریم گلی |
|
ضدمیکروبی |
ایزوله ژلاتین پوست ماهی |
ریحان |
|
دافع حشرات |
PP |
علف لیمو |
|
آنتی‌اکسیدان |
ایزوله پروتئین سویا |
آویشن |
|
ضد میکروبی |
پکتین |
|
|
ضد میکروبی |
کیتوزان |
منبع:
Use of herbs, spices and their bioactive compounds in active food packaging