Природные консерванты: как наночастицы из молочного белка и специй сохраняют свежесть свинины в 2 раза дольше

В настоящее время тенденции биоэкономики и устойчивого развития подталкивают пищевую промышленность к замене химических консервантов биоактивными соединениями, выделенными из биомассы, такими как эфирные масла (ЭМ) и их производные. Кроме того, нанотехнологическая тенденция ведет пищевую промышленность к нанокапсулированию таких биоактивных соединений в новые съедобные составы, например, в наноэмульсии, для улучшения их свойств контролируемого высвобождения, их биоактивности и их биосовместимости.

Методы: В этом исследовании представлены разработка и характеристика новых наноэмульсий на основе казеина/лецитина (КЗН/ЛЦН) с карвакролом (КВ), коричным альдегидом (КА), цитралем (ЦТ) и эвгенолом (ЭГ) в качестве нанокапсулированной масляной фазы, а также применение таких наноэмульсий в качестве активных покрытий для сохранения свежей свиной вырезки.

Результаты и обсуждение: Измерения динамического светорассеяния (ДРС), а также изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), показали средний размер частиц 20–40 нм для всех полученных наноэмульсий, в то время как результаты дзета-потенциала указывают на их физико-химическую стабильность. Все полученные наноэмульсии требовали как минимум в 5 раз меньшее количество производных эфирных масел для нейтрализации 50% свободных радикалов и продемонстрировали более высокую антибактериальную активность в отношении Escherichia coli и Listeria monocytogenes по сравнению со свободными производными эфирных масел. Свежее мясо свиной вырезки, обработанное наноэмульсиями, показало на 30% более высокую эффективность в значениях перекисного окисления липидов по сравнению с необработанными образцами свинины и на 12% более высокую эффективность по сравнению с образцами свинины, обработанными производными эфирных масел. С микробиологической точки зрения, наноэмульсиям удалось продлить срок хранения свиной вырезки на 6 дней по сравнению с необработанным мясом и на 3 дня по сравнению с вырезкой, покрытой свободными производными эфирных масел. Анализ цветового пространства Lab, а также сенсорный анализ показали, что такие съедобные наноэмульсии на основе КЗН/ЛЦН позволили сохранить текстуру, внешний вид и цвет мяса свиной вырезки в более приемлемых пределах по сравнению с соответствующими характеристиками мяса, покрытого свободными производными эфирных масел.

Заключение: В целом, данное исследование предлагает новые съедобные наноэмульсии на основе КЗН/ЛЦН как перспективную технологию, которая может использоваться в качестве съедобных активных покрытий в мясной пищевой промышленности.

Спрос на продление срока годности продуктов питания и предотвращение порчи все больше приводит к тому, что область пищевых технологий меняет свои научные интересы в сторону инновационных антимикробных и антиоксидантных систем, которые способны поддерживать сохранность продуктов (Pavoni et al., 2020). В то же время растущее внимание к устойчивому развитию и принципам циркулярной экономики направляет переход от синтетических пищевых добавок к использованию природных, широко распространенных антимикробных и антиоксидантных агентов. Эти природные агенты играют ключевую роль в предотвращении порчи и продлении срока годности продуктов, подавляя вредные микроорганизмы, согласовывая безопасность пищевых продуктов с экологическими ценностями. Отражая эту тенденцию, мировой спрос на эфирные масла (ЭМ) достиг 247 килотонн. Согласно Grand View Research (2024), рынок ЭМ, как ожидается, будет расти на 7,5% в год до 2027 года, главным образом из-за растущей популярности потребления натуральных продуктов. ЭМ и их производные могут использоваться с мясом и мясными продуктами, и несколько ЭМ признаны безопасными для потребления со статусом Generally Regarded as Safe (GRAS) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) (Cohen et al., 2021). Основываясь на своем химическом составе, ЭМ могут замедлять окислительные реакции, предотвращать образование свободных радикалов и ингибировать микробный рост как в лабораторных (*in vitro*), так и в реальных (*in vivo*) тестах на сохранность продуктов. Это свидетельствует о том, что ЭМ обладают потенциалом для использования в качестве частичной или полной альтернативы обычным химическим консервантам (da Silva et al., 2022).

ЭМ получают из различных видов растений, и их структурная конфигурация обусловила их известность благодаря антимикробным свойствам. Основные метаболиты ЭМ включают терпены, фенилпропаноиды, альдегиды, сложные эфиры, спирты и кетоны (Bhavaniramya et al., 2019). Специфического механизма действия в микробных клетках не существует из-за разнообразия химических компонентов. Однако один из наиболее часто описываемых механизмов включает повышенную проницаемость клеточной мембраны, что может привести к утечке цитоплазматического содержимого и гибели клеток (Burt, 2004). Исследования показали, что ЭМ и их производные могут увеличивать потерю электролитов у Aspergillus flavus, повышать уровень внеклеточных нуклеиновых кислот в жизнеспособных клетках Escherichia coli и Staphylococcus aureus, а также снижать ферментативную активность АТФазы (Kedia et al., 2015). ЭМ также могут ингибировать транскрипцию и трансляцию ДНК для синтеза белка, что влияет на репликацию бактериальной ДНК (Xu et al., 2016).

В частности, монотерпеноидные производные ЭМ, такие как цитраль (C10H16O), карвакрол (C10H14O), и фенилпропены, включая эвгенол (C10H12O2) и коричный альдегид (C9H8O), являются мощными биоактивными соединениями, каждое из которых проявляет уникальные, хорошо документированные антиоксидантные и антимикробные свойства (Baschieri et al., 2017; Gao et al., 2020; Cao et al., 2021). Цитраль характеризуется как линейный монотерпеновый альдегид, который составляет основной компонент ЭМ лемонграсса, превышая 85% их состава. Источником цитраля являются цитрусовые фрукты, такие как лаймы и лимоны, и он представляет собой комбинацию изомеров нераля и гераниаля. FDA присвоило ему статус GRAS, что делает его популярным цитрусовым ароматизатором в потребительских продуктах (Gutiérrez-Pacheco et al., 2023). Кроме того, эвгенол, основной компонент гвоздичного масла, метаболизируется в глюкурониды и сульфаты, и из-за повреждения, вызываемого в микробных клеточных стенках и мембранах, он считается ценным антимикробным агентом (Goñi et al., 2016; Gutiérrez-Pacheco et al., 2023). Эвгенол также считается GRAS (Gooderham et al., 2020). Основными источниками карвакрола являются душица и тимьян, и в процессе метаболизма образуются гидроксикарвакролы, которые воздействуют на бактериальные клеточные мембраны и активность АТФазы, а также обладают способностью отдавать атомы водорода для стабилизации свободных радикалов (Imran et al., 2022). Карвакрол также считается GRAS (Magi et al., 2015). С другой стороны, основным компонентом масла коричной коры является коричный альдегид, который метаболизируется в коричную кислоту, а его антимикробная эффективность достигается за счет нарушения функций микробных клеток и обеспечения электронами для снижения окислительного стресса (Mehta et al., 2015). Коричный альдегид также считается GRAS (Adams et al., 2004).

В последнее время производные ЭМ, такие как тимол, карвакрол (КВ), цитраль (ЦТ), эвгенол (ЭГ), коричный альдегид (КА), широко исследуются на предмет их антимикробного и антиоксидантного действия в сохранении продуктов питания (Falleh et al., 2020; Angane et al., 2022). Действительно, многочисленные исследования показали, что наноэмульсии (НЭ) КВ оказывают более сильное действие против нескольких пищевых патогенов, когда они нанокапсулированы (Cardoso et al., 2023; Felício et al., 2020). В своем исследовании Song et al. (2024) показали, что НЭ ЦТ в концентрации 0,15 мг/мл в сочетании с ультразвуком позволили снизить численность Sh. flexneri на 8,55 log КОЕ/мл, в то время как Luciano et al. (2023) предоставили многообещающие результаты, поскольку их НЭ КА в концентрации 0,6 мкл/мл продемонстрировала бактерицидное действие против Listeria monocytogenes и улучшила сенсорные свойства свежего нарезанного мускатной дыни и папайи в течение 7 дней хранения. Badr, Badawy и Taktak (2022) в своем исследовании сообщили, что НЭ ЦТ превосходили по антиоксидантному и антибактериальному действию против Salmonella typhimurium и S. aureus. Наконец, в соответствии с (Fu et al., 2022), наноформулированный ЭГ даже в концентрации 0,02 мг/мкл-1 показал сильное действие против E. coli и S. aureus.

С другой стороны, состав питательных веществ мяса, его высокая активность воды (aw) и высокий уровень pH создают благоприятную среду для микробного размножения. Даже когда применяются технологические приемы для снижения микробных показателей, такие факторы, как температура хранения и воздействие кислорода, могут значительно влиять на микробный рост (Doulgeraki et al., 2012). Таким образом, ЭМ и их производные предлагаются в качестве потенциальных антимикробных агентов в мясе и мясных продуктах (Jayasena and Jo 2013; Ojeda-Piedra et al., 2022). Однако прямое применение ЭМ в продуктах питания не рекомендуется из-за их способности напрямую влиять на вкус, аромат и цвет, что может ухудшить сенсорные характеристики пищевых продуктов и сделать их неприемлемыми в определенных контекстах. Более того, высокая концентрация биоактивных соединений в ЭМ увеличивает вероятность и тяжесть возникновения токсичности или аллергических реакций, что требует строгого контроля за их использованием для обеспечения безопасности потребителей (Rao, Chen, and McClements, 2019).

Чтобы преодолеть эти препятствия, альтернативные методы, такие как нанокапсулирование, привели к синтезу наноэмульсий типа масло-в-воде (о/в) с размером масляных капель менее 200 нм (Ojeda-Piedra et al., 2022). Преимущества увеличенной поверхности привели к улучшению антиоксидантных и антимикробных свойств, одновременно устраняя негативные аспекты свободных форм ЭМ (Barradas and de Holanda e Silva, 2021). В частности, за счет уменьшения размера капель активная добавка становится оптически более прозрачной, более стабильной и менее склонной к летучести. В то же время, благодаря формируемой структуре, достигается повышенная растворимость и контролируемое высвобождение полезных биоактивных соединений. НЭ также улучшают антимикробное действие, облегчая транспорт биоактивных компонентов ЭМ через клеточные мембраны и увеличивая площадь поверхности контакта со специфическими мишенями. Различные исследования показали, что НЭ, включая те, которые основаны на казеине, увеличивают срок хранения мяса и мясных продуктов (Pan et al., 2014; Liao et al., 2021; Zaharioudakis et al., 2023). В частности, Stratakos и Grant (2018) исследовали различные вмешательства против патогенной E. coli в сырой говядине, обнаружив, что НЭ, содержащие карвакрол или ЭМ тимьяна, приводили к значительному снижению количества бактерий и постепенному уменьшению числа жизнеспособных клеток во время холодильного хранения, что свидетельствует о потенциальном продлении срока годности (Stratakos and Grant, 2018). Между тем, Liu и Liu (2020) разработали НЭ тимьяна на основе хитозана и тимола (TEO-CSs и T-CSs), которые не только показали сильные антибактериальные свойства против S. aureus и E. coli, но и эффективно продлили срок хранения охлажденной свинины до более чем 6 дней (Liu and Liu, 2020).

Это исследование продолжает недавнее исследование, в котором было показано, что казеин (КЗН) и лецитин (ЛЦН) являются перспективными съедобными и биологическими поверхностно-активными веществами и ко-поверхностно-активными веществами, соответственно, для инкапсуляции производных ЭМ, таких как КВ (Zaharioudakis et al., 2023; X; Wang and Zhao, 2022). Здесь мы представляем разработку и характеристику новых НЭ на основе КЗН/ЛЦН с КВ, ЦТ, ЭГ и КА в качестве нанокапсулированной масляной фазы. Таким образом, текущее исследование направлено на то, чтобы установить КЗН как новое биоповерхностно-активное вещество и ЛЦН как новое биокоповерхностно-активное вещество для формулирования съедобных НЭ, тем самым повышая их стабильность и биосовместимость. Более того, настоящее исследование рассматривает применение таких НЭ на основе КЗН/ЛЦН с нанокапсулированной масляной фазой КВ, ЦТ, ЭГ и КА в качестве новых съедобных активных покрытий для продления срока хранения свиной вырезки. Конкретные инновационные пункты текущего исследования: Насколько нам известно, разработка и характеристика таких НЭ КВ-КЗН/ЛЦН, ЭГ-КЗН/ЛЦН, КА-КЗН/ЛЦН, ЦТ-КЗН/ЛЦН, а также применение таких НЭ в качестве активных съедобных покрытий для сохранения свежего мяса свиной вырезки, сообщаются впервые в мировой литературе.

2.1 Материалы

Коричный альдегид (CAS No. 14371-10-9), цитраль (CAS No. 5392-40-5), эвгенол (CAS No. 97-53-0), карвакрол (CAS No. 499-75-2), казеинат натрия (CAS No. 9005-46-3), L-α-лецитин, соевый (CAS No. 8002-43-5), были приобретены в Sigma-Aldrich Co. (3050 Spruce Street, St. Louis, MO 63103, United States; Tel.: 314-771-5765).

Чашки с агаром Мюллера-Хинтона, бульон Мюллера-Хинтона, триптиказо-соевый агар (TSA), а также стерильные тампоны и пинцеты также были приобретены в Sigma-Aldrich Co. (3050 Spruce Street, St. Louis, MO 63103, United States; Tel.: 314-771-5765). Чистые культуры грамположительных бактерий Listeria monocytogenes и E. coli были получены из Института технологий сельскохозяйственных продуктов, ELGO-DEMETER, Lykovryssi, Greece.

2.2 Приготовление образцов НЭ

В Таблице 1 представлены компоненты и их количества, использованные для приготовления НЭ, содержащих КВ, КА, ЦТ, ЭГ, а также их кодовые названия.

ТАБЛИЦА 1 Состав всех покрытий на основе НЭ

Покрытия НЭ, содержащие 2,5% каждого производного — карвакрола (КВ), коричного альдегида (КА), цитраля (ЦТ) и эвгенола (ЭГ), — были приготовлены путем смешивания указанных количеств (как показано в Таблице 1) дистиллированной воды, лецитина, казеина и каждого ЭМ с использованием высокоскоростного ультразвукового гомогенизатора при 15 000 об/мин и комнатной температуре в течение 20 минут (Xue and Zhong, 2014) (см. дополнительный рисунок S1).

2.3 Физико-химическая характеристика полученных НЭ

2.3.1 Измерения динамического светорассеяния (ДРС) и измерения контактного угла

Анализы динамического светорассеяния (ДРС) были выполнены с использованием современной системы анализа размеров и молекулярной массы под двумя углами (Zetasizer Nano ZS, Malvern, UK), работающей на длине волны 633 нм с гелий-неоновым лазером под обычным углом 173°. Для этих анализов использовалась стеклянная кювета квадратного сечения. Эти процедуры были направлены на определение гидродинамического диаметра и индекса полидисперсности растворов при контролируемой температуре 37°C с использованием уравнения Эйнштейна-Стокса для расчета гидродинамического радиуса (RH).

Где kB (Дж/К) — постоянная Больцмана, T (К) — абсолютная температура, η (Н·с·м⁻²) — динамическая вязкость растворителя, а D (м²·с⁻¹) — коэффициент диффузии. Концентрация растворов составляла приблизительно 0,1 мас%.

Исследования смачивающих свойств различных образцов покрытий, включая НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ и НЭЭГ, были проведены с использованием измерителя контактного угла (OCA 25, DataPhysics Instruments GmbH, Germany). Для этих тестов растворы определенных концентраций наносились центрифугированием на кремниевые пластины в условиях, заданных для достижения равномерной толщины в диапазоне 40–50 нм, после предварительной обработки пластин пираньей (смесь серной кислоты и перекиси водорода в соотношении 3:1). Измерение включало нанесение 4 мкл капель деионизированной воды с постоянной скоростью 0,5 мкл/с на поверхности пластин. Для обеспечения надежности было сделано три различных измерения на разных участках одной и той же пластины, и рассчитано среднее значение результатов. Постоянство результатов измерений было подтверждено максимальным отклонением ±2°, что подчеркивает однородность нанесенной пленки, достигнутую в указанных условиях.

2.3.2 Характеристика дзета-потенциала НЭ

Анализатор размера и дзета-потенциала серии NanoBrook Omni (Brookhaven Instruments Corporation, 750 Blue Point Road, Holtsville, NY, United States 11742), оснащенный устойчивым к растворителям электродом, использовался для определения дзета-потенциала НЭ. НЭ были разбавлены в 100 раз деионизированной водой для уменьшения эффекта многократного рассеяния и протестированы при 25°C с равновесием в 120 с.

2.3.3 Изображения просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) НЭ

Исследование на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) образцов, нанесенных методом высыхания капли (drop cast) на медные сетки с углеродным покрытием (CF300-CU-UL, carbon square mesh, CU, 300 mesh, Electron Microscopy Science), было выполнено с использованием прибора JEM HR-2100, JEOL Ltd., Tokyo, Japan, работающего при 200 кВ в режиме светлого поля.

2.4 Определение антиоксидантной активности НЭ

2.4.1 Антиоксидантная активность НЭ с использованием метода 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH)

Приготовление этанольного раствора DPPH было выполнено в соответствии с методологией, рекомендованной (Kechagias et al., 2023). Определенное количество DPPH (30 ppm) было растворено в этаноле (250 мл) для получения 2,16 мМ DPPH. Раствор был подвергнут процессу перемешивания с использованием вортекса в отсутствие света, в результате чего был получен темно-фиолетовый раствор со стабильным pH приблизительно 7,02 ± 0,01. Для поддержания стабильности раствора его хранили при 4°C более 2 часов перед использованием в эксперименте. Наконец, были выполнены последовательные разведения для создания калибровочной кривой.

Исследование корреляции между абсорбцией DPPH и его концентрацией было выполнено путем построения калибровочного графика. Исходный раствор DPPH в этаноле был последовательно разбавлен этанолом для приготовления пяти различных концентраций в диапазоне от 0 до 60 мг/л (ppm). Затем абсорбция этих разбавленных растворов DPPH в этаноле была измерена при длине волны λmax 517 нм с использованием спектрометра Jasco V-530 UV/VIS (Kechagias et al., 2023). После использования собранных данных об абсорбции была построена линейная калибровочная кривая, следующая ранее описанному методу, что позволило провести количественный анализ антиоксидантной способности (Zaharioudakis et al., 2023).

Для оценки необходимой концентрации для достижения 50% антиоксидантной эффективности (EC50) новых разработанных покрытий НЭ НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ, НЭЭГ и самих чистых ЭМ, варьирующиеся объемы каждого покрытия (20, 40, 60, 80 и 100 мкл) были добавлены (в трех повторностях) в смесь, содержащую 2,8 мл 30 ppm раствора DPPH в этаноле и 0,2 мл ацетатного буфера натрия (CH₃COONa·3H₂O). Для сравнительного анализа также был приготовлен контрольный образец, состоящий только из раствора DPPH и буфера. После периода реакции в 1 час, который был признан достаточным для достижения равновесия, уровни абсорбции были зарегистрированы при 517 нм как для экспериментальных, так и для контрольных покрытий. Затем с помощью соответствующего уравнения было возможно определить процент восстановления радикала DPPH• при равновесии для каждого покрытия, и посредством этой процедуры стало возможным определение антиоксидантной способности каждого образца.

Уменьшенный процент оставшегося DPPH• при равновесии обратно коррелирует с повышенной антиоксидантной эффективностью исследуемого вещества (Zaharioudakis et al., 2023). Следуя этому принципу, проценты антиоксидантной активности, полученные для покрытий НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ, НЭЭГ, были представлены графически в зависимости от соответствующих объемов использованных покрытий. Показатели исследуемых покрытий были оценены с использованием уравнений, полученных из графиков. Используя эти линейные уравнения, значения EC50,DPPH, указывающие на концентрацию, при которой наблюдается 50% антиоксидантной активности, были точно рассчитаны для каждого образца. Наконец, была измерена антиоксидантная эффективность и количественная оценка каждой НЭ.

2.4.2 Антиоксидантная активность НЭ с использованием метода 2,2'-Азино-бис(3-этилбензтиазолин-6-сульфоновой кислоты) диа ammonium соли (ABTS)

Сначала был приготовлен исходный раствор ABTS с концентрацией 7 мМ путем добавления 900,6 мг ABTS в 250 мл деионизированной воды при интенсивном перемешивании. Для приготовления 2,45 мМ исходного раствора персульфата калия 0,0662 г персульфата калия были растворены в фосфатном буферном растворе pH = 6,8 и разбавлены в мерной колбе до 100,0 мл. Приготовление раствора ABTS было выполнено путем смешивания равного объема 7 мМ исходного раствора ABTS с 2,45 мМ раствором персульфата калия. Затем смесь хранилась в темноте при комнатной температуре в течение 12–16 часов. Раствор ABTS был разбавлен 10 ммоль/л фосфатно-солевым буфером (PBS, pH 7,4) до абсорбции 0,70 ± 0,02 при 734 нм. Затем 20, 40, 60, 80 и 100 мкл каждого образца раствора НЭ были добавлены к 3 мл разбавленного раствора ABTS. Абсорбция смеси была немедленно измерена при 734 нм после 1-часовой инкубации в темноте при комнатной температуре. Контрольный образец был приготовлен без добавления раствора НЭ. Процент ингибирования ABTS был рассчитан в соответствии с уравнением:

Затем полученные значения антиоксидантной активности (ABTS) каждого образца НЭ были построены в зависимости от использованного объема, и полученные линейные уравнения были использованы для определения значений EC50,ABTS для каждого образца НЭ.

2.5 Тест на антибактериальную активность НЭ

2.5.1 Тесты на зону ингибирования

Антимикробные свойства исследуемых НЭ, включая НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ и НЭЭГ, а также соответствующих чистых ЭМ, были оценены с помощью метода диффузии в агаре (well diffusion method) против двух значимых пищевых патогенов: E. coli O157 и Listeria monocytogenes. Эти штаммы были получены из Института технологий сельскохозяйственных продуктов, ELGO DEMETER, в Lykovryssi, Greece. Для начала исследуемые штаммы культивировались в бульоне Мюллера-Хинтона при 37°C в течение 24 часов для достижения бактериальной концентрации от 10^7 до 10^8 КОЕ мл^-1. Впоследствии бактериальные культуры были распределены по чашкам с агаром Мюллера-Хинтона с использованием стерильных ватных тампонов. Для обеспечения равномерного распределения бактерий чашки поворачивали каждые 60°. Использовалась стерильная пробочная фреза (cork borer), предварительно продезинфицированная спиртом и пламенем, и в агаре были проделаны лунки диаметром 6 мм, которые затем были заполнены 100 мкл каждого образца для обработки. После заполнения лунок чашки с агаром были оставлены при 37°C для инкубации на ночь. После периода инкубации размеры (мм) прозрачных зон вокруг каждой лунки были измерены с помощью цифрового штангенциркуля для оценки эффективности различных обработок против исследуемых патогенов. Прозрачные зоны указывали на области, где рост бактерий был успешно подавлен покрытиями.

2.5.2 Тесты на минимальную ингибирующую концентрацию (МИК)

Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) определяется как наименьшее количество противомикробного агента, необходимое для предотвращения видимого микробного роста, что указывает на бактериостатические способности без детального анализа жизнеспособности микроорганизмов. Культуры Listeria monocytogenes, E. coli были выращены в бульоне Мюллера-Хинтона до достижения бактериальной концентрации 10^6 КОЕ/мл. Антимикробная эффективность исследуемых НЭ и их свободных ЭМ была оценена в диапазоне концентраций: 1000, 500, 250, 125, 62,5, 31,25, 15,625 мкг/мл. Затем были приготовлены последовательные разведения микробных культур, и антимикробные агенты были добавлены при каждой указанной концентрации для исследования. Смеси затем гомогенизировали с помощью вортекса и инкубировали при 37°C в течение 24-часового периода. Контрольный образец состоял из микробных культур без какого-либо покрытия, и он также был оценен при фиксированной концентрации 250 мкг/мл. Наличие мутности отслеживалось как показатель микробного размножения с дальнейшим подтверждением, полученным с помощью культивирования и подсчета колоний. Процедура была выполнена в трех повторностях для обеспечения надежности результатов.

2.6 Применение НЭ в качестве активных покрытий для свежего мяса свиной вырезки

Все полученные НЭ, а также их свободные производные ЭМ были применены в качестве активных покрытий для сохранения свежего мяса свиной вырезки. Покрытие каждого образца свиной вырезки НЭ или их свободными производными ЭМ было выполнено методом окунания (см. дополнительный рисунок S2). Свежие ломтики свиной вырезки были получены с местного мясоперерабатывающего предприятия и быстро доставлены в лабораторию. По 30 г свиной вырезки были взвешены для каждой из пяти групп обработки: не покрытые, НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ и НЭЭГ. Затем каждое покрытие для свиной вырезки погружали в 25 мл соответствующего раствора обработки, чтобы концентрация покрывающего раствора была одинаковой для всех образцов (см. дополнительный рисунок S2). После погружения ломтики свиной вырезки были тщательно запечатаны в специализированную мембрану и хранились при температуре 4 °C в течение 9 дней. В течение периода хранения различные анализы проводились через регулярные промежутки времени для оценки эффективности примененных обработок в сохранении свиной вырезки. Эти анализы включали измерения pH, анализ Lab*, оценку перекисного окисления липидов, а также сенсорную оценку.

2.7 Физико-химические свойства мяса свиной вырезки

Физико-химические свойства покрытий для свиной вырезки, включая pH, цветовые значения (Lab) и вещества, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой (ТБАРС), были проанализированы в определенные интервалы: дни 0, 3, 6 и 9.

2.7.1 Анализ pH

Значения pH покрытий для мяса свиной вырезки были измерены с использованием портативного pH-метра, оснащенного проникающим электродом и датчиком температуры (pH-Star, Matthäus GmbH, Poettmes, Germany). Перед каждым набором измерений pH-метр калибровали с использованием стандартных растворов pH 4,0 и 7,0 с корректировкой по температуре в соответствии с температурой мясного покрытия 4 °C. Вся процедура была проведена в трех повторностях, и для каждой группы обработки было сделано десять отдельных измерений pH для обеспечения точности и надежности, в соответствии с методами (Janisch, Krischek, and Wicke, 2011).

2.7.2 Анализ Lab*

Изменения параметров цвета CIELAB (L*, a* и b*) мяса свиной вырезки в течение 9-дневного периода хранения в охлажденном состоянии были оценены с использованием колориметра LS171 от компании Linshang Company. Перед проведением измерений колориметр был откалиброван по стандартной белой пластине в соответствии с методами, цитируемыми в исследованиях (Hernandez et al., 2016). Оценка цвета проводилась непосредственно на поверхности покрытий из вырезки, при этом каждая группа обработки состояла из трех отдельных порций. Для каждой из этих порций было сделано пять отдельных показаний для получения надежной оценки цвета. Общие цветовые различия (ΔE) были рассчитаны с использованием уравнения (Roy Choudhury, 2015):

В этом уравнении L*₀, a*₀, b*₀ обозначают начальные цветовые параметры мяса свиной вырезки в день 0 после обработки. L*, a*, b* представляют собой соответствующие цветовые параметры в разные моменты времени в течение 9-дневного хранения при 4 °C.

2.7.3 Перекисное окисление липидов ТБАРС

Процедура измерения ТБАРС была выполнена в соответствии с методом, описанным Shahidi (1990). Кратко, образец мяса массой 2 г был объединен с 5 мл 10% (мас./об.) раствора ТХУ. Эта смесь была обработана на вортексе в течение 2 минут перед добавлением 5 мл 0,02 М водного раствора 2-тиобарбитуровой кислоты, с последующей обработкой на вортексе еще в течение 2 минут. После центрифугирования супернатант был собран для цветообразования и измерения абсорбции ТБК-МДА (см. дополнительный рисунок S3). Для расчета ТБК-чисел использовался коэффициент преобразования абсорбции 3,6 (Shahidi, 1990).

2.8 Оценка бактериальных показателей в свежих покрытиях для свиной вырезки

Обработки свежей свиной вырезки были подвергнуты оценке на мезофильные бактерии на 0, 3, 6 и 9 дни в течение периода хранения при 4°C. Изначально образец свинины весом 10 г был асептически перенесен в сумку-гомогенизатор (stomacher bag), с последующей гомогенизацией с 90 мл пептонной воды. Затем было выполнено последовательное разведение (соотношение 1:10). Для количественного определения мезофильных бактерий 0,1 мл из разбавленных образцов было нанесено на чашки с агаром PCA с использованием металлического стерильного шпателя, а затем они были инкубированы при 37°C в течение 48 часов.

2.9 Сенсорная оценка хранившегося свежего мяса вырезки

Сенсорный анализ был проведен на образцах свиной вырезки для оценки основных характеристик. Для этого в этой процедуре участвовала группа из 15 обученных экспертов, обладающих опытом в области мяса и сенсорной оценки. В оценке использовалась пятибалльная гедоническая шкала для таких атрибутов, как цвет, внешний вид, запах, текстура и общая приемлемость, где оценка 5 означала «нравится чрезвычайно», а 1 — «не нравится чрезвычайно». Приемлемость была определена с пороговым значением 3,5, следуя методологии, предложенной Hasani-Javanmardi et al. (2021). Каждый образец был представлен для трехкратных оценок на одну повторность, что в сумме составило шесть оценок на группу обработки (см. дополнительный рисунок S4).

2.10 Статистический анализ

Для целей статистического анализа средние результаты каждого эксперимента были зарегистрированы в трех повторностях. Использованное программное обеспечение относится к IBM SPSS версии 22 (IBM Armonk, NY, USA), были выполнены статистические анализы. После проверки на однородность данных использовался альфа-уровень p < 0,05, и из-за небольшого количества образцов тест Крускала-Уоллиса был предпочтительным инструментом для исследования значимости полученных различий.

3.1 Размер частиц, дзета-потенциал и характеристика изображений ПЭМ покрытий НЭ

Размер капель был проанализирован, как показано на Рисунке 1.

РИСУНОК 1 Сравнительный анализ распределения размера частиц по данным измерений ДРС для съедобных нанопокрытий (1) НЭКВ, (2) НЭКА, (3) НЭЦТ и (4) НЭЭГ

Как видно на Рисунке 1, все полученные НЭ характеризовались размерами капель в диапазоне 20–40 нм. Более конкретно, среднее распределение размера капель по образцам варьировалось от 18,13 до 24,4 нм. НЭЦТ демонстрировала наименьшее распределение размера капель — 18,13 нм, за ней следовала НЭКА — 18,24 нм, НЭЭГ — 21,36 нм и НЭКА, которая имела размер капель 24,4 нм. Формирование относительно небольших частиц объясняется низкой молекулярной массой (15–26 кДа), небольшим размером частиц (40–150 нм) казеиновых мицелл и быстрой способностью казеината натрия к адсорбции на границе раздела фаз (Rezaei, Fathi, and Jafari, 2019; Peng et al., 2020). Полученные результаты соответствуют другим исследованиям (Lu et al., 2018; Rezaei et al., 2019; Nagaraju et al., 2021; Das et al., 2023).

Дзета-потенциал является ключевым фактором, определяющим стабильность НЭ. Все протестированные НЭ показали отрицательные значения дзета-потенциала в диапазоне от -42,81 до -57,38 мВ. Эти отрицательные значения дзета-потенциала всех НЭ указывают на их стабильность: НЭЦТ отмечается наивысшим отрицательным зарядом, а НЭКА — наименьшим. Это объясняется неионными отрицательными зарядами НЭ, происходящими от адсорбции отрицательных ионов на поверхности масляных капель, а также из-за наличия функциональных групп в химических компонентах НЭ, таких как гидроксильные группы (–OH) и карбоксильные группы (C=O) (Perumal et al., 2021; Xu et al., 2024). Сообщенные здесь значения дзета-потенциала равны значениям дзета-потенциала, недавно сообщенным для НЭ с маслом ванили и корицы, наноформулированных с казеинатом натрия в качестве поверхностно-активного вещества и TWEEN-80 в качестве ко-поверхностно-активного вещества (Xu et al., 2024).

На Рисунке 2 показаны репрезентативные ПЭМ-изображения всех полученных НЭ. Как видно, во всех случаях конечный размер масляных капель находится в диапазоне 20–40 нм. Размер нанокапель, полученный на ПЭМ-изображениях, соответствует результатам, представленным средним распределением размера частиц по данным измерений DLS.

РИСУНОК 2 ПЭМ-изображения (A) НЭКВ, (B) НЭКА, (C) НЭЦТ и (D) НЭЭГ

3.2 Антиоксидантная активность EC50

В Таблице 2 представлены результаты средних расчетных значений EC50 для исследуемых обработок с помощью методов DPPH и ABTS.

ТАБЛИЦА 2 Средние значения EC50 для всех исследованных НЭ и свободных производных ЭМ методами DPPH и ABTS

Значения, сопровождаемые звездочкой (*), обозначают, что группы статистически различны при p < 0,05 (см. Дополнительную таблицу S1).

При первом взгляде видно, что оба метода DPPH и ABTS дали схожие значения антиоксидантной активности с одинаковой тенденцией среди исследуемых НЭ. Более низкие значения EC50 получены для метода DPPH по сравнению со значениями ABTS, потому что DPPH имеет большее сродство с гидрофобными соединениями, такими как ЭМ и их производные (Floegel et al., 2011; Liu et al., 2022). Таким образом, значения EC50,DPPH считаются более надежными для таких НЭ. Результат анализа EC50,DPPH показывает, что исследуемые наноформулированные ЭМ (НЭЦТ, НЭКВ, НЭЭГ, НЭКА) превзошли эффективность свободных ЭМ (ФЦТ, ФКВ, ФЭГ, ФКА). В частности, в то время как свободные формы показывают значения EC50,DPPH в диапазоне от 398,96 до 506,38 мкл, капсулированным формам потребовались значительно более низкие количества (между 61,03 и 99,75 мкл) для достижения 50% восстановления радикалов. Более подробно, НЭКВ и НЭЭГ продемонстрировали более чем 6-кратно более высокую антиоксидантную эффективность по сравнению с их свободными формами, потребовав всего 61,03 и 73,11 мкл, в то время как НЭЦТ и НЭКА, с 96,18 и 99,75 мкл соответственно, потребовали в 5 раз меньшее количество для ингибирования 50% радикалов, чем ФЦТ и ФКА.

Эти результаты соответствуют данным Nagaraju P. G. et al. (2021), поскольку их исследование показало, что капсулированная форма гвоздичного масла показала превосходный ингибирующий эффект, приводя к 80% образованию радикалов DPPH по сравнению с 40% для свободной формы. Предыдущее исследование сообщило, что из-за относительно простого отрыва атомарного водорода от этих функциональных групп эти соединения демонстрируют замечательную антиоксидантную активность (Lazaridis et al., 2024).

В целом, НЭ, по-видимому, контролируют высвобождение антиоксидантных компонентов, что приводит к более высоким антиоксидантным свойствам. Таким образом, их использование в области пищевых добавок позволяет НЭ быть выжнейшим, перспективным кандидатом в качестве альтернативных консервантов в пищевой упаковке.

3.3 МИК

Антибактериальная активность НЭ против E. coli и L. monocytogenes была оценена путем определения значений МИК, и результаты анализа перечислены в Таблице 3.

ТАБЛИЦА 3 Результаты анализа МИК исследованных НЭ и свободных производных ЭМ на Escherichia coli и Listeria monocytogenes

Как для E. coli, так и для L. monocytogenes, НЭ-формы КВ и ЭГ продемонстрировали заметно низкие значения МИК — 62,5 мкг/мл, что демонстрирует их сильные бактериостатические свойства. Аналогично, наноэмульгированные формы НЭКА и НЭЦТ показали значения МИК 125 мкг/мл против обоих патогенов.

С другой стороны, свободным формам этих соединений потребовались значительно более высокие концентрации, со значениями МИК 500 мкг/мл против как E. coli, так и L. monocytogenes. Примечательно, что свободная форма ЦТ показала наивысшее значение МИК — 1000 мкг/мл, что указывает на наименьший антибактериальный эффект среди исследуемых свободных масел.

Различные исследования также утверждают, что НЭ, по-видимому, обладают значительно более высоким антибактериальным действием против исследуемых патогенов (Sun et al., 2021; Wang et al., 2022; Zaharioudakis et al., 2023). Объяснение этих свойств связано с их повышенной растворимостью, контролируемым высвобождением соединений и взаимодействием с бактериальными клетками (Feng et al., 2022). Feng et al. (2022) в своем исследовании заметили, что главная причина, по которой НЭ гераниола показала более высокую антибактериальную эффективность, связана с нарушением клеточной мембраны бактерий. Аналогично, Negi и Kesari (2022) капсулировали КВ и ЭМ лемонграсса в наночастицы хитозана, что привело к значительно улучшенной антибактериальной эффективности против E. coli и Listeria monocytogenes из-за усиленного взаимодействия с бактериальной клеточной мембраной, обеспечения механизма контролируемого высвобождения и увеличения растворимости в водной среде при нанокапсулировании антибактериальных ЭМ в хитозан. Согласно Sakanaka et al. (2005), казеин проявлял ингибирующую активность в отношении радикалов, таких как DPPH.

3.4 Зона диффузии

Антибактериальная активность НЭ и свободных производных ЭМ против E. coli и Listeria monocytogenes была количественно оценена с помощью метода диффузии в агаре (well diffusion method). Зоны ингибирования, измеренные в миллиметрах (мм), отражают эффективность каждой обработки. Результаты, представленные как среднее ± стандартное отклонение (СО), суммированы в Таблице 4. Репрезентативные изображения наблюдаемых зон диффузии для всех протестированных НЭ, а также свободных производных ЭМ показаны на Рисунке 3.

ТАБЛИЦА 4 Средние результаты зон ингибирования для исследованных НЭ и свободных производных ЭМ на E. coli и L. monocytogenes.

Зоны ингибирования были определены с использованием метода диффузии в агаре, и каждое значение представляет собой среднее из трех повторностей.

Средние значения в столбце для *Escherichia coli*, отмеченные одинаковой буквой (A-C), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок (см. Дополнительную таблицу S2).

Средние значения в столбце для Listeria monocytogenes, отмеченные одинаковой буквой (a-d), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок (см. Дополнительную таблицу S3).

РИСУНОК 3 Репрезентативные изображения зон диффузии, наблюдаемых для всех НЭ и свободных производных ЭМ. (A) ФЦТ, НЭКВ, НЭЦТ, НЭЭГ, (B) ФКВ, ФЭГ, НЭКА, ФКА, (C) НЭКА, НЭКВ, НЭЦТ, НЭЭГ и (D) ФЦТ, ФКА, ФЭГ, ФКВ.

Анализ зон диффузии показывает, что нанокапсулированные ЭМ проявляют более высокую антимикробную активность по сравнению с их свободными формами. В частности, НЭКВ продемонстрировала наиболее значительный (p < 0,05) эффект как против E. coli (22,06 мм), так и против Listeria monocytogenes (20,09 мм). Результаты указывают на повышенную эффективность НЭ в доставке активных соединений более эффективно, что приводит к значительно более высокой диффузии и, следовательно, превосходной антимикробной активности. Более того, антимикробный эффект между НЭЦТ и НЭКВ считается значительным (p < 0,05) в отношении S. aureus, в то время как разница между НЭКВ и ФЦТ была статистически значимой в отношении E. coli.

Среди свободных масел ФКВ продемонстрировал превосходную антимикробную активность с зонами ингибирования 13,32 мм против E. coli и 12,33 мм против L. monocytogenes. Это предполагает, что даже в своей свободной форме КВ сохраняет заметную способность подавлять бактериальный рост.

При сравнении эффективности против грамположительных (Listeria monocytogenes) и грамотрицательных (E. coli) бактерий наблюдается, что наноэмульгированные формы, в частности НЭКВ и НЭЭГ, сохраняют высокий уровень активности против обоих типов бактерий, что указывает на заметный антимикробный потенциал. Однако немного большие зоны ингибирования против E. coli свидетельствуют о несколько повышенной восприимчивости грамотрицательных бактерий к этим обработкам.

Различные исследования показывают, что результаты соответствуют их выводам, то есть преимущество наноформулированных ЭМ, таких как исследованные в текущем исследовании, заключается в более высокой способности к диффузии (Tastan et al., 2016; Saddiq and Khayyat, 2010; Gago et al., 2019; Jiménez et al., 2018; Qureshi et al., 2022; et al., 2022). КВ, природный антимикробный агент, может быть доставлен в виде НЭ из-за его низкой растворимости. Он эффективно снижает количество микроорганизмов, включая E. coli и Pichia pastoris, и может контролировать безопасность свежих нарезанных овощей в сочетании с кислой электролизованной водой (Jiménez et al., 2018).

Что касается ЦТ против Listeria monocytogenes, несколько исследований изучали влияние ЦТ на рост листерий и повреждение клеток у Listeria innocua и Listeria monocytogenes, показывая, что антилистериозная активность ЦТ зависит от состава ЭМ лемонграсса, в то же время упоминается, что может происходить нарушение биосинтеза жирных кислот и пептидогликана (Silva-Angulo et al., 2015; Lu et al., 2018; Budiati et al., 2020). Другое исследование оценило антимикробную активность шести растительных ЭМ против Listeria monocytogenes. Масло лемонграсса показало самую высокую антимикробную активность, за ним следовали масло куркумы и масло апельсиновой цедры (Silva-Angulo et al., 2015). В исследовании оценивалась устойчивость E. coli BJ4 к ЦТ в буферной системе, с фокусом на концентрации ЦТ, pH среды обработки, времени хранения и начальном размере инокулята. Результаты показали, что начальный размер инокулята значительно влиял на эффективность ЦТ, а повреждение клеточной оболочки было ключевым фактором в инактивации ЦТ (Saddiq and Khayyat, 2010; Somolinos et al., 2010).

3.5 Физико-химические свойства мяса свиной вырезки

3.5.1 Анализ pH

Результаты анализа pH перечислены в Таблице 5 ниже.

ТАБЛИЦА 5 Анализ pH мяса свиной вырезки с течением времени, покрытого НЭ и свободными производными ЭМ.

Средние значения в столбце для pH, отмеченные одинаковой буквой (A-C), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок.

Средние значения в столбце для pH, отмеченные одинаковой буквой (a-d), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок.

Результаты анализа pH в течение 9-дневного хранения при 4°C демонстрируют, что обработки наноэмульсиями показали более контролируемое увеличение pH, что указывает на лучшие способности к сохранению по сравнению со свободными обработками и необработанным контролем. Среди обработок НЭ, НЭКА показывает наиболее контролируемое увеличение, с pH, постепенно увеличивающимся с 5,61 до 5,81, что свидетельствует о ее превосходной эффективности в поддержании свежести мяса с течением времени. Неконтролируемое изменение pH приводит к быстрому микробному росту на мясе и порче, таким образом, нанокапсулированные ЭМ, по-видимому, представляют собой потенциальную альтернативу для решения этой проблемы. Действительно, разница в значениях pH для необработанного образца мяса была статистически значимой на 5% среди исследуемых обработок, в то время как чистые масла не показали статистических изменений до 6-го дня (см. Дополнительные таблицы S4–S7).

В отличие от этого, обработки свободными производными ЭМ, в частности ФКВ и ФКА, продемонстрировали более быстрое увеличение pH, достигнув 6,15 и 6,16 соответственно к 9-му дню. Хотя эти обработки все еще обеспечивают некоторый уровень сохранения по сравнению с необработанным образцом, их эффективность омрачается наноэмульгированными вариантами. ФЦТ показал относительно лучший контроль по сравнению с другими, с конечным pH 5,93, что указывает на него как на лучший вариант среди свободных форм для контроля pH с течением времени. Необработанный образец показал наивысшее увеличение pH, поднявшись с 5,68 до 6,41, что подчеркивает эффективность обеих формулировок ЭМ.

Предыдущие исследования также показали, что обработки НЭ позволяют контролировать изменение pH в мясе в течение времени хранения (A. K. Das et al., 2020; Karthik et al., 2017; Dghais et al., 2023). Снижение содержания кислорода и перенос энергии являются основными причинами, объясняющими эту эффективность в отношении предотвращения повреждения мясных продуктов (Ujilestari et al., 2023).

3.5.2 Перекисное окисление липидов

На Рисунке 4 графически представлены результаты анализа ТБАРС.

РИСУНОК 4 Графики средних значений ТБАРС в зависимости от дня хранения мяса свиной вырезки, покрытого НЭКВ, НЭКА, НЭЦТ, НЭЭГ, ФКВ, ФКА, ФЦТ и свободными производными ЭМ, а также необработанного мяса свиной вырезки.

Результаты ТБАРС показали, что НЭ обладают более высокими способностями контролировать перекисное окисление липидов в мясе свиной вырезки по сравнению со свободными производными ЭМ в течение 9-дневного исследуемого периода хранения. Среди обработок НЭ, НЭКВ продемонстрировала заметную способность контролировать увеличение перекисного окисления липидов, начиная с 0,219 и увеличиваясь до 0,882 мг МДА/кг мяса к 9-му дню. Этот результат предполагает, что НЭКВ эффективно снижает скорость роста перекисного окисления липидов в мясе по сравнению с другими обработками. Аналогично, НЭЭГ демонстрирует замечательные показатели (p < 0,05) с конечным значением ТБАРС ниже 1,00, что указывает на ее антиоксидантные свойства (см. Дополнительные таблицы S8–S10).

На 3-й день НЭКВ показала статистически значимые различия между ФЦТ и необработанной обработкой, в то время как НЭЭГ показала значимое различие с необработанной обработкой (см. Дополнительную таблицу S7). В частности, НЭКВ показала значимое различие между НЭЭГ, свободными производными ЭМ и необработанными образцами. С другой стороны, формулировки свободных производных ЭМ демонстрируют менее эффективный контроль над перекисным окислением липидов, но их вклад все еще статистически значим по сравнению с необработанным образцом (p < 0,05). Этот результат подтверждает, что ЭМ могут играть ключевую роль в контроле перекисного окисления липидов. Более подробно, ФКА и ФЦТ продемонстрировали самые высокие значения ТБАРС к 9-му дню: 1,087 и 1,068 мг МДА/кг мяса соответственно. Эти значения значительно выше, чем те, которые наблюдались для обработок НЭ, что подчеркивает превосходную антиоксидантную эффективность НЭ в защите мяса свиной вырезки от перекисного окисления липидов. Необработанный контрольный образец испытывает самую высокую скорость перекисного окисления липидов, достигая значения ТБАРС 1,204, что дополнительно подчеркивает защитную роль как наноформулировок, так и обработок свободными производными ЭМ.

Перекисное окисление липидов относится к естественному развивающемуся явлению в мясе, которое возникает главным образом из-за воздействия кислорода на ненасыщенные жирные кислоты, что может вызвать ухудшение качества мяса (Domínguez et al., 2019). Факторы, влияющие на скорость роста значений ТБАРС, могут быть эндогенными, такими как прооксиданты, известные своей способностью ускорять эволюцию этого явления, степень ненасыщенности жирных кислот, и/или экзогенными факторами, такими как воздействие света, температура и условия хранения, которые способствуют ускорению этого процесса (D. Wang et al., 2023). Различные антиоксиданты, как натуральные, так и синтетические, были изучены на предмет их способности контролировать скорость перекисного окисления липидов путем нейтрализации свободных радикалов. Предыдущие исследования сообщали о повышенной эффективности цитрусовых НЭ в отношении ингибирования перекисного окисления липидов во время сохранения качества мяса с течением времени (Sakanaka et al., 2005; Uçar, 2020; Lakshmayya et al., 2023; Medeleanu et al., 2023; Ujilestari et al., 2023) в своем исследовании подтвердили, что казеин демонстрировал высокую антиоксидантную активность против перекисного окисления липидов в гомогенатах говяжьего фарша.

3.5.3 Анализ колориметрии Lab*

Значения колориметрического анализа Lab* мяса свиной вырезки в течение 9-дневного периода хранения, покрытого НЭ, свободными производными ЭМ и необработанного, перечислены в Таблице 6. Как видно, обработки наноэмульсиями позволили лучше контролировать изменение цветовых параметров мяса по сравнению с обработками свободными ЭМ, а также с необработанной обработкой. Этот результат демонстрирует, что НЭ оказывают мягкое воздействие на цвет свинины, который является одной из основных характеристик качества свинины. Предыдущее исследование сообщило, что цвет мяса становится коричневым из-за присутствия метмиоглобина (Hernández et al., 2016).

ТАБЛИЦА 6 Колориметрический анализ Lab* мяса свиной вырезки с течением времени, покрытого НЭ и свободными производными ЭМ

Средние значения в столбце для L*a*b*, отмеченные одинаковой буквой (A-C), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок.

Средние значения в столбце для L*a*b*, отмеченные одинаковой буквой (a-f), не являются значительно различными на уровне p < 0,05 согласно попарному сравнению обработок.

Начнем со значения L* (см. Таблицу 6), которое представляет светлоту и, как сообщалось, связано с изменениями в химическом состоянии миоглобина (Jafarinia et al., 2022). Как показано в Таблице 6, на значение L* значительно меньше повлияли НЭЭГ, НЭЦТ и НЭКА, чем обработки ФКА и ФКВ в течение исследуемого периода. Значение L* для НЭКВ быстро увеличилось на 3-й день до 55,12 с почти 53 в день 0, а затем следовало постепенной нисходящей тенденции до 51,43 к концу исследуемого периода. Несмотря на тот факт, что начальное значение L* для НЭКА определено как 60,61, что значительно выше, чем для НЭЦТ и НЭЭГ, оно испытало быстрое падение к концу периода исследования до 53,66, что означает наивысшее значение НЭ для 9-го дня. Хотя обработки свободными ЭМ, такие как ФКВ, ФЦТ и ФЭГ, в день 0 имели значительно более высокие значения L* по сравнению с наноформуляциями, значения упали до более низких уровней, чем у их НЭ, отражая прямое воздействие на качество мяса. В то же время значения a* (см. Таблицу 6) для образцов мяса со свободным маслом испытали статистически значимое (p < 0,05) падение по сравнению с наноформулированными и необработанными образцами мяса до конца исследуемого периода, но на 3-й день значения увеличились из-за замедления окисления миоглобина под действием ЭМ (Zhang et al., 2016). Действительно, наноформулированные масла позволили более эффективно поддерживать снижение значения, чем их свободные формы. Кроме того, значения b* для обработок свободными ЭМ выросли до значительно более высоких уровней, чем для НЭ. В частности, свободные масла значительно (p < 0,05) повлияли на мясо по сравнению с НЭ и необработанными образцами к девятому дню хранения. В целом, НЭ демонстрирует, что значительных изменений не было замечено между обработками НЭ и необработанным мясом свиной вырезки. Результаты превращают казеинатные НЭ в перспективный вариант для продления срока хранения мяса, мягко воздействуя на его цвет.

Результаты этого исследования соответствуют соответствующим исследованиям, которые указывают на то, что ЭМ способны более эффективно контролировать скорость обесцвечивания во время хранения (Ghaderi-Ghahfarokhi et al., 2017; Zaharioudakis et al., 2023). Влияние ЭМ на цвет мяса объясняется их способностью снижать окисление миоглобина и липидов (Semenova et al., 2019).

3.6 Анализ общей численности микроорганизмов (ОЧМ)

На Рисунке 5 средние значения ОЧМ мяса свиной вырезки, покрытого НЭ и свободными производными ЭМ, представлены графически в зависимости от дней хранения для сравнения.

РИСУНОК 5 Рост общих мезофильных бактерий (log КОЕ/г^-1) в образцах свиной вырезки, покрытых НЭ и свободными производными ЭМ, в течение 9 дней хранения при 4°C

Результаты ОЧМ для мяса свиной вырезки (см. Рисунок 5) показывают, что НЭ позволили более эффективно контролировать рост микробных показателей по сравнению со свободными производными ЭМ (см. Рисунок 5 и Дополнительные таблицы S11–S22).

Для начала, обработка НЭКВ продемонстрировала самую высокую антимикробную эффективность из-за способности нанокапсулированного КВ, который показал небольшое увеличение до 4,29 log КОЕ/г^-1 за исследуемый период. На 3-й день необработанный образец свинины имеет более высокое значение ОЧМ, чем нижний предел приемлемости, который составляет шесть log КОЕ/г^-1 (Zhang et al., 2017). На 6-й день образцы, покрытые свободными ЭМ, за исключением образца ФКВ, превысили предел приемлемости 6 log, в то время как на 9-й день все образцы свинины, покрытые НЭ, имеют значения ОЧМ ниже нижнего предела приемлемости. Другими словами, очевидно, что образцы свинины, покрытые свободными производными ЭМ, позволяют продлить срок хранения мяса свиной вырезки на 3 дня по сравнению с необработанными образцами свинины, в то время как образцы свинины, покрытые съедобными НЭ, достигли 6-дневного продления срока хранения мяса свиной вырезки по сравнению с необработанным образцом свинины и 3-дневного продления срока хранения по сравнению с образцами свинины, покрытыми свободными производными ЭМ.

Предыдущее исследование сообщило, что использование добавления ЭМ в колбасы увеличило срок хранения до 18 дней в отношении мезофильных показателей (Ajourloo et al., 2021). Более того Skandamis & Nychas, (2001) сообщили, что во время аэробного хранения рубленого мяса ОЧМ достигла самых высоких уровней в течение 6 дней, при этом *Pseudomonas* spp. была доминирующим микроорганизмом, а срок хранения был продлен на 5 и 12 дней. ЭМ душицы влияли на микробные показатели, снижая скорость роста и порчу.

Другое исследование изучило влияние ЭМ тимьяна и душицы вместе с модифицированной атмосферной упаковкой на срок хранения свежего мяса ягненка при хранении при 4°C. Они обнаружили, что масло тимьяна и MAP заметно продлевают сохранность, приводя к снижению микробных показателей до 2,8 log КОЕ/г на 9-й день. Их результаты показали срок хранения 7 дней для образцов в воздушной упаковке, 9–10 дней для образцов, содержащих 0,1% TEO, и 21–22 дня для образцов в MAP-упаковке (Karabagias et al., 2011).

Что касается НЭ, исследование, проведенное Ameur et al. (2022), было сосредоточено на сроке хранения морепродуктов с точки зрения роста мезофильных бактерий. Их исследование продемонстрировало, что НЭ на основе виноградных косточек и корицы оказались значительно более эффективными против общих показателей мезофильных и психрофильных бактерий в филе кефали, что предполагает потенциал этих НЭ для предотвращения порчи.

Наконец, наше предыдущее исследование оценило эффективность формулировок КВ в ингибировании роста мезофильных бактерий в рубленом мясе в течение 9-дневного периода хранения при 4°C. Результаты показали, что микроэмульсии и НЭ КВ ингибировали рост мезофильных бактерий на 3 дня. Образцы без покрытия показали значительное увеличение уровня мезофильных бактерий, в то время как все обработки на основе КВ поддерживали рост в допустимых пределах. Покрытие из НЭ контролировало микробную пролиферацию более эффективно, чем свободный КВ, что привело к снижению на один log и 1,2 log на 6-й и 9-й дни (Zaharioudakis et al., 2023).

3.7 Сенсорный анализ

Результаты сенсорного анализа иллюстрированы на Рисунке 6 для сравнения. Изначально все образцы, независимо от обработки, были оптимально оценены с баллом 5,00 по таким параметрам, как внешний вид, запах, цвет, текстура и общая приемлемость, что установило единый ориентир для качества свежего мяса.

РИСУНОК 6 Сенсорный анализ (А) Цвета, (B) Внешнего вида, (C) Текстуры, (D) Запаха в течение 9-дневного хранения при 4°C образцов мяса свиной вырезки, покрытых НЭ и свободными производными ЭМ

Хорошо документировано, что сенсорные свойства, включая текстуру, внешний вид, цвет и запах, являются наиболее критическими факторами, когда потребители проявляют свое предпочтение при покупке пищевого продукта (Giannakas et al., 2023). Ухудшение запаха связано с различными соединениями, которые обеспечивают рост различных микроорганизмов, включая диметилсульфид/дисульфид, источником которого является появление P. spp., или диацетил и 3-метилбутанол, которые генерируются гомоферментативными LAB, Enterobacteriaceae или Brochothrix thermosphacta (Hematizad et al., 2021).

По прошествии периода хранения обработки наноформуляциями показали статистически значимые баллы в течение 9 дней, при этом НЭКВ и НЭКА, в частности, продемонстрировали свою способность замедлять ухудшение качеств мяса. К 6-му и 9-му дню балл обработок нанокапсулированными ЭМ был выше порога приемлемости 3,5. Несмотря на то, что обработки свободными маслами показали значительно более низкие баллы, чем обработки НЭ, они все еще представляют собой необходимую альтернативу, поскольку они, по-видимому, имеют статистически значимые результаты против необработанных образцов (p < 0,05), продлевая порог приемлемости 3,5 до 6 дней (см. Дополнительную таблицу S17). Среди НЭ, НЭ на основе ЦТ показала статистически более низкий балл с точки зрения внешнего вида и текстуры, в то время как в случае НЭКА цвет показал значительно более низкий балл, чем НЭ КВ.

В целом, результаты сенсорного анализа выявили замечательное превосходство обработок НЭ в сохранении качества мяса по сравнению с обработками свободными производными ЭМ. НЭКВ и НЭКА представляются наиболее эффективными обработками для контроля ухудшения основных сенсорных характеристик из-за их способности контролировать микробный рост и мягкого воздействия на основные органолептические характеристики.

Как показано в разделе результатов выше, была достигнута разработка новых съедобных НЭ на основе производных ЭМ, таких как КВ, КА, ЦТ и ЭГ, с использованием КЗН и ЛЦН в качестве биоповерхностно-активного вещества и биокоповерхностно-активного вещества соответственно. Физико-химическая характеристика таких новых съедобных НЭ с помощью измерений DLS и изображений ПЭМ показала распределение наночастиц в диапазоне 20–40 нм, в то время как измерения дзета-потенциала показали, что такие полученные НЭ физико-химически стабильны. Все НЭ показали значительно более высокую антиоксидантную активность и антибактериальную активность, чем свободные производные ЭМ, как было показано измерениями антиоксидантной активности обоими методами DPPH и ATBS и антибактериальными экспериментами МИК и зоны диффузии соответственно. Более высокая антиоксидантная и антибактериальная активность всех НЭ по сравнению со свободными производными ЭМ была отражена в скорости перекисного окисления липидов и роста общих мезофильных бактерий для свежего мяса свиной вырезки, покрытого всеми съедобными НЭ. Таким образом, все образцы свежего мяса свиной вырезки, покрытые съедобными НЭ, показали значительно более низкие скорости увеличения перекисного окисления липидов по сравнению с образцами свежего мяса свиной вырезки, покрытыми свободными производными ЭМ, и необработанным образцом свежего мяса свиной вырезки. Более того, как было показано результатами ОЧМ, свободные производные ЭМ позволили продлить срок хранения мяса свиной вырезки на 3 дня по сравнению с необработанным образцом свинины, в то время как образцы свинины, покрытые съедобными НЭ, позволили продлить срок хранения мяса свиной вырезки на 6 дней по сравнению с необработанным образцом и на 3 дня по сравнению с образцами, покрытыми свободными производными ЭМ. Кроме того, необходимо учитывать, что, как было выявлено с помощью колориметрического анализа Lab*, а также сенсорного анализа, такие съедобные НЭ на основе КЗН/ЛЦН позволили сохранить текстуру, внешний вид и цвет мяса свиной вырезки в более приемлемых пределах по сравнению с соответствующими характеристиками мяса свиной вырезки, покрытого свободными производными ЭМ. Результаты, сообщенные здесь, аналогичны недавно опубликованным (Sun et al., 2021; Wang et al., 2022). Wang et al. (2022) обрабатывали свинину НЭ на основе хитозана с тимолом и маслом тимьяна. По сравнению с контрольной группой, группы с обработкой ингибировали перекисное окисление липидов и микробный рост в свинине и значительно продлили срок хранения свежей свинины (Wang et al., 2022). Sun et al. (2021) также приготовили съедобные покрытия из НЭ на основе хитозана для свиных котлет, загруженные эфирным маслом фенхеля/коричным альдегидом, и показали, что качество контрольных свиных котлет постепенно ухудшалось во время хранения и полностью испортилось на шестой день (Sun et al., 2021). Напротив, образцы, покрытые НЭ, имели самые низкие значения ОЧМ, включая количество плесени и дрожжей, значение ТБАРС и содержание летучего азота оснований (TVB-N) (Sun et al., 2021). Исследование пришло к выводу, что покрытие из НЭ сохраняло влажное состояние, вкус и текстуру образцов и продлевало срок хранения с 6 дней до 10 дней (Sun et al., 2021). В целом, текущее исследование заключает, что такие новые съедобные НЭ на основе КЗН/ЛЦН являются перспективной технологией, которая может быть использована в качестве съедобных активных покрытий в мясной пищевой промышленности. Используя общеизвестную поговорку, что картинка стоит тысячи слов, мы проиллюстрировали наиболее важные результаты этого исследования на следующем Рисунке 7.

РИСУНОК 7 Схематическое представление основных результатов текущего исследования

В этом исследовании были изучены разработка, характеристика и применение съедобных НЭ на основе КЗН/ЛЦН с инкапсулированными КВ, КА, ЦТ и ЭГ в качестве масляной фазы. Измерения DLS, а также изображения ПЭМ показали среднее распределение размера частиц 20–40 нм для всех полученных НЭ, в то время как результаты дзета-потенциала свидетельствуют об их физико-химической стабильности. НЭ были оценены на предмет их способностей к сохранению мяса свиной вырезки от порчи в течение 9-дневного периода хранения при температуре 4°C ± 1°C по сравнению со свободными производными ЭМ. В целом НЭ проявили превосходные эффекты на мясо, особенно те, которые содержали КВ и ЭГ. Наноформулированные ЭМ имели статистически значимое преимущество перед свободными формами производных ЭМ из-за нанокапсулированной и контролируемой биологической активности. Рассчитанные значения EC50 как с помощью метода DPPH, так и ABTS выявили, что НЭ требовалось по крайней мере в 5 раз меньшее количество производных ЭМ для ингибирования 50% радикалов по сравнению со свободными производными ЭМ. Результаты антибактериальных тестов, включая методы МИК и агаровой диффузии, продемонстрировали более высокую антибактериальную активность НЭ против E. coli и L. monocytogenes по сравнению со свободными производными ЭМ из-за повышенной растворимости НЭ, контролируемого высвобождения их биоактивных соединений и их способности разрушать клеточную мембрану бактерий. Когда НЭ были применены в качестве активных съедобных покрытий для мяса свиной вырезки, им удалось более эффективно контролировать изменение уровня pH по сравнению с образцами мяса свиной вырезки, покрытыми свободными производными ЭМ. Это показатель того, что НЭ позволяют контролировать микробный рост. В то же время, в отношении рассчитанных значений ТБАРС, НЭ продемонстрировали на 30% более высокую эффективность по сравнению с необработанными образцами свинины и на 12% более высокую эффективность по сравнению с образцами свинины, покрытыми производными ЭМ. Этот результат указывает на повышенную антиоксидантную эффективность НЭ. Что касается роста мезофильных бактерий, НЭ проявили превосходную антимикробную эффективность на покрытом мясе свиной вырезки, замедляя бактериальную порчу, поддерживая микробную популяцию ниже нижнего предела приемлемости в шесть log КОЕ/г^-1 в течение 9 дней хранения. С микробиологической точки зрения, НЭ позволяют продлить срок хранения мяса свиной вырезки на 6 дней по сравнению с необработанным мясом свиной вырезки и на 3 дня по сравнению с мясом свиной вырезки, покрытым свободными производными ЭМ. Что касается значений колориметрии Lab*, НЭ не только не изменили значительно цвет покрытой свиной вырезки, но и позволили противодействовать обесцвечиванию покрытого мяса свиной вырезки. В целом, это исследование выявило все преимущества НЭ с использованием широкого спектра методов для подтверждения их свойств. НЭ на основе КЗН/ЛЦН, по-видимому, способны производить стабильные НЭ и даже повышать их антиоксидантную/антибактериальную эффективность в мясных пищевых продуктах. Перспективы этого исследования включают (1) разработку и характеристику НЭ на основе КЗН/ЛЦН с инкапсулированными смесями КВ-КА и ЭГ-КА для изучения синергетического эффекта между инкапсулированными производными ЭМ в сохранении продуктов питания и (2) разработку, характеристику и применение в сохранении продуктов питания новых наногелей с инкапсулированными такими производными ЭМ.

Дополнительный материал к этой статье можно найти онлайн по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frfst.2024.1400224/full#supplementary-material

1.    Adams T. B., Cohen S. M., Doull J., Feron V. J., Goodman J. I., Marnett L. J., et al. (2004). The FEMA GRAS assessment of cinnamyl derivatives used as flavor ingredients. Food Chem. Toxicol. 42(2), 157–185. doi: 10.1016/j.fct.2003.08.021. CrossRef. Google Scholar.

2.    Ajourloo M., Khanjari A., Misaghi A., Akhondzadeh Basti A., Kamkar A., Yadegar F., et al. (2021). Combined effects of Ziziphora clinopodioides essential oil and lysozyme to extend shelf life and control Listeria monocytogenes in Balkan-style fresh sausage. Food Sci. Nutr. 9, 1665–1675. doi: 10.1002/fsn3.2141. CrossRef. Google Scholar.

3.    Ameur A., Bensid A., Ozogul F., Ucar Y., Durmus M., Kulawik P., et al. (2022). Application of oil-in-water nanoemulsions based on grape and cinnamon essential oils for shelf-life extension of chilled flathead mullet fillets. J. Sci. Food Agric. 102, 105–112. doi: 10.1002/jsfa.11336. CrossRef. Google Scholar.

4.    Badr M. M., Badawy M. E. I., Taktak N. E. M. (2022). Preparation, characterization, and antimicrobial activity of cinnamon essential oil and cinnamaldehyde nanoemulsions. J. Essent. Oil Res. 34, 544–558. doi: 10.1080/10412905.2022.2107100. CrossRef. Google Scholar.

5.    Barradas T. N., de Holanda e Silva K. G. (2021). Nanoemulsions of essential oils to improve solubility, stability and permeability: a review. Environ. Chem. Lett. 19, 1153–1171. doi: 10.1007/s10311-020-01142-2. CrossRef. Google Scholar.

6.    Baschieri A., Ajvazi M. D., Tonfack J. L. F., Valgimigli L., Amorati R. (2017). Explaining the antioxidant activity of some common non-phenolic components of essential oils. Food Chem. 232, 656–663. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.04.036. CrossRef. Google Scholar.

7.    Budiati T., Wibisono Y., Pambayun R. A., Fahrezy M. F., Ariyani R., Kurniawati E., et al. (2020). Inhibition of Listeria monocytogenes by natural antimicrobial. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 411, 012042. doi: 10.1088/1755-1315/411/1/012042. CrossRef. Google Scholar.

8.    Cao J., Liu H., Wang Y., He X., Jiang H., Yao J., et al. (2021). Antimicrobial and antivirulence efficacies of citral against foodborne pathogen Vibrio parahaemolyticus RIMD2210633. Food control. 120, 107507. doi: 10.1016/j.foodcont.2020.107507. CrossRef. Google Scholar.

9.    Cohen S. M., Eisenbrand G., Fukushima S., Gooderham N. J., Peter Guengerich F., Hecht S. S., et al. (2021). FEMA GRAS assessment of natural flavor complexes: origanum oil, thyme oil and related phenol derivative-containing flavoring ingredients. Food Chem. Toxicol. 155 (September), 112378. doi: 10.1016/j.fct.2021.112378. CrossRef. Google Scholar.

10. Das A. K., Nanda P. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R., Biswas S., McClements D. J. (2020). Application of nanoemulsion-based approaches for improving the quality and safety of muscle foods: a comprehensive review. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 19, 2677–2700. doi: 10.1111/1541-4337.12604. CrossRef. Google Scholar.

11. Das S., Chaudhari A. K., Singh V. K., Dwivedy A. K., Dubey N. K. (2023). Angelica archangelica essential oil loaded chitosan nanoemulsion as edible coating for preservation of table grape fruit against Botrytis cinerea contamination and storage quality deterioration. Postharvest Biol. Technol. 205, 112482. doi: 10.1016/j.postharvbio.2023.112482. CrossRef. Google Scholar.

12. Dghais S., Ben Jemaa M., Chouchen M., Jallouli S., Ksouri R., Falleh H. (2023). Nano-emulsification of cinnamon and curcuma essential oils for the quality improvement of minced meat beef. Foods 12, 235. doi: 10.3390/foods12020235. CrossRef. Google Scholar.

13. Domínguez R., Pateiro M., Gagaoua M., Barba F. J., Zhang W., Lorenzo J. M. (2019). A comprehensive review on lipid oxidation in meat and meat products. Antioxidants 8, 429. doi: 10.3390/antiox8100429. CrossRef. Google Scholar.

14. Doulgeraki A. I., Ercolini D., Villani F., Nychas G.-J. E. (2012). Spoilage microbiota associated to the storage of raw meat in different conditions. Int. J. Food Microbiol. 157, 130–141. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2012.05.020. CrossRef. Google Scholar.

15. Feng X., Feng K., Zheng Q., Tan W., Zhong W., Liao C., et al. (2022). Preparation and characterization of geraniol nanoemulsions and its antibacterial activity. Front. Microbiol. 13, 1080300. doi: 10.3389/fmicb.2022.1080300. CrossRef. Google Scholar.

16. Feng X., Feng K., Zheng Q., Tan W., Zhong W., Liao C., et al. (2022). Preparation and characterization of geraniol nanoemulsions and its antibacterial activity. Front. Microbiol. 13 (November), 1080300. doi: 10.3389/fmicb.2022.1080300. CrossRef. Google Scholar.

17. Floegel A., Kim D.-Ok., Chung S.-J., Koo S. I., Chun O. K. (2011). Comparison of ABTS/DPPH assays to measure antioxidant capacity in popular antioxidant-rich US foods. J. Food Compos. Analysis 24(7), 1043–1048. doi: 10.1016/j.jfca.2011.01.008. CrossRef. Google Scholar.

18. Gago C. M. L., Artiga-Artigas M., Antunes M. D. C., Faleiro M. L., Miguel M. G., Martín-Belloso O. (2019). Effectiveness of nanoemulsions of clove and lemongrass essential oils and their major components against Escherichia coli and Botrytis cinerea. J. Food Sci. Technol. 56, 2721–2736. doi: 10.1007/s13197-019-03762-1. CrossRef. Google Scholar.

19. Gao S., Liu G., Li J., Chen J., Li L., Li Z., et al. (2020). Antimicrobial activity of lemongrass essential oil (cymbopogon flexuosus) and its active component citral against dual-species biofilms of Staphylococcus aureus and Candida species. Front. Cell Infect. Microbiol. 10, 603858. doi: 10.3389/fcimb.2020.603858. CrossRef. Google Scholar.

20. Ghaderi-Ghahfarokhi M., Barzegar M., Sahari M. A., Ahmadi Gavlighi H., Gardini F. (2017). Chitosan-cinnamon essential oil nano-formulation: application as a novel additive for controlled release and shelf life extension of beef patties. Int. J. Biol. Macromol. 102, 19–28. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.04.002. CrossRef. Google Scholar.

21. Giannakas A. E., Karabagias V. K., Moschovas D., Leontiou A., Karabagias I. K., Georgopoulos S., et al. (2023). Thymol@activated carbon nanohybrid for low-density polyethylene-based active packaging films for pork fillets' shelf-life extension. Foods 12, 2590. doi: 10.3390/foods12132590. CrossRef. Google Scholar.

22. Goñi M. L., Gañán N. A., Strumia M. C., Martini R. E. (2016). Eugenol-loaded LLDPE films with antioxidant activity by supercritical carbon dioxide impregnation. J. Supercrit. Fluids 111, 28–35. doi: 10.1016/j.supflu.2016.01.012. CrossRef. Google Scholar.

23. Gooderham N. J., Cohen S. M., Eisenbrand G., Fukushima S., Peter Guengerich F., Hecht S. S., et al. (2020). FEMA GRAS assessment of natural flavor complexes: clove, cinnamon leaf and west Indian bay leaf-derived flavoring ingredients. Food Chem. Toxicol. 145 (November), 111585. doi: 10.1016/j.fct.2020.111585. CrossRef. Google Scholar.

24. Gutiérrez-Pacheco M. M., Torres-Moreno H., Flores-Lopez M. L., Velázquez Guadarrama N., Ayala-Zavala J. F., Ortega-Ramírez L. A., et al. (2023). Mechanisms and applications of citral's antimicrobial properties in food preservation and pharmaceuticals formulations. Antibiot. (Basel) 12, 1608. doi: 10.3390/antibiotics12111608. CrossRef. Google Scholar.

25. Hasani-Javanmardi M., Fallah A. A., Abbasvali M. (2021). Effect of safflower oil nanoemulsion and cumin essential oil combined with oxygen absorber packaging on the quality and shelf-life of refrigerated lamb loins. LWT 147, 111557. doi: 10.1016/j.lwt.2021.111557. CrossRef. Google Scholar.

26. Hematizad I., Khanjari A., Basti A. A., Karabagias I. K., Noori N., Ghadami F., et al. (2021). In vitro antibacterial activity of gelatin-nanochitosan films incorporated with Zataria multiflora Boiss essential oil and its influence on microbial, chemical, and sensorial properties of chicken breast meat during refrigerated storage. Food Packag. Shelf Life 30, 100751. doi: 10.1016/j.fpsl.2021.100751. CrossRef. Google Scholar.

27. Hernández B., Sáenz C., Alberdi C., Diñeiro J. M. (2016). CIELAB color coordinates versus relative proportions of myoglobin redox forms in the description of fresh meat appearance. J. Food Sci. Technol. 53, 4159–4167. doi: 10.1007/s13197-016-2394-6. CrossRef. Google Scholar.

28. Jafarinia S., Fallah A. A., Dehkordi S. H. (2022). Effect of virgin olive oil nanoemulsion combined with ajowan (Carum copticum) essential oil on the quality of lamb loins stored under chilled condition. Food Sci. Hum. Wellness 11, 904–913. doi: 10.1016/j.fshw.2022.03.013. CrossRef. Google Scholar.

29. Janisch S., Krischek C., Wicke M. (2011). Color values and other meat quality characteristics of breast muscles collected from 3 broiler genetic lines slaughtered at 2 ages. Poult. Sci. 90, 1774–1781. doi: 10.3382/ps.2010-01073. CrossRef. Google Scholar.

30. Jiménez M., Domínguez J. A., Pascual-Pineda L. A., Azuara E., Beristain C. I. (2018). Elaboration and characterization of O/W cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) and black pepper (Piper nigrum) emulsions. Food Hydrocoll. 77, 902–910. doi: 10.1016/j.foodhyd.2017.11.037. CrossRef. Google Scholar.

31. Karabagias I., Badeka A., Kontominas M. G. (2011). Shelf life extension of lamb meat using thyme or oregano essential oils and modified atmosphere packaging. Meat Sci. 88, 109–116. doi: 10.1016/j.meatsci.2010.12.010. CrossRef. Google Scholar.

32. Karthik P., Ezhilarasi P. N., Anandharamakrishnan C. (2017). Challenges associated in stability of food grade nanoemulsions. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 57, 1435–1450. doi: 10.1080/10408398.2015.1006767. CrossRef. Google Scholar.

33. Lakshmayya N. S. V., Mishra A. K., Mohanta Y. K., Panda J., Naik B., Mishra B., et al. (2023). Essential oils-based nano-emulsion system for food safety and preservation: current status and future prospects. Biocatal. Agric. Biotechnol. 53, 102897. doi: 10.1016/j.bcab.2023.102897. CrossRef. Google Scholar.

34. Lazaridis D. G., Karabagias V. K., Karabagias I. K., Andritsos N. D., Giannakas A. E. (2024). Physicochemical and phytochemical characterization of green coffee, cinnamon clove, and nutmeg EEGO, and aroma evaluation of the raw powders. Eur. Food Res. Technol. 250, 83–96. doi: 10.1007/s00217-023-04367-x. CrossRef. Google Scholar.

35. Liao W., Gharsallaoui A., Dumas E., Ghnimi S., Elaissari A. (2021). Effect of carrier oil on the properties of sodium caseinate stabilized O/W nanoemulsions containing Trans-cinnamaldehyde. LWT 146, 111655. doi: 10.1016/j.lwt.2021.111655. CrossRef. Google Scholar.

36. Liu T., Gao Z., Zhong W., Fu F., Li G., Guo J., et al. (2022). Preparation, characterization, and antioxidant activity of nanoemulsions incorporating lemon essential oil. Antioxidants 11(4), 650. doi: 10.3390/antiox11040650. CrossRef. Google Scholar.

37. Liu T., Liu L. (2020). Fabrication and characterization of chitosan nanoemulsions loading thymol or thyme essential oil for the preservation of refrigerated pork. Int. J. Biol. Macromol. 162, 1509–1515. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.207. CrossRef. Google Scholar.

38. Lu W.-C., Huang D.-W., Wang C.-C. R., Yeh C.-H., Tsai J.-C., Huang Y.-T., et al. (2018). Preparation, characterization, and antimicrobial activity of nanoemulsions incorporating citral essential oil. J. Food Drug Analysis 26, 82–89. doi: 10.1016/j.jfda.2016.12.018. CrossRef. Google Scholar.

39. Magi G., Marini E., Facinelli B. (2015). Antimicrobial activity of essential oils and carvacrol, and synergy of carvacrol and erythromycin, against clinical, erythromycin-resistant group A streptococci. Front. Microbiol. 6 (March), 165. doi: 10.3389/fmicb.2015.00165. CrossRef. Google Scholar.

40. Medeleanu M. L., Fărcaș A. C., Coman C., Leopold L., Diaconeasa Z., Socaci S. A. (2023). Citrus essential oils -- based nano-emulsions: functional properties and potential applications. Food Chem. X 20, 100960. doi: 10.1016/j.fochx.2023.100960. CrossRef. Google Scholar.

41. Mehta S. K., Gowder S. J. T., Mehta S. K., Gowder S. J. T. (2015). "Members of antioxidant machinery and their functions," in Basic principles and clinical significance of oxidative stress (London, UK: IntechOpen). doi: 10.5772/61884. CrossRef. Google Scholar.

42. Nagaraju P. G., Sengupta P., Chicgovinda P. P., Rao P. J. (2021b). Nanoencapsulation of clove oil and study of physicochemical properties, cytotoxic, hemolytic, and antioxidant activities. J. Food Process Eng. 44, e13645. doi: 10.1111/jfpe.13645. CrossRef. Google Scholar.

43. Nagaraju P. G. P. S., Dubey T., Chinnathambi S. C. P. P., Rao P. J., C G P. P. (2021a). Influence of sodium caseinate, maltodextrin, pectin and their Maillard conjugate on the stability, in vitro release, anti-oxidant property and cell viability of eugenol-olive oil nanoemulsions. Int. J. Biol. Macromol. 183, 158–170. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.04.122. CrossRef. Google Scholar.

44. Negi A., Kesari K. K. (2022). Chitosan nanoparticle encapsulation of antibacterial essential oils. Micromachines 13, 1265. doi: 10.3390/mi13081265. CrossRef. Google Scholar.

45. Pan K., Chen H., Davidson P. M., Zhong Q. (2014). Thymol nanoencapsulated by sodium caseinate: physical and antilisterial properties. J. Agric. Food Chem. 62, 1649–1657. doi: 10.1021/jf4055402. CrossRef. Google Scholar.

46. Peng S., Zhou L., Cai Q., Zou L., Liu C., Liu W., et al. (2020). Utilization of biopolymers to stabilize curcumin nanoparticles prepared by the pH-shift method: caseinate, whey protein, soy protein and gum Arabic. Food Hydrocoll. 107, 105963. doi: 10.1016/j.foodhyd.2020.105963. CrossRef. Google Scholar.

47. Perumal A. B., Li X., Su Z., He Y. (2021). Preparation and characterization of a novel green tea essential oil nanoemulsion and its antifungal mechanism of action against magnaporthae oryzae. Ultrason. Sonochemistry 76 (August), 105649. doi: 10.1016/j.ultsonch.2021.105649. CrossRef. Google Scholar.

48. Qureshi K. A., Mohammed S. A. A., Khan O., Ali H. M., El-Readi M. Z., Mohammed H. A. (2022). Cinnamaldehyde-based self-nanoemulsion (CA-SNEDDS) accelerates wound healing and exerts antimicrobial, antioxidant, and anti-inflammatory effects in rats' skin burn model. Molecules 27, 5225. doi: 10.3390/molecules27165225. CrossRef. Google Scholar.

49. Rao J., Chen B., McClements D. J. (2019). Improving the efficacy of essential oils as antimicrobials in foods: mechanisms of action. Annu. Rev. Food Sci. Technol. 10, 365–387. doi: 10.1146/annurev-food-032818-121727. CrossRef. Google Scholar.

50. Rezaei A., Fathi M., Jafari S. M. (2019). Nanoencapsulation of hydrophobic and low-soluble food bioactive compounds within different nanocarriers. Food Hydrocoll. 88, 146–162. doi: 10.1016/j.foodhyd.2018.10.003. CrossRef. Google Scholar.

51. Saddiq A. A., Khayyat S. A. (2010). Chemical and antimicrobial studies of monoterpene: citral. Pesticide Biochem. Physiology 98, 89–93. doi: 10.1016/j.pestbp.2010.05.004. CrossRef. Google Scholar.

52. Sakanaka S., Tachibana Y., Ishihara N., Juneja L. R. (2005). Antioxidant properties of casein calcium peptides and their effects on lipid oxidation in beef homogenates. J. Agric. Food Chem. 53, 464–468. doi: 10.1021/jf0487699. CrossRef. Google Scholar.

53. Semenova A. A., Nasonova V. V., Tunieva Е. K. (2019). The effect of essential oils on the color stability of minced meat. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 333, 012098. doi: 10.1088/1755-1315/333/1/012098. CrossRef. Google Scholar.

54. Shahidi F. (1990). The 2-thiobarbituric acid (TBA) methodology for the evaluation of warmed-over flavour and rancidity in meat products. Proc. 36th Int. Congr. Meat Sci. Technol. 3, 1008–1014. Google Scholar.

55. Silva-Angulo A. B., Zanini S. F., Rosenthal A., Rodrigo D., Klein G., Martínez A. (2015). Comparative study of the effects of citral on the growth and injury of Listeria innocua and Listeria monocytogenes cells. PLOS ONE 10, e0114026. doi: 10.1371/journal.pone.0114026. CrossRef. Google Scholar.

56. Skandamis P. N., Nychas G.-J. E. (2001). Effect of oregano essential oil on microbiological and physico‐chemical attributes of minced meat stored in air and modified atmospheres. J. Appl. Microbiol. 91, 1011–1022. doi: 10.1046/j.1365-2672.2001.01467.x. CrossRef. Google Scholar.

57. Somolinos M., García D., Condón S., Mackey B., Pagán R. (2010). Inactivation of Escherichia coli by citral. J. Appl. Microbiol. 108, 1928–1939. doi: 10.1111/j.1365-2672.2009.04597.x. CrossRef. Google Scholar.

58. Stratakos A. C., Grant I. R. (2018). Evaluation of the efficacy of multiple physical, biological and natural antimicrobial interventions for control of pathogenic Escherichia coli on beef. Food Microbiol. 76, 209–218. doi: 10.1016/j.fm.2018.05.011. CrossRef. Google Scholar.

59. Sun Y., Zhang M., Bhandari B., Bai B. (2021). Nanoemulsion-based edible coatings loaded with fennel essential oil/cinnamaldehyde: characterization, antimicrobial property and advantages in pork meat patties application. Food control. 127 (September), 108151. doi: 10.1016/j.foodcont.2021.108151. CrossRef. Google Scholar.

60. Tastan Ö., Ferrari G., Baysal T., Donsì F. (2016). Understanding the effect of formulation on functionality of modified chitosan films containing carvacrol nanoemulsions. Food Hydrocoll. 61, 756–771. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.06.036. CrossRef. Google Scholar.

61. Uçar Y. (2020). Antioxidant effect of nanoemulsions based on citrus peel essential oils: prevention of lipid oxidation in trout. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 122, 1900405. doi: 10.1002/ejlt.201900405. CrossRef. Google Scholar.

62. Ujilestari T., Febrisiantosa A., Sholikin M. M., Wahyuningsih R., Wahyono T. (2023). Nanoemulsion application in meat product and its functionality: review. J. Anim. Sci. Technol. 65, 275–292. doi: 10.5187/jast.2022.e120. CrossRef. Google Scholar.

63. Wang D., Xiao H., Lyu X., Chen H., Wei F. (2023). Lipid oxidation in food science and nutritional health: a comprehensive review. Oil Crop Sci. SI:Lipid Sci. Health 8, 35–44. doi: 10.1016/j.ocsci.2023.02.002. CrossRef. Google Scholar.

64. Wang L., Liu T., Liu L., Liu Y., Wu X. (2022). Impacts of chitosan nanoemulsions with thymol or thyme essential oil on volatile compounds and microbial diversity of refrigerated pork meat. Meat Sci. 185 (March), 108706. doi: 10.1016/j.meatsci.2021.108706. CrossRef. Google Scholar.

65. Wang X., Zhao Z. (2022). Improved encapsulation capacity of casein micelles with modified structure. J. Food Eng. 333, 111138. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2022.111138. CrossRef. Google Scholar.

66. Xu F., Shi Y., Li B., Liu C., Zhang Y., Zhong J. (2024). Characterization, stability and antioxidant activity of vanilla nano-emulsion and its complex essential oil. Foods 13(5), 801. doi: 10.3390/foods13050801. CrossRef. Google Scholar.

67. Xu J.-G., Liu T., Hu Q.-P., Cao X.-M. (2016). Chemical composition, antibacterial properties and mechanism of action of essential oil from clove buds against Staphylococcus aureus. Molecules 21, 1194. doi: 10.3390/molecules21091194. CrossRef. Google Scholar.

68. Zaharioudakis K., Kollia E., Leontiou A., Moschovas D., Karydis-Messinis A., Avgeropoulos A., et al. (2023). Carvacrol microemulsion vs. Nanoemulsion as novel pork minced meat active coatings. Nanomater. (Basel) 13, 3161. doi: 10.3390/nano13243161. CrossRef. Google Scholar.

69. Zhang J., Wang Y., Pan D.-D., Cao J.-X., Shao X.-F., Chen Y.-J., et al. (2016). Effect of black pepper essential oil on the quality of fresh pork during storage. Meat Sci. 117, 130–136. doi: 10.1016/j.meatsci.2016.03.002. CrossRef. Google Scholar.

70. Zhang Le, Liu A., Wang W., Ye R., Liu Y., Xiao J., et al. (2017). Characterisation of microemulsion nanofilms based on Tilapia fish skin gelatine and ZnO nanoparticles incorporated with ginger essential oil: meat packaging application. Int. J. Food Sci. Technol. 52(7), 1670–1679. doi: 10.1111/ijfs.13441. CrossRef. Google Scholar.

Zaharioudakis K, Salmas CE, Andritsos ND, Kollia E, Leontiou A, Karabagias VK, Karydis-Messinis A, Moschovas D, Zafeiropoulos NE, Avgeropoulos A, Proestos C and Giannakas AE (2024) Carvacrol, citral, eugenol and cinnamaldehyde casein based edible nanoemulsions as novel sustainable active coatings for fresh pork tenderloin meat preservation. Front. Food. Sci. Technol. 4:1400224. doi: 10.3389/frfst.2024.1400224

Перевод статьи «Carvacrol, citral, eugenol and cinnamaldehyde casein based edible nanoemulsions as novel sustainable active coatings for fresh pork tenderloin meat preservation» авторов Zaharioudakis K, Salmas CE, Andritsos ND, Kollia E, Leontiou A, Karabagias VK, Karydis-Messinis A, Moschovas D, Zafeiropoulos NE, Avgeropoulos A, Proestos C and Giannakas AE., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: magnific