اثرات ضد قارچی عصاره انار اینترکلیت‌شده درون نانو ذرات سیلیکاتی علیه بیماری کپک آبی سیب (Penicillium expansum)

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه گیاه‌پزشکی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

2 گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

کنترل بیماری­های قارچی پس از برداشت به روش زیستی (استفاده از پلی فنل‌های گیاهی) به عنوان یک روش سالم و دوست دار محیط‌زیست مطرح است. با این وجود یکی از مشکلات پلی‌فنل‌های گیاهی تجزیه سریع در شرایط محیطی همچون دمای بالا، اکسیژن و نور است. یکی از بهترین راه‌حل‌های این مشکل اینترکلیت مواد موثره درون نانو ذرات است. لذا جهت بهبود پایداری پلی فنل‌های گیاهی و در نتیجه افزایش کارایی آنها در کنترل کپک آبی سیب، این طرح پیشنهاد شد. در این راستا استخراج عصاره غنی از پلی فنل از میوه انار و برگ میخک با استفاده از دو حلال  آب و متانول بصورت جداگانه انجام شد. آنالیزهای XRD ، FTIR و DLS نشان دادند که عصاره بطور کامل در بین لایه‌های نانو ذرات سیلیکاتی (مونت موری لونیت) اینترکلیت شده است. آزمون بررسی اثر بازدارندگی به دو روش مخلوط با محیط کشت مایع و اختلاط با محیط کشت آگار علیه قارچ عامل کپک آبی انجام شد. نتایج نشان داد که فعالیت ضد قارچی عصاره انار بطور معنی داری بالاتر از عصاره میخک بود. در روش مخلوط با محیط کشت مایع، نانو ذرات سیلیکاتی به تنهایی اثری مشابه قارچ‌کش تجاری داشتند. در روش اختلاط با محیط کشت آگار، اینترکلیت کردن عصاره درون نانو ذرات اثر بازدارندگی آن را به‌طور بسیار معنی‌داری در حد 11% بهبود بخشید. نتایج در کل نشان دادند که اینترکلیت کردن پلی فنل‌های گیاهی درون نانو ذرات سیلیکاتی می‌تواند بعنوان یک روش زیست محیط دوست و اقتصادی جهت کنترل کپک آبی، پیشنهاد شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Antifungal effects of pomegranate extract intercalated into silicate nanoparticles against blue mold of apple

نویسندگان [English]

  • M.R. Balooch 1
  • H. Sabahi 2
  • H. Aminian 1
  • S. Nourinejhad 1
1 Department of Plant Protection, College of Aboureihan, University of Tehran
چکیده [English]

Biological method for controlling (use of plant polyphenols) the postharvest fungi diseases has been suggested as an environmentally friendly method. However the principal problems of plant polyphenols application as fungicide is their rapid decomposition in normal environmental conditions by temperature, oxygen and light. One of the best solutions for this problem is encapsulation or intercalation them into nanoparticles In this regard, the pomegranate fruit peel and clove rich of polyphenols was extracted by water and methanol and was intercalated into the layers of silica nanoparticles (montmorillonite) and his antifungal effect was tested  via broth dilution method and agar well-diffusion method against blue mold fungi. The XRD, FTIR and DLS analyses confirmed completely intercalation of pomegranate peel extract into interlayer of montmorillonite. The results showed that in the broth dilution method, nanosilica particles alone had antifungal effect similar to commercial fungicide. And intercalation extract into nanoparticles did not affect its antifungal effects. In the contrast,, in agar well-diffusion method, intercalation the extract into nanoparticles increased its  inhibitory effect  very significantly (p <0.001) compared to nanoparticles and extract alone (as much as 26%). This effects was apart from the improved stability of plant extracts containing polyphenols in the storage conditions. These results showed that intercalation the polyphenols of pomegranate fruit peel into silica nanoparticles, could be a environmentally friendly, eco-friendly and economic method for controlling the postharvest blue mold fungi instead of chemical fungicides that have many environmental hazards for humans, animals and soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blue mold
  • Polyphenols
  • Intercalation
  • Montmorillonite
هادیان، ج.، طباطبائی، س،م.، صالحی،پ.، حاجی اقراری، ب.، و قربان پور، م. (1385). بررسی فیتوشیمیایی اسانس Cymbopogon parkeri Stapf و اثرات بیولوژیک آن بر روی برخی قارچ­های بیماری‌های گیاهی. مجله علوم کشاورزی ایران. 37: 431-425.

 

 Al-Askar, A.A. (2012). In vitro antifungal activity of three Saudi plant extract against some phytopathogenic fungi. Journal of Plant Protection Research, 52, 458-462

Askarne L., Talibi I., Boubaker H., Boudyach E., Msanda F., Saadi, B. Serghini M. and Aoumar, A. A. B. (2012). In vitro and in vivo antifungal activity of several Moroccan plants against Penicillium italicum, the causal agent of citrus blue mold. Crop Protection, 40, 53-58.

Al-Zoreky, N. (2009). Antimicrobial activity of pomegranate (Punica granatum L.) fruit peels. International Journal of Food Microbiology, 134(3), 244-248.

Beyki M. Zhaveh S. Khalili S. T. Rahmani-Cherati T. Abollahi A. Bayat M., Tabatabaei, M. & Mohsenifar, A. (2014). Encapsulation of Mentha piperita essential oils in chitosan–cinnamic acid nanogel with enhanced antimicrobial activity against Aspergillus flavus. Industrial Crops and Products, 54, 310-319.

Donsì, F., Annunziata, M., Sessa, M. & Ferrari, G. (2011). Nanoencapsulation of essential oils to enhance their antimicrobial activity in foods. LWT-Food Science and Technology, 44(9), 1908-1914

Elsherbiny, E. A., Amin, B. H. & Baka, Z. A. (2016). Efficiency of pomegranate (Punica granatum L.) peels extract as a high potential natural tool towards Fusarium dry rot on potato tubers. Postharvest Biology and Technology, 11: 256-263

Golbashy, M., Sabahi, H., Allahdadi, I., Nazokdast, H., Hosseini, M. 2017. Synthesis of highly intercalated urea-clay nanocomposite via domestic montmorillonite as eco-friendly slow-release fertilizer. Arch. Agron. Soil Science, 63, 84-95.

Jafari, Y., Sabahi, H., Rahaie, M. 2016. Stability and loading properties of curcumin encapsulated in Chlorella vulgaris. Food Chemistry. 211, 700-706.

Janisiewicz, W. J. & Korsten, L. (2002). Biological control of postharvest diseases of fruits. Annual Review of Phytopathology, 40(1), 411-441.

Jones, A. L. . (1990). Compendium of apple and pear diseases. American Phytopathological Society Press, 1(1), 1-9.

Lavie, S. & Stotzky G. (1986). Adhesion of the clay minerals montmorillonite, kaolinite, and attapulgite reduces respiration of Histoplasma capsulatum. American Society for Microbiology, 51(1), 65-73

Liu, H., Guo, J., Cheng, Y., Liu, P., Long, C. & Deng, B. (2010). Inhibitory activity of tea polyphenol and Hanseniaspora uvarum against Botrytis cinerea infections. Letters in Applied Microbiology, 51(3), 258-263

Liu, M., Seidel, V., Katerere, D. R. & Gray, A. I. (2007). Colorimetric broth microdilution method for the antifungal screening of plant extracts against yeasts. Methods, 42(4), 325-329.

Navarta, L. G., Calvo, J., Posetto, P., Cerutti, S., Raba, J., Benuzzi, D. & Sanz, M. I. (2014). Postharvest control of gray mold in apples with lyophilized formulations of Cryptococcus laurentii: the effect of cold stress in the survival and effectiveness of the yeast. Food and Bioprocess Technology, 7(10), 2962-2968.

Perez-Jimenez, J., Neveu, V., Vos, V., & Scalbert, A. (2010). Identification of the 100 richest dietary sourcesof polyphenols: an application of the Phenol-Explorer database. European Journal of Clinical Nutrition, 64, 112–120.

Quideau, S., Deffieux, D., Douat‐Casassus, C. & Pouységu, L. (2011). Plant polyphenols: chemical properties, biological activities, and synthesis. Angewandte Chemie International Edition, 50(3), 586-621.

Rabiei, M., Sabahi, H., Rezayan, AH. (2016). Gallic acid-loaded montmorillonite nanostructure as a new controlled release system. Appied. Clay Science. 119, 236-242.

Robert, P., Gorena, T., Romero, N., Sepulveda, E., Chavez, J. & Saenz, C. (2010). Encapsulation of polyphenols and anthocyanins from pomegranate (Punica granatum) by spray drying. International Journal of Food Science and Technology, 45(7), 1386-1394.

Rabiei, M., Sabahi, H., & Rezayan, A. H. (2016). Gallic acid-loaded montmorillonite nanostructure as a new controlled release system. Applied Clay Science, 119, 236–242.

Sanderson, P. & Spotts, R. (1995). Postharvest decay of winter pear and apple fruit caused by species of Penicillium. Phytopathology, 85(1), 103-110.

Sharma, R., Singh, D. & Singh, R. (2009). Biological control of postharvest diseases of fruits and vegetables by microbial antagonists: A review. Biological Control, 50(3),205-221

Ventura, J., Belmares, R., Aguilera-Carbo, A., Gutiérrez-Sanchez, G., Rodríguez-Herrera, R. & Aguilar, C. N. (2008). Fungal biodegradation of tannins from creosote bush (Larrea tridentata) and tar bush (Fluorensia cernua) for gallic and ellagic acid production. Food Technology and Biotechnology, 46(2),3-21

Volf, I., Ignat, I., Neamtu, M. & Popa, V. I. (2014). Thermal stability, antioxidant activity, and photo-oxidation of natural polyphenols. Chemical Papers, 68(1), 121-129

Wisniewski, M. E. & Wilson, C. L. (1992). Biological control of postharvest diseases of fruits and vegetables: recent advances. HortScience, 27(2), 94-98.