DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-026-04213-4
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Hala Boubakeur وآخرون
الموضوع الرئيسي: أفلام النانو المركبة لتغليف الطعام
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة صياغة وفعالية الطلاءات القابلة للأكل المصنوعة من ألجينات الصوديوم (SA) المدعمة بالبروبيوتيك لاكتيلبانتيباسيلوس بلانتاروم تحت النوع بلانتاروم والإنولين البريبايوتيكي، بهدف تحسين الجودة وإطالة عمر المانجو المقطعة حديثًا. تم اختبار ثلاث صيغ للأفلام: التحكم (SA)، فيلم مدعم بالبروبيوتيك (SA-LP)، وفيلم سينبيوتيك يجمع بين مكونات البروبيوتيك والبريبايوتيك (SA-LP-IN). أظهرت الخصائص من خلال اللون، السماكة، القابلية للذوبان في الماء، حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، والبروفيلومتر الضوئي أن المركبات النشطة بيولوجيًا تم دمجها في الطلاء دون تعطيل مصفوفة الألجينات. ومن الجدير بالذكر أن فيلم SA-LP-IN أظهر خصائص متفوقة، بما في ذلك أعلى سطوع (L* = 94.02 ± 0.11)، وأقل محتوى رطوبة (12.47 ± 1.41%)، وكبح ميكروبي فعال، مع الحفاظ على حيوية البروبيوتيك عند 6.53 لوج CFU/g على مدى خمسة أيام مع منع نمو البكتيريا والفطريات المحبة للبرودة.
تشير النتائج إلى أن الطلاء السينبيوتيك حسّن بشكل كبير من حفظ المانجو المقطعة حديثًا مقارنةً بالتحكم وصيغ البروبيوتيك فقط. ومع ذلك، تلاحظ الدراسة أن زيادة العتامة بسبب دمج المركبات النشطة بيولوجيًا قد تؤثر سلبًا على قبول المستهلك. بينما تظهر تقييمات التخزين الأولية لمدة خمسة أيام نتائج واعدة، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتقييم الآثار طويلة المدى لهذه الطلاءات على عمر التخزين والخصائص الحسية. بشكل عام، تسهم هذه الأبحاث في تطوير حلول تعبئة غذائية مستدامة وعملية تتماشى مع مطالب المستهلكين للمنتجات الصحية والصديقة للبيئة، مما يضع أفلام الألجينات كخيار قابل للحفاظ على وجبات خفيفة من الفواكه الاستوائية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث استخدام الشموع الاصطناعية والعوامل الكيميائية في المعالجات بعد الحصاد لإطالة عمر الفواكه، مع تسليط الضوء على المخاوف البيئية المرتبطة بمواد التعبئة التقليدية القائمة على النفط. استجابةً لذلك، هناك اهتمام متزايد بالبدائل القابلة للتحلل البيولوجي، وخاصة تلك المشتقة من الجزيئات الكبيرة المتوافقة حيويًا مثل السكريات المتعددة والبروتينات. يتم التأكيد على ألجينات الصوديوم (SA)، وهي سكر متعدد مستخرج من الطحالب، لخصائصها الممتازة في تشكيل الأفلام، وتوافقها الحيوي، وملفها الأمني كما اعترفت به إدارة الغذاء والدواء. تُقدم الطلاءات القابلة للأكل، وخاصة تلك التي تحتوي على مواد نشطة بيولوجيًا مثل البروبيوتيك والبريبايوتيك، كحلول واعدة لتحسين حفظ الفواكه وصحة المستهلك.
تركز الورقة بشكل خاص على دمج البروبيوتيك لاكتيلبانتيباسيلوس بلانتاروم في طلاءات ألجينات الصوديوم، بالإضافة إلى تطوير طلاء سينبيوتيك يجمع بين هذا البروبيوتيك والإنولين البريبايوتيكي. تهدف الدراسة إلى تقييم فعالية هذه الطلاءات في الحفاظ على الجودة الفيزيائية والكيميائية والميكروبية والوظيفية للمانجو المقطعة حديثًا، مع معالجة فجوة في الأبحاث الحالية حول الطلاءات السينبيوتيك للفواكه الاستوائية. من المتوقع أن تسهم النتائج في تقدم طرق حفظ الطعام المستدامة وتلبية الطلب المتزايد من المستهلكين على الأطعمة الوظيفية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم اختيار مانجو طازجة وناضجة (Mangifera indica L.) للتجربة، مع ضمان التماثل في الحجم واللون مع كونها خالية من الأضرار الفيزيائية. تم الحصول على هذه المانجو من سوبر ماركت محلي في قونية، تركيا. استخدمت التحليلات الميكروبيولوجية وسائط مختلفة، بما في ذلك أجار عد الألواح (PCA)، أجار الجلوكوز والخميرة مع الكلورامفينيكول (YGCA)، ومرق وأجار مان روجوزا وشارب (MRS)، والتي تم توفيرها من Biokar (فرنسا). تم الحصول على المواد الكيميائية الإضافية المطلوبة للدراسة من Sigma Aldrich (شتاينهايم، ألمانيا).
تضمن هذا النهج المنهجي بيئة خاضعة للرقابة لتقييم الجودة الميكروبية وسلامة المانجو، وهو أمر حاسم لفهم فوائدها الصحية المحتملة والمخاطر.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة حول مكعبات المانجو المقطعة المغلفة عن نتائج مهمة تتعلق بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للفواكه على مدى فترة تخزين مدتها 5 أيام. أظهرت معلمات اللون، وخاصة السطوع (L*), انخفاضًا ملحوظًا في عينة التحكم، مع انخفاض بنسبة 19.10% بحلول اليوم الخامس، بينما حافظت العينات المغلفة بـ SA-LP-IN على مستويات سطوع أعلى (73.44 ± 3.704 إلى 74.10 ± 0.15). من المحتمل أن تكون وجود مركبات الكاروتينويد من سلالات L. plantarum قد ساهمت في هذا الاحتفاظ بالسطوع. على الرغم من أن قيم a* ظلت سلبية، مما يشير إلى لون أخضر، إلا أن قيم b* أظهرت لونًا أصفر مميزًا، مع ملاحظات اختلافات كبيرة بين العلاجات وأيام التخزين (p < 0.05). أظهر مجموعة SA-LP-IN جودة بصرية متفوقة، مع تقليل البنيان والجفاف مقارنةً بالتحكم. فيما يتعلق بالرقم الهيدروجيني والحموضة القابلة للتعادل (TA)، شهدت مجموعة التحكم انخفاضًا ملحوظًا في الرقم الهيدروجيني من 4.37 ± 0.51 إلى 3.88 ± 0.06، بينما حافظت SA-LP-IN على رقم هيدروجيني أكثر استقرارًا (4.22 ± 0.01). يُعزى هذا الاستقرار إلى دمج البريبايوتيك، الذي أدى أيضًا إلى انخفاض قيم مؤشر البنيان (BI)، مما يشير إلى تقليل البنيان الإنزيمي. على وجه التحديد، كان BI لـ SA-LP-IN أقل بكثير (51.91 ± 282) مقارنةً بالتحكم (82.64 ± 7.22) ومجموعات SA-LP (60.23 ± 8.94) (p < 0.05). تشير هذه النتائج إلى أن الجمع بين ألجينات الصوديوم مع L. plantarum والإنولين يقلل بشكل فعال من البنيان الإنزيمي، وبالتالي يحافظ على الخصائص البصرية والحسية للفواكه.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم دمج سلالة البروبيوتيك لاكتيلبانتيباسيلوس بلانتاروم تحت النوع بلانتاروم (DSM No. 20205) في أفلام قابلة للأكل قائمة على الألجينات لتقييم حيويتها وخصائص الأفلام الفيزيائية والكيميائية. تم إعداد الأفلام باستخدام ألجينات الصوديوم والجلسرين، مع تباينات تشمل فيلم تحكم (SA)، فيلم مدعم بالبروبيوتيك (SA-LP)، وفيلم سينبيوتيك (SA-LP-IN) يحتوي على كل من البروبيوتيك والبريبايوتيك الإنولين. أظهر التحليل الفيزيائي والكيميائي أن فيلم SA-LP-IN أظهر أعلى سطوع (قيمة L* تبلغ 94.02 ± 0.11) وعتامة ملحوظة مقارنةً بالتحكم، مما يشير إلى أن دمج المكونات النشطة بيولوجيًا أثر على شفافية الأفلام وخصائصها الهيكلية.
أظهرت التقييمات الميكروبيولوجية خلال فترة تخزين مدتها 5 أيام عند 4 °م أن كلا من صيغ البروبيوتيك حافظت على أعداد قابلة للحياة من L. plantarum، مع إظهار فيلم SA-LP-IN احتفاظًا متفوقًا بالحيوية (6.53 لوج CFU/g) مقارنةً بـ SA-LP (5.61 لوج CFU/g). وهذا يشير إلى تفاعل مفيد بين مكونات البروبيوتيك والبريبايوتيك، مما يعزز استقرار البروبيوتيك تحت ظروف التخزين الباردة. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم الكشف عن نمو الكائنات الدقيقة المسببة للتلف (الخمائر، العفن، أو البكتيريا المحبة للبرودة) طوال فترة التخزين، مما يشير إلى إمكانية هذه الأفلام القابلة للأكل في إطالة عمر المانجو المقطعة حديثًا مع الحفاظ على حيوية البروبيوتيك. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على فعالية دمج البروبيوتيك والبريبايوتيك في الأفلام القابلة للأكل لحفظ الطعام وفوائد الصحة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-026-04213-4
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Hala Boubakeur et al.
Primary Topic: Nanocomposite Films for Food Packaging
Overview
This study explores the formulation and efficacy of edible coatings made from sodium alginate (SA) enriched with the probiotic Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum and the prebiotic inulin, aimed at enhancing the quality and extending the shelf life of fresh-cut mangoes. Three film formulations were tested: a control (SA), a probiotic-enriched film (SA-LP), and a synbiotic film combining both probiotic and prebiotic components (SA-LP-IN). Characterization through color, thickness, water solubility, X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and optical profilometry revealed that the bioactive compounds were integrated into the coating without disrupting the alginate matrix. Notably, the SA-LP-IN film exhibited superior properties, including the highest brightness (L* = 94.02 ± 0.11), lowest moisture content (12.47 ± 1.41%), and effective microbial inhibition, maintaining probiotic viability at 6.53 log CFU/g over five days while preventing the growth of psychrophilic bacteria and fungi.
The findings indicate that the synbiotic coating significantly improved the preservation of fresh-cut mangoes compared to the control and probiotic-only formulations. However, the study notes that the increased opacity due to bioactive incorporation may negatively impact consumer acceptability. While the initial five-day storage assessment shows promising results, further research is necessary to evaluate the long-term effects of these coatings on shelf life and sensory properties. Overall, this research contributes to the development of sustainable, functional food packaging solutions that align with consumer demands for health-oriented and environmentally friendly products, positioning alginate-based films as a viable option for preserving tropical fruit snacks.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the use of synthetic waxes and chemical agents in post-harvest treatments to prolong the shelf life of fruits, highlighting the environmental concerns associated with traditional petroleum-based packaging materials. In response, there is a growing interest in biodegradable alternatives, particularly those derived from biocompatible macromolecules such as polysaccharides and proteins. Sodium alginate (SA), a polysaccharide extracted from seaweed, is emphasized for its excellent film-forming properties, biocompatibility, and safety profile as recognized by the FDA. Edible coatings, particularly those incorporating bioactive substances like probiotics and prebiotics, are presented as promising solutions for enhancing fruit preservation and consumer health.
The paper specifically focuses on the integration of the probiotic Lactiplantibacillus plantarum into sodium alginate coatings, as well as the development of a synbiotic coating that combines this probiotic with the prebiotic inulin. The study aims to evaluate the effectiveness of these coatings in preserving the physicochemical, microbial, and functional quality of fresh-cut mangoes, addressing a gap in existing research on synbiotic coatings for tropical fruits. The findings are expected to contribute to the advancement of sustainable food preservation methods and meet the increasing consumer demand for functional foods.
Methods
In this study, fresh, ripe mangoes (Mangifera indica L.) were selected for experimentation, ensuring uniformity in size and color while being free from physical damage. These mangoes were sourced from a local supermarket in Konya, Türkiye. The microbiological analysis utilized various media, including Plate Count Agar (PCA), Yeast Glucose Chloramphenicol Agar (YGCA), and Man Rogosa and Sharpe (MRS) broth and agar, which were supplied by Biokar (France). Additional chemicals required for the study were procured from Sigma Aldrich (Stenheim, Germany).
This methodological approach ensures a controlled environment for assessing the microbial quality and safety of the mangoes, which is critical for understanding their potential health benefits and risks.
Results
The results of the study on coated fresh-cut mango cubes reveal significant findings regarding the physicochemical properties of the fruit over a 5-day storage period. The color parameters, specifically lightness (L*), showed a marked decline in the control sample, with a 19.10% decrease by day 5, while the SA-LP-IN-coated samples maintained higher brightness levels (73.44 ± 3.704 to 74.10 ± 0.15). The presence of carotenoid compounds from L. plantarum strains likely contributed to this retention of brightness. Although the a* values remained negative, indicating a green tone, the b* values demonstrated a characteristic yellow color, with significant differences noted among treatments and storage days (p < 0.05). The SA-LP-IN group exhibited superior visual quality, with reduced browning and dehydration compared to the control. In terms of pH and titratable acidity (TA), the control group experienced a notable decrease in pH from 4.37 ± 0.51 to 3.88 ± 0.06, while the SA-LP-IN maintained a more stable pH (4.22 ± 0.01). This stability is attributed to the incorporation of prebiotics, which also resulted in lower browning index (BI) values, indicating reduced enzymatic browning. Specifically, the BI for SA-LP-IN was significantly lower (51.91 ± 282) compared to the control (82.64 ± 7.22) and SA-LP (60.23 ± 8.94) groups (p < 0.05). These findings suggest that the combination of sodium alginate with L. plantarum and inulin effectively mitigates enzymatic browning, thereby preserving the fruit's visual and sensory qualities.
Discussion
In this study, the probiotic strain Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum (DSM No. 20205) was incorporated into alginate-based edible films to evaluate its viability and the films’ physicochemical properties. The films were prepared using sodium alginate and glycerol, with variations including a control film (SA), a probiotic-enriched film (SA-LP), and a synbiotic film (SA-LP-IN) containing both the probiotic and the prebiotic inulin. The physicochemical analysis revealed that the SA-LP-IN film exhibited the highest lightness (L* value of 94.02 ± 0.11) and significant opacity compared to the control, indicating that the incorporation of bioactive components affected the films’ transparency and structural characteristics.
Microbiological assessments during a 5-day storage period at 4 °C demonstrated that both probiotic formulations maintained viable counts of L. plantarum, with the SA-LP-IN film showing superior retention of viability (6.53 log CFU/g) compared to SA-LP (5.61 log CFU/g). This suggests a beneficial interaction between the probiotic and prebiotic components, enhancing the stability of the probiotic under cold storage conditions. Additionally, no growth of spoilage microorganisms (yeast, mold, or psychrophilic bacteria) was detected throughout the storage period, indicating the potential of these edible films in extending the shelf life of fresh-cut mangoes while maintaining probiotic viability. Overall, the findings highlight the effectiveness of incorporating probiotics and prebiotics into edible films for food preservation and health benefits.