کیتوزان به علت داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد، اهمیت بسیار خاصی در نگهداری میوه دارد، خصوصیاتی مانند فعالیت ضد قارچی، باکتری‌کشی، انعطاف‌پذیری، شفافیت، توانایی تشکیل فیلم، زیست تخریب‌پذیری، عدم مسمومیت برای انسان، عدم ایجاد طعم و مزه خاص در مواد غذایی، تبدیل به گزینه‌ای مناسب جهت استفاده در صنعت بسته‌بندی و پوشش‌دهنده‌های مواد غذایی شده است که موارد کاربرد آن به طور فزاینده‌ای رو به گسترش است.
ماده کیتوزان یک پلی‌ساکارید زیست تخریب‌پذیر طبیعی است که از منابع طبیعی دریایی (به عنوان مثال پوسته سخت پوستان) استخراج می‌شود.
در طیف وسیعی از آزمایشات، نشان داده شده است که چه در حیوانات آزمایشگاهی و چه در انسان، این ماده، غیرسمی است.
کیتوزان در کشاورزی
کیتوزان در خاک به عنوان یک ماده مغذی گیاهی استفاده شده است و در ترکیب با سایر کودهای صنعتی بدون تأثیر بر میکروب‌های مفید خاک، کارایی زیادی از خود نشان داده است.
علاوه بر این، در کاهش تلفات کود به دلیل توانایی پوشش‌دهی آن که در کنترل آلودگی محیطی مهم است، مفید است.
بر اساس نمایش چنین خواص عالی، علاقه قابل توجهی به استفاده از بیوپلیمرهای کیتوزان در سیستم‌های کشاورزی وجود دارد.
کیتوزان در بهبود مکانیسم‌های فیزیولوژیکی و ماندگاری پس از برداشت میوه‌ها و سبزیجات در برابر تنش‌های زیستی و غیرزیستی اهمیت زیادی نشان داده است.
مشتقات کیتوزان دارای فعالیت حشره‌کش خوبی هستند، با این حال، تا آنجا که ما می‌دانیم، گزارشی در مورد استفاده از کیتوزان در یک مطالعه میدانی علیه حشرات در محصولات باغی عمده وجود ندارد.
ماده کیتوزان در تنظیم بیان ژن و القای سیستم‌های دفاعی مولکولی در گیاهان و محصولات پس از برداشت نقش دارد.
کود زیستی کیتوزان و کود پوشش داده شده در کیتوزان باعث رشد بیشتر گیاه در مقایسه با کودهای مصنوعی می‌شود.
کیتوزان و مشتقات آن فعالیت ضدقارچی و نماتوسید خوبی را بدون ایجاد اختلال در میکروب‌های مفید در خاک ارائه می‌کنند و می‌توانند به عنوان یک رویکرد سبز برای عقیم‌سازی خاک در نظر گرفته شوند.
بنابراین، تحقیقات بیشتری برای استفاده از کیتوزان در برابر تنش گرمایی، برای کاربرد کیتوزان در ناحیه ریشه، جلوگیری از بیماری‌های منتقله از طریق نماتد و کاهش استفاده بیش از حد از کودهای مصنوعی در محصولات باغبانی مورد نیاز است.
کیتوزان در صنایع غذایی
بخش غذا (شامل صنعت تغذیه و نوشیدنی) مصرف کننده اصلی کیتوزان است. بر اساس گزارش‌ها در ایالات متحده، 2288 تن کیتوزان در سال 2018 در غذا و نوشیدنی استفاده شد.
محصولات اصلی به دست آمده از تجزیه آنزیمی مورد علاقه برای صنایع غذایی، دایمرها و الیگومرها با درجه پلیمریزاسیون 2 تا 3 با استفاده از کیتوزاناز به عنوان آنزیم، دایمرها، تریمرها، تترامرها، پنتامرها و هگزامرها با استفاده از همی سلولز، گلوکزآمین، و N-استیل گلومرها هستند.
در صنایع غذایی از ماده کیتوزان و مشتقات آن (کیتوالیگوساکاریدها) برای موارد زیر، استفاده می‌شود:
- به عنوان مواد افزودنی: عامل کنترل بافت، عامل امولسیون کننده، عامل ژل کننده، افزایش دهنده طعم، تثبیت کننده رنگ، غلیظ کننده و تثبیت کننده سس (سس سویا با کیتوزان تخمیر شده)، افزایش ماندگاری.
- به عنوان مواد غذایی برای بهبود کیفیت تغذیه: نودل ژاپنی با کیتوزان.
- به عنوان عوامل آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی: حفاظت از مواد غذایی. به عنوان مثال، Chitoseen™ F به عنوان یک عامل ضدمیکروبی در صنایع غذایی و برای کنترل انتقال رطوبت بین غذا و محیط استفاده می‌شود.
- به عنوان فیبرهای غذایی: فعالیت هیپوکلسترولمی، کاهش چربی/لیپیدها، کاهش قند خون و کاهش فشار خون.
- به عنوان مواد تشکیل‌دهنده پری بیوتی، تحریک رشد و فعالیت باکتری‌های روده‌ای مفید و ویژگی‌های ضدمیکروبی و ضد‌توموری آن‌ها.
- به عنوان عوامل محصورکننده و زیست فعال: مواد مغذی، برای بهبود جذب کلسیم
- به عنوان عوامل نگهدارنده: محافظت از میوه‌ها و سبزیجات در برابر تخریب میکروبی (پوشش‌ها، به عنوان مثال، توت‌فرنگی‌های پوشش داده شده با فرمولاسیون مبتنی بر کیتوزان). فیلم‌های زیست تخریب پذیر و میکروبی؛ بسته‌بندی مواد غذایی.
- برای حذف مواد: جامدات معلق، شفاف‌سازی و رنگ‌ها.
نگهداری میوه
در پژوهش‌های مختلفی درباره‌ی کاربرد کیتوزان در نگهداری میوه‌ها تحقیق شده است چنانکه در مورد سیب رُز که یک میوه استوایی در تایلند و مالزی بوده و از نظر اقتصادی دارای اهمیت زیادی است به دلیل داشتن پوسته نازک، به راحتی آب از دست داده و فاسد می‌شود.
در پژوهش پلین سیریکی و همکاران، اثر تیمار کیتوزان بر کیفیت میوه پس از دوران انبارداری در دما و رطوبت ثابت مورد بررسی قرار داده شد نتایج نشان داد که در روز پنجم، میوه‌های پوشش داده شده با محلول دو درصد کیتوزان با کاهش وزن حدود 12.82 درصد و فساد حدود ۱۴ درصد میوه‌ها مواجه هستند.
در حالی که این اعداد برای نمونه‌های کنترل به ترتیب 22.12 و ۲۴ درصد بودند که به خوبی نمایشگر نقش موثر کیتوزان در نگهداری این میوه است.
فساد میوه‌های آووکادو در فرایند پس از برداشت در اثر قارچ کلتوتریکوم ممکن است به بیش از ۸۰ درصد برسد. جهت جلوگیری از این پدیده در فرایندهای معمول، از ماده خطرناک پروکلوراز استفاده می‌شود که نگرانی‌هایی برای مصرف‌کنندگان در پی داشته است.
از این رو نیاز به یک ماده ایمن و ارگانیک برای محافظت این میوه بیش از پیش احساس می‌شود تاکنون روش‌های مختلفی برای نگهداری میوه‌های حساس به فساد و به تعویق انداختن نرخ رسیدن و افزایش ماندگاری آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. این روش‌ها شامل ذخیره یا بسته‌بندی در اتمسفر کنترل و اصلاح شده، کنترل دما و کاربرد یک پوشش‌دهنده خاص برای سطح پوسته میوه است.
برای تمامی این روش‌ها اثرات مثبتی ثبت شده که بر این اساس، پایه اصلی بسته مواد غذایی تازه را تشکیل می‌دهند.
اما کاربرد روش پوشش‌دهی به علت پیچیدگی کمتر و تامین اکثر موارد مطرح شده، دارای مزیت نسبی در مقایسه با روش‌های دیگر است.
سالوادور و همکاران از روش پوشش‌دهندگی کیتوزان بر میوه آووکادو استفاده نمودند و توانستند عمر انبارداری آن را به ۶ روز در دمای محیط افزایش دهند.
بیل و همکاران اثرات ضدقارچی صمغ عربی، آلوئه‌ورا و کیتوزان را به صورت تکی یا ترکیب شده با روغن آویشن را در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند.
آن‌ها بر اساس بهترین عملکرد، ترکیب کیتوزان با روغن آویشن را به عنوان جایگزین مناسب برای پروکلوراز را در کنترل فساد آووکادو معرفی کردند.
موز معمولا کمی قبل از رسیدن کامل از درخت برداشت شده و در دمای اتاق ذخیره سازی می‌گردد اما باز هم متحمل خسارات فراوانی در طی مراحل پس از برداشت و حمل و نقل می‌شود.
در این زمنیه آنتراکتوز حائز بیشترین اهمیت است به طوری که اسپورهای قارچ، موزهای نارس در مزرعه را آلوده می‌کند ولی تا مراحل پس از برداشت و سیاه شدن پوست، چیزی مشخص نمی‌شود.
واتاناکورن نشان داده است که پوشش‌دهی موز با یک محلول یک درصد کیتوزان می‌تواند طول عمر انبارداری این محصول را به ۲۷ روز افزایش دهد.
فساد انبارش هویج مهم‌ترین مشکل در تولید و صادرات این میوه است، چی و همکاران قارچ اسکلروتینیا را به عنوان مهم‌ترین و رایج‌ترین عامل فساد در طی انبارش سرد هویج شناسایی نمودند و در پژوهش دیگری، اثر غلظت‌های مختلف کیتوزان بر این قارچ را مورد مطالعه قرار دادند.
هویج ها با کیتوزان دو و چهار درصد پوشش دهی شده و در نهایت قارچ اسکلروتینیا به آن تلقیح شد. پس از پنج روز کیتوزان در هر غلظت به طور معناداری میزان فساد را از ۸۸ درصد به ۲۸ درصد کاهش داد.
مرکبات و برخی میوه‌های دیگر که به طور قابل ملاحظه‌ای در اثر قارچ پنی سیلیوم دیجیتاتوم مورد فساد قرار می‌گیرند را می‌توان با استفاده از پوشش‌دهی کیتوزان برای یک دوره طولانی مدت در انبار ذخیره‌سازی نمود.
منبع:
مصطفی فلاح دلاور و ناصر صداقت (۱۳۹۹)؛ مروری بر خواص عملکردی و ضدمیکروبی کیتوزان در نگهداری مواد غذایی. نشریه علوم و فنون بسته بندی، سال یازدهم، شماره ۴۱٫
اینها را هم بخوانید:
بررسی نقش کیتوزان، ﻧﺎﺗﺎﻣﺎﯾﺴﯿﻦ و جلبک اسپیرولینا بر ماندگاری فیله گوشت گوساله
بسته بندی فیله های ماهی با استفاده از کیتوزان حاوی عصاره شیرین بیان
