De Alireza Alishahi

polizaharidă

Trimis: 12 noiembrie 2011 Revizuit: 14 martie 2012 Publicat: 31 octombrie 2012

informații despre capitol și autor

Autor

Alireza Alishahi

* Adresați toată corespondența la:

Din volumul editat

Editat de Desiree Nedra Karunaratne

1. Introducere

Deoarece oamenii sunt din ce în ce mai conștienți de relația dintre dietă și sănătate, consumul de alimente pe bază de marină a crescut continuu. Consumatorii au identificat fructele de mare ca alimente nutritive și complete. Prin urmare, ele sunt percepute de ei ca o sursă excelentă de proteine ​​de înaltă calitate, lipide valoroase cu cantități mari de PUFA. Acești compuși sunt bine cunoscuți pentru a contribui la îmbunătățirea sănătății umane prin diferite alternative, cum ar fi reducerea riscului de boli cardiovasculare, boli coronariene și hipertensiune. În plus, produsele alimentare pe bază de marină sunt ușor de digerat și constituie o sursă excelentă de minerale esențiale. Recent, fructele de mare au fost recunoscute ca nutraceutice sau alimente funcționale. Alimentele funcționale, dezvoltate pentru prima dată în Japonia în 1980, sunt definite ca alimente care demonstrează efecte benefice asupra uneia sau mai multor funcții vizate asupra corpului uman (Ross, 2000). Alimentele funcționale sau nutraceutice bazate pe marin includ acizi grași omega-3, chitină și chitosan, hidrolizate de proteine ​​din pește, constituenți algali, carotenoizi, antioxidanți, os de pește, cartilaj de rechin, taurină și compuși bioactivi (Kadam și Prabhasankar, 2010).

În ciuda proprietăților dorite menționate anterior, produsele din fructe de mare sunt extrem de sensibile la deteriorarea calității, în principal datorită reacțiilor lipidice oxidative, care implică în special acizi grași polinesaturați (PUFA). Aceste reacții sunt îmbunătățite (catalizate) de prezența concentrațiilor ridicate de proteine ​​hemo și non-hemice. Se știe că aceste proteine ​​conțin fier și alți ioni metalici în structurile lor (Decker și Hultin, 1992). Mai mult, calitatea alimentelor pe bază marină este puternic influențată de autoliză, contaminarea bacteriană și pierderea funcționalității proteinelor (Jeon, Kamil și Shahidi, 2002). Mai recent, poluarea fructelor de mare cu diferite materiale periculoase precum rafinăria, deșeurile industriale și metalele grele a dus la o îngrijorare crescută cu privire la consumul de fructe de mare (Kadam și Prabhasankar, 2010). În plus, industria acvaculturii a atras din ce în ce mai multă atenție pentru creșterea intensivă a peștelui și a crustaceelor, în principal din cauza epuizării stocurilor de pești sălbatici și crustacee din întreaga lume. Cu toate acestea, această creștere intensivă implică mai multe dificultăți, cum ar fi stresul, care este cel mai important factor care afectează sistemul imunitar al peștilor (Ledger, Tucker și Walker, 2002). Pentru a rezolva problemele menționate anterior, utilizarea chitosanului ca material de protecție pare a fi o alternativă potențială.

Din punct de vedere comercial, chitosanul este produs din chitină prin deacetilare alcalină exhaustivă, implicând fierberea chitinei în alcalin concentrat timp de câteva ore. Deoarece această N-deacetilare nu este aproape niciodată completă, chitosanul este clasificat ca un derivat parțial N-deacetilat al chitinei (Kumar, 2000). Din punct de vedere practic, multe dintre interesele comerciale și aplicațiile chitosanului și derivaților săi provin din faptul că acest polimer combină mai multe caracteristici, cum ar fi biocompatibilitatea, biodegradabilitatea, nontoxicitatea și bioadeziunea, făcându-l un compus valoros pentru produsele farmaceutice (Dias, Queiroz, Nascimento & Lima, 2008), produse cosmetice (Pittermann, Horner & Wachter, 1997), medicale (Carlson, Taffs, Davison & Steward, 2008), produse alimentare (Shahidi, Kamil & Jeon, 1999; Nu, Meyers, Prinyawiwatkul & Xu, Kumar, 2000), textile (El Tahlawy, Bendary, El Henhawy & Hudson, 2005), tratarea apelor uzate (Che & Cheng, 2006), finisare hârtie, hârtie fotografică (Kumar, 2000) și aplicații agricole (Hirano, 1996 ).

Deși au existat mai multe revizuiri anterioare privind utilizarea chitosanului în aplicații alimentare (No și colab., 2007; Shahidi și colab., 1999), utilizarea chitosanului în aplicațiile cu fructe de mare, în special aplicația sa nouă sub formă de nanocurtori pentru bioactive compuși pentru extinderea termenului de valabilitate, nu a fost încă raportat. Recent, a fost publicat un studiu privind utilizarea nanoparticulelor de chitosan pentru creșterea stabilității vitaminei C în dieta păstrăvului curcubeu (Alishahi, Mirvaghefi, Rafie-Tehrani, Farahmand, Shojaosadati, Dorkoosh & Elsabee, 2011). Prin urmare, acest capitol încearcă să analizeze aplicațiile chitosanului în diferite domenii ale produselor marine.

2. Activitate antibacteriană

Era modernă a cercetării chitosanului a fost vestită de publicațiile din anii 1990, care descriau potențialele antimicrobiene ale chitosanului și ale derivaților săi, prezentând o gamă largă de activități împotriva agenților patogeni umani și a microorganismelor alimentare (Chen, Xing & Park & ​​Kong, 2010; Nu, Park, Lee & Meyers, 2002; Rabea, Badway, Stevens, Smagghe & Steurbaut, 2003: Raafat, Bargen, Haas & Sahl, 2008; Raafat & Sahl, 2009). de Allan & Hardwiger (1979). Ei au raportat că chitosanul a prezentat o gamă largă de activități și o rată ridicată de inactivare împotriva bacteriilor Gram-pozitive și Gram-negative (Allan și Hardwiger, 1979). Cu toate acestea, deși au fost publicate mai multe studii în acest domeniu, mecanismul exact al activității antimicrobiene a chitosanului rămâne ambiguu.

Complicând problema, o serie de studii care vizează determinarea activităților antibacteriene ale chitosanului asupra bacteriilor Gram-pozitive și Gram-negative au fost raportate rezultate antitetice, ceea ce îngreunează interpretarea lor. Mai recent, Kong și colab. (2010) au arătat că chitosanul și derivații săi sunt un agent antibacterian mai puternic împotriva bacteriilor Gram-negative decât împotriva microorganismelor Gram-pozitive. În schimb, Raafat și Sahl (2009) au raportat un studiu în care au demonstrat că bacteriile Gram-pozitive sunt mai sensibile la efectul antibacterian al chitosanului decât bacteriile Gram-negative. Prin urmare, interpretarea sensibilității bacteriilor la chitosan este destul de dificilă.

Luând în considerare ideile de mai sus despre caracteristicile antibacteriene ale chitosanului, au fost luate în considerare următoarele aplicații ale chitosanului în produsele din fructe de mare. Datorită caracteristicilor ridicate de perisabilitate ale produselor marine, a existat un interes crescut în aplicarea chitosanului pentru a prelungi durata de valabilitate a produselor. În acest context, chitosanul a câștigat din ce în ce mai mult atenția ca aditiv antibacterian în fructele de mare atât de la procesatorii de fructe de mare, cât și de la consumatori, în mare parte datorită dorinței de a reduce utilizarea substanțelor chimice sintetice în conservarea fructelor de mare. Cao, Xue și Liu (2009) au raportat că chitosanul la 5 g/L a prelungit durata de valabilitate a stridiei (Crossostrea gigas) de la 8-9 zile la 14-15 zile. Ei au explicat că Pseudomonas și Shewanella sunt cele mai prolifice microorganisme în timpul depozitării la rece a peștelui și a crustaceelor ​​și că aceste bacterii pot fi ușor reduse sau eliminate cu adăugarea de chitosan la această concentrație.

3. Activitate antioxidantă

Duan și colab. (2009; 2010) au arătat că combinația chitosanului cu ambalarea în atmosferă modificată a îmbunătățit stabilitatea lipidică a lingcodului (O. se alungeste) în termen de 21 de zile de la depozitarea la rece. Atunci când sunt aplicate pe suprafața fileurilor lingcod, învelișurile de chitosan pot acționa ca o barieră între file și atmosfera înconjurătoare. Acest lucru se datorează în principal proprietăților bune ale barierei de oxigen ale filmelor de chitosan, care încetinesc difuzia oxigenului din aerul înconjurător către suprafața fileului și întârzie oxidarea lipidelor (Aider, 2010). În plus, Ojagh și colab. (2010) au raportat că învelișurile de chitosan îmbogățite cu ulei de scorțișoară ar putea întârzia în mod adecvat oxidarea lipidelor în păstrăvul curcubeu refrigerat în timpul a 16 zile de depozitare și au redus semnificativ valorile TBARS și PV în comparație cu produsul de control. Mao și Wu (2007) au arătat că oxidarea lipidică a gelului kamabako din crapul de iarbă (Ctenopharyngodon idellus) a scăzut semnificativ atunci când s-a adăugat o soluție de chitosan 1%.

4. Acoperiri bioactive

Industriile alimentare moderne legate de marină se confruntă cu provocări și necesită alternative specifice pentru a le depăși. Printre acestea, aspectele legate de ambalarea fructelor de mare pentru produsele cu o durată scurtă de valabilitate sunt de o importanță crucială. Deși utilizarea materialelor de ambalare convenționale, cum ar fi materialele plastice și derivații acestora, sunt eficiente pentru conservarea fructelor de mare, acestea creează probleme de mediu grave și periculoase, situație care prezintă industria fructelor de mare ca o sursă de poluare și preocupări sociale. Această problemă necesită ca toate părțile interesate din această industrie și în special oamenii de știință specializați în domeniul ingineriei și ambalajelor alimentare să caute alternative pentru a aborda această problemă gravă legată de materialul de ambalare. Un aspect care nu este neglijabil, care este costul total al produsului final, este, de asemenea, legat de materialele de ambalare, deoarece este bine cunoscut faptul că contribuția ambalajului la costul total al produsului este extrem de semnificativă. Deci, căutarea unor materiale de ambalare mai economice este un subiect foarte important în industria fructelor de mare (Aider, 2010).

caracteristicile viscoelastice și vâscozitatea dependentă de temperatură, care au permis geamurile uniforme pe fileurile de somon și au împiedicat ruperea vitrajului chitosan în timpul solidificării atunci când fileurile vitrate au fost înghețate. Prin urmare, geamurile cu chitosan aplicate pe suprafața fileurilor de somon roz ar fi putut acționa ca o barieră între file și aerul înconjurător, încetinind astfel difuzia oxigenului din aerul înconjurător în file. Kester și Fennema (1986) au raportat că acoperirile cu chitosan ar putea acționa ca agenți de sacrificare a umezelii a barierelor de umiditate. Astfel, pierderea de umiditate din produs ar putea fi întârziată până când umezeala conținută în stratul de chitosan a fost evaporată. Sathivel (2005) a evidențiat faptul că fileurile de somon roz acoperite cu chitosan au dus la un randament semnificativ mai mare, randament la dezgheț, pierderi similare prin picurare și randament la gătit, conținut mai mare de umiditate după decongelare, pierderi de umiditate mai mici decât probele martor și ceva mai puțin decât produsele acoperite cu proteine. În plus, nu au existat semnificative (p