The effect of plasticizers and chitosan concentration on the structure and properties of Gracilaria sp.-based thin films for food packaging purpose

• Autorzy: Sinaga M. Zulham Efendi , Gea Saharman , Zuhra Cut Fatimah , Sihombing Yuan Alfinsyah , Zaidar Emma , Sebayang Firman , Ningsih Tya Utari

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.2.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ zawartości plastyfikatorów i chitozanu na strukturę i właściwości cienkich folii do pakowania żywności na bazie Gracilaria sp.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Gracilaria sp. is well known as one kind of species of red algae. The major component of polysaccharide in this alga is agar that mostly used for making thin film. In this study, the Gracilaria sp.-based thin film had been prepared using two plasticizers (glycerol and sorbitol, 0.1, 0.2, and 0.3 wt %), and chitosan (1, 2, and 3 wt %). The FT-IR analysis confirmed the interaction that happened among the component of the mixture of Gracilaria sp., plasticizers, and chitosan was based on hydrogen bonding due to the presence of -OH and -NH2 groups. The plasticizers and chitosan concentration have significant role to the mechanical properties of Gracilaria sp.-based thin film. The optimum concentration of plasticizers and chitosan based on mechanical testing result was found at 0.2 and 3.0 wt %, respectively. At those concentrations, the thin film that prepared with sorbitol showed the highest mechanical properties. Other characterizations, i.e. TGA (Thermogravimetric Analysis), SEM (Scanning Electron Microscopy), and WVP (Water Vapor Permeability) also brought the same result. The antimicrobial properties of the as prepared thin film in the presence of chitosan on agar medium and as a packaging on selected bread showed the Gracilaria sp.-based thin films was able to inhibit the growth of microbes. This antimicrobial activity can be used to declare the potential of Gracilaria sp.-based thin film as a new active food packaging.

PL

Gracilaria sp. to dobrze znany gatunek krasnorostów. Głównym składnikiem tych alg jest agar (polisacharyd), najczęściej używany do wytwarzania cienkich folii. Na bazie Gracilarii sp. z dodatkiem dwóch plastyfikatorów: glicerolu i sorbitolu (0,1; 0,2; 0,3% mas.) oraz chitozanu (1, 2 i 3% mas.) otrzymano mieszaniny, z których wytworzono cienkie folie. Na podstawie analizy FT-IR stwierdzono powstawanie wiązań wodorowych pomiędzy grupami -OH i -NH2. Na właściwości mechaniczne folii miała wpływ zawartość zarówno plastyfikatora, jak i chitozanu. Najlepsze właściwości mechaniczne uzyskano z zastosowaniem 0,2% mas plastyfikatora i 3% mas. chitozanu. Badania metodami analizy termograwimetrycznej, skaningowej mikroskopii elektronowej i oznaczona wartość przepuszczalności pary wodnej (WVP) potwierdziły te ustalenia. Wykazano, że otrzymane folie hamowały rozwój drobnoustrojów, mogą więc być stosowane jako nowe aktywne opakowania do żywności.

Słowa kluczowe

EN

Gracilaria sp; chitosan; sorbitol; glycerol; active packaging

PL

Gracilaria sp; chitozan; sorbitol; glicerol; opakowania aktywne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 2
• Strony: 119--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Sinaga M. Zulham Efendi

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia
• Universitas Sumatera Utara, Pusat Unggulan Iptek (PUI) Kitosan dan Material Maju, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-7111-6081

autor

Gea Saharman

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia
• Universitas Sumatera Utara, Pusat Unggulan Iptek (PUI) Kitosan dan Material Maju, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0003-0615-0918

autor

Zuhra Cut Fatimah

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia
• Universitas Sumatera Utara, Pusat Unggulan Iptek (PUI) Kitosan dan Material Maju, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-5387-9085

autor

Sihombing Yuan Alfinsyah

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Physics, Medan, 20155, Indonesia
• Universitas Sumatera Utara, Pusat Unggulan Iptek (PUI) Kitosan dan Material Maju, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-7640-1738

autor

Zaidar Emma

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia
• Universitas Sumatera Utara, Pusat Unggulan Iptek (PUI) Kitosan dan Material Maju, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-8125-1201

autor

Sebayang Firman

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-4260-5142

autor

Ningsih Tya Utari

• Universitas Sumatera Utara, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Department of Chemistry, Medan, 20155, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-3157-6614

Bibliografia

• [1] Marsh K., Bugusu B.: Journal of Food Science 2007, 72, 39. http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00301.x
• [2] Sinaga M.Z.E., Gea S., Panindia N., Alfinsyah Sihombing Y.: Oriental Journal of Chemistry 2018, 34, 562. http://dx.doi.org/10.13005/ojc/340166
• [3] Singh P., Chatli A.S., Mehndiratta H.K.: International Journal of Development Research 2018, 8, 23501.
• [4] Prasad P., Kochhar A.: IOSR Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology 2014, 8, 01 http://dx.doi.org/10.9790/2402-08530107
• [5] Ren L., Yan X., Zhou J. et al.: International Journal of Biological Macromolecules 2017, 105, 1636http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.02.008
• [6] Zuhra C.F., Kaban J., Munir E.: Malaysian Journal of Analytical Sciences 2013, 17, 370.
• [7] Dawczynski C., Schubert R., Jahreis G.: Food Chemistry 2007, 103, 891 http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.09.041
• [8] Karupanan S., Sultana M.: Indo American Journal of Pharmaceutical Research 2017, 7 http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.2382161
• [9] Kim J.K., Yarish C., Hwang E.K. et al.: Algae 2017, 32, 1 http://dx.doi.org/10.4490/algae.2017.32.3.3
• [10] Kohajdová Z., Karovičová J.: Chemical Papers 2009, 63, 26 http://dx.doi.org/10.2478/s11696-008-0085-0
• [11] Elhefian E.A., Nasef M.M., Yahaya A.H.: Journal of Chemistry 2012, 9, 510 https://doi.org/10.1155/2012/285318
• [12] Dumont M., Villet R., Guirand M. et al.: Carbohydrate Polymers 2018, 190, 31 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.088
• [13] Chung Y.-c., Su Y.-p., Chen C.-c. et al.: Acta Pharmacologica Sinica 2004, 25, 932
• [14] Dutta P.K., Tripathi S., Mehrotra G.K., Dutta J.: Food Chemistry 2009, 114, 1173 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.11.047
• [15] Tripathi S., Mehrotra G.K., Dutta P.K.: e-Polymers 2008, 8 (1), 093 https://doi.org/10.1515/epoly.2008.8.1.1082
• [16] Mitelut A., Tănase E., Vlad Ioan P., Popa M.: AgroLife Scientific Journal 2015, 4 (2), 52.
• [17] Badwan A.A., Rashid I., Omari M.M., Darras F.H.: Marine Drugs 2015, 13, 1519 https://doi.org/10.3390/md13031519
• [18] Shankar S., Reddy J.P., Rhim J.W.: International Journal of Biological Macromolecules 2015, 81, 267 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.08.015
• [19] Bakshi P.S., Selvakumar D., Kadirvelu K., Kumar N.S.: International Journal of Biological Macromolecules 2020, 150, 1072 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.113
• [20] Müller C.M.O., Yamashita F., Laurindo J.B.: Carbohydrate Polymers 2008, 72, 82 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.07.026
• [21] Mali S., Sakanaka L.S., Yamashita F., Grossmann M.V.E.: Carbohydrate Polymers 2005, 60, 283 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.01.003
• [22] Sanyang M.L., Sapuan S.M., Jawaid M. et al.: Polymers 2015, 7, 1106 http://dx.doi.org/10.3390/polym7061106
• [23] Wuttisela K., Panijpan B., Triampo W., Triampo D.: Polymer (Korea) 2008, 32, 537.
• [24] Samiey B., Ashoori F.: Chemistry Central Journal 2012, 6, 14 http://dx.doi.org/10.1186/1752-153X-6-14
• [25] Tran C.D., Duri S., Delneri A., Franko M.: Journal of Hazardous Materials 2013, 252–253, 355 http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.02.046
• [26] Leceta I., Guerrero P., de la Caba K.: Carbohydrate Polymers 2013, 93, 339 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.04.031
• [27] Mei J., Yuan Y., Wu Y., Li Y.: International Journal of Biological Macromolecules 2013, 57, 17 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.03.003
• [28] Kaya M., Khadem S., Cakmak Y.S. et al.: RSC Advances 2018, 8, 3941 http://dx.doi.org/10.1039/c7ra12070b
• [29] Keklik N.M., Elik A., Salgin U. et al.: Food Science and Technology International 2019, 25, 680 http://dx.doi.org/10.1177/1082013219860925
• [30] Khanom A., Shammi T., Kabir M.S.: Stamford Journal of Microbiology 2017, 6, 24 http://dx.doi.org/10.3329/sjm.v6i1.33515
• [31] Xiao B., Wan Y., Zhao M. et al.: Carbohydrate Polymers 2011, 83, 144 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.07.032
• [32] Goy R.C., Morais S.T.B., Assis O.B.G.: Revista Brasileira de Farmacognosia 2016, 26, 122 http://dx.doi.org/10.1016/j.bjp.2015.09.010
• [33] Vieira J.M., Flores-López M.L., de Rodríguez D.J. et al.: Postharvest Biology and Technology 2016, 116, 88 http://dx.doi.org/10.1016/j.postharvbio.2016.01.011
• [34] Bourtoom T.: International Food Research Journal 2008, 15, 237.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).