Published March 2, 2023 | Version v1
Publication Open

Thymol-Loaded Polymeric Nanoparticles Improve the Postharvest Microbiological Safety of Blueberries

Creators

  • 1. Universiti Sains Malaysia
  • 2. University of Kuala Lumpur
  • 3. Universiti Teknologi Petronas

Description

Research background. The presence of Yersinia enterocolitica on raw food products raises the concern of yersiniosis as most of the berries are consumed raw. This is a challenging issue from the food safety aspect since it could increase the occurrence of foodborne diseases among humans. Thus, it is crucial to implement an effective sanitation before the packaging. Experimental approach. This study aims to synthesize and characterize thymol-loaded polyvinyl alcohol (Thy/PVA) nanoparticles as a sanitizer for postharvest treatment of blueberries. Thy/PVA nanoparticles were characterized by spectroscopic and microscopic approaches, prior to the analyses of antimicrobial properties. Results and conclusions. The diameter size of the nanoparticles was on average 84.7 nm, with a surface charge of −11.73 mV. Based on Fourier transform infrared (FTIR) measurement, the Thy/PVA nanoparticles notably shifted to the frequency of 3275.70, 2869.66, 1651.02 and 1090.52 cm–1. A rapid burst was observed in the first hour of release study, and 74.9 % thymol was released from the PVA nanoparticles. The largest inhibition zone was displayed by methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), followed by Y. enterocolitica and Salmonella typhi. However, amongst these bacteria, the inhibition and killing of Y. enterocolitica required a lower concentration of Thy/PVA nanoparticles. The treatment successfully reduced the bacterial load of Y. enterocolitica on blueberries by 100 %. Novelty and scientific contribution. Thymol is a plant-based chemical without reported adverse effects to humans. In this study, by using the nanotechnology method of encapsulation with PVA, we improved the stability and physicochemical properties of thymol. This nanoparticle-based sanitizer could potentially promote the postharvest microbiological safety of raw berries, which may become an alternative practice of food safety.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية البحث. يثير وجود Yersinia enterocolitica على المنتجات الغذائية الخام القلق من داء اليرسيني حيث يتم استهلاك معظم التوت نيئًا. هذه قضية صعبة من جانب سلامة الأغذية لأنها يمكن أن تزيد من حدوث الأمراض المنقولة بالغذاء بين البشر. وبالتالي، من الأهمية بمكان تنفيذ صرف صحي فعال قبل التعبئة والتغليف. النهج التجريبي. تهدف هذه الدراسة إلى توليف وتوصيف الجسيمات النانوية من كحول البولي فينيل المحمل بالثيمول (Thy/PVA) كمطهر لعلاج ما بعد الحصاد من التوت الأزرق. اتسمت الجسيمات النانوية الخاصة بك/PVA بمناهج طيفية ومجهرية، قبل تحليل الخصائص المضادة للميكروبات. النتائج والاستنتاجات. كان حجم قطر الجسيمات النانوية في المتوسط 84.7 نانومتر، مع شحنة سطحية تبلغ -11.73 مللي فولط. بناءً على قياس الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR)، تحولت الجسيمات النانوية الخاصة بك/PVA بشكل ملحوظ إلى تردد 3275.70 و 2869.66 و 1651.02 و 1090.52 سم-1. لوحظ انفجار سريع في الساعة الأولى من دراسة الإطلاق، وتم إطلاق 74.9 ٪ من الثيمول من جسيمات PVA النانوية. تم عرض أكبر منطقة تثبيط بواسطة المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)، تليها Y. enterocolitica و Salmonella typhi. ومع ذلك، من بين هذه البكتيريا، يتطلب تثبيط وقتل Y. enterocolitica تركيزًا أقل من الجسيمات النانوية الخاصة بك/PVA. نجح العلاج في تقليل الحمل البكتيري لـ Y. enterocolitica على التوت الأزرق بنسبة 100 ٪. الجدة والمساهمة العلمية. الثيمول هو مادة كيميائية نباتية دون الإبلاغ عن آثار ضارة على البشر. في هذه الدراسة، باستخدام طريقة تكنولوجيا النانو للتغليف مع PVA، قمنا بتحسين الاستقرار والخصائص الفيزيائية الكيميائية للثيمول. يمكن أن يعزز هذا المطهر القائم على الجسيمات النانوية السلامة الميكروبيولوجية بعد الحصاد للتوت الخام، والتي قد تصبح ممارسة بديلة لسلامة الأغذية.

Translated Description (French)

Contexte de la recherche. La présence de Yersinia enterocolitica sur les produits alimentaires crus soulève la préoccupation de la yersiniose car la plupart des baies sont consommées crues. Il s'agit d'un problème difficile du point de vue de la salubrité des aliments, car il pourrait augmenter l'incidence des maladies d'origine alimentaire chez les humains. Ainsi, il est crucial de mettre en place un assainissement efficace avant l'emballage. Approche expérimentale. Cette étude vise à synthétiser et à caractériser des nanoparticules d'alcool polyvinylique (Thy/PVA) chargées de thymol comme désinfectant pour le traitement post-récolte des myrtilles. Les nanoparticules de Thy/PVA ont été caractérisées par des approches spectroscopiques et microscopiques, avant les analyses des propriétés antimicrobiennes. Résultats et conclusions La taille de diamètre des nanoparticules était en moyenne de 84,7 nm, avec une charge de surface de −11,73 mV. Sur la base de la mesure infrarouge par transformée de Fourier (IRTF), les nanoparticules Thy/PVA se sont notamment déplacées à la fréquence de 3275,70, 2869,66, 1651,02 et 1090,52 cm–1. Une explosion rapide a été observée dans la première heure de l'étude de libération, et 74,9 % de thymol ont été libérés des nanoparticules de PVA. La plus grande zone d'inhibition était représentée par le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), suivi par Y. enterocolitica et Salmonella typhi. Cependant, parmi ces bactéries, l'inhibition et la destruction de Y. enterocolitica nécessitaient une concentration plus faible de nanoparticules de Thy/PVA. Le traitement a permis de réduire de 100 % la charge bactérienne de Y. enterocolitica sur les myrtilles. Nouveauté et contribution scientifique. Le thymol est un produit chimique d'origine végétale sans effets nocifs signalés pour l'homme. Dans cette étude, en utilisant la méthode nanotechnologique d'encapsulation avec le PVA, nous avons amélioré la stabilité et les propriétés physico-chimiques du thymol. Ce désinfectant à base de nanoparticules pourrait potentiellement promouvoir la sécurité microbiologique post-récolte des baies crues, ce qui pourrait devenir une pratique alternative de la sécurité alimentaire.

Translated Description (Spanish)

Antecedentes de la investigación. La presencia de Yersinia enterocolitica en los productos alimenticios crudos plantea la preocupación de la yersiniosis, ya que la mayoría de las bayas se consumen crudas. Este es un problema difícil desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, ya que podría aumentar la incidencia de enfermedades transmitidas por los alimentos entre los seres humanos. Por lo tanto, es crucial implementar un saneamiento efectivo antes del empaque. Enfoque experimental. Este estudio tiene como objetivo sintetizar y caracterizar nanopartículas de alcohol polivinílico cargado con timol (Thy/PVA) como desinfectante para el tratamiento poscosecha de arándanos. Las nanopartículas de Thy/PVA se caracterizaron por enfoques espectroscópicos y microscópicos, antes de los análisis de las propiedades antimicrobianas. Resultados y conclusiones. El tamaño del diámetro de las nanopartículas fue de 84,7 nm de media, con una carga superficial de -11,73 mV. Basado en la medición infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), las nanopartículas de Thy/PVA se desplazaron notablemente a la frecuencia de 3275.70, 2869.66, 1651.02 y 1090.52 cm–1. Se observó un estallido rápido en la primera hora del estudio de liberación, y se liberó timol al 74,9 % de las nanopartículas de PVA. La zona de inhibición más grande fue mostrada por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), seguido por Y. enterocolitica y Salmonella typhi. Sin embargo, entre estas bacterias, la inhibición y destrucción de Y. enterocolitica requirió una menor concentración de nanopartículas Thy/PVA. El tratamiento redujo con éxito la carga bacteriana de Y. enterocolitica en arándanos en un 100 %. Novedad y aportación científica. El timol es un producto químico de origen vegetal sin efectos adversos para los seres humanos. En este estudio, mediante el uso del método de nanotecnología de encapsulación con PVA, mejoramos la estabilidad y las propiedades fisicoquímicas del timol. Este desinfectante a base de nanopartículas podría promover la seguridad microbiológica poscosecha de las bayas crudas, que puede convertirse en una práctica alternativa de seguridad alimentaria.

Files

FTB-61-151.pdf.pdf

Files (356.1 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:80bca21eb8048280c1a7ae86a39f59d5
356.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعمل الجسيمات النانوية البوليمرية المحملة بالثيمول على تحسين السلامة الميكروبيولوجية بعد الحصاد للتوت الأزرق
Translated title (French)
Les nanoparticules polymères chargées de thymol améliorent la sécurité microbiologique post-récolte des myrtilles
Translated title (Spanish)
Las nanopartículas poliméricas cargadas con timol mejoran la seguridad microbiológica poscosecha de los arándanos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4323021251
DOI
10.17113/ftb.61.02.23.7595

Is supplement to
https://openalex.org/W4323021251 (Other)
https://openalex.org/W429737373 (Other)
https://openalex.org/W4296050164 (Other)
https://openalex.org/W2622523440 (Other)
https://openalex.org/W2564668161 (Other)
https://openalex.org/W2490189820 (Other)
https://openalex.org/W2392810159 (Other)
https://openalex.org/W2384810119 (Other)
https://openalex.org/W2069406950 (Other)
https://openalex.org/W1906256315 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1427864209
  • https://openalex.org/W1608928978
  • https://openalex.org/W1771029097
  • https://openalex.org/W2067948107
  • https://openalex.org/W2070316962
  • https://openalex.org/W2087250036
  • https://openalex.org/W2123668742
  • https://openalex.org/W2333630829
  • https://openalex.org/W2343503409
  • https://openalex.org/W2466264279
  • https://openalex.org/W2490600996
  • https://openalex.org/W2624810409
  • https://openalex.org/W2755994479
  • https://openalex.org/W2810873055
  • https://openalex.org/W2891394281
  • https://openalex.org/W2894522172
  • https://openalex.org/W2904882608
  • https://openalex.org/W2914855062
  • https://openalex.org/W2927262573