The Effect of Molecular Weight on the Antimicrobial Activity of Chitosan from Loligo opalescens for Food Packaging Applications

The growing requirement for sustainable processes has boosted the development of biodegradable plastic-based materials incorporating bioactive compounds obtained from waste, adding value to these products. Chitosan (Ch) is a biopolymer that can be obtained by deacetylation of chitin (found abundantly in waste from the fishery industry) and has valuable properties such as biocompatibility, biodegradability, antimicrobial activity, and easy film-forming ability. This study aimed to produce and characterize poly(lactic acid) (PLA) surfaces coated with β-chitosan and β-chitooligosaccharides from a Loligo opalescens pen with different molecular weights for application in the food industry. The PLA films with native and depolymerized Ch were functionalized through plasma oxygen treatment followed by dip-coating, and their physicochemical properties were assessed by Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, water contact angle, and scanning electron microscopy. Their antimicrobial properties were assessed against Escherichia coli and Pseudomonas putida, where Ch-based surfaces reduced the number of biofilm viable, viable but nonculturable, and culturable cells by up to 73%, 74%, and 87%, respectively, compared to PLA. Biofilm growth inhibition was confirmed by confocal laser scanning microscopy. Results suggest that Ch films of higher molecular weight had higher antibiofilm activity under the food storage conditions mimicked in this work, contributing simultaneously to the reuse of marine waste.

Προσδιορισμός της συγκέντρωσης των τοξικών μετάλλων (καδμίου και μολύβδου) στα αλιεύματα σαρδέλα (Sardinia pilchardus), γαύρο (Engraulis encrasicolus) και καλαμάρι (Loligo opalescens)

Τα έτη 2008-2012 πραγματοποιήθηκε πειραματική έρευνα με αντικείμενο τον προσδιορισμό δύο τοξικών ρύπων, των τοξικών μετάλλων κάδμιο και μόλυβδο στη σαρδέλα sardina pilchardus, στο γαύρο Engraulis encrasicolus και στο καλαμάρι Καλιφόρνιας Loligo opalescens. Η έρευνα είχε ως βασικό στόχο να καταγράψει και να εξηγήσει τη συμπεριφορά των δύο αυτών τοξικών μετάλλων σε διαφορετικούς ιστούς κατά τη μεταποίηση των θαλασσινών (θερμική επεξεργασία και βιομηχανική κονσερβοποίηση). Έμφαση δόθηκε στο ρόλο των μεταλλοθειονινών, γνωστών πρωτεϊνών – φορέων των μετάλλων στους κυτταρικούς ιστούς. Για την εξέταση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε σύστημα Φασματομετρίας Ατομικής Απορρόφησης (ΑΑS) με φούρνο γραφίτη και διόρθωση Zeeman. Η τοξικολογική αξιολόγηση των νωπών αλιευμάτων αποκάλυψε ότι τόσο η σαρδέλα, όσο και ο γαύρος έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε κάδμιο, που κυμάνθηκε μεταξύ 0,003 και 0,027 mg/kg αντίστοιχα. Αντίθετα, η περιεκτικότητα σε μόλυβδο παρουσίασε υψηλότερες τιμές, μεταξύ 0,037 και 0,297 mg/kg, ενώ κάποια δείγματα προσέγγισαν το μέγιστο όριο της Ε.Ε (0,1 – 0,3 mg/kg) και χρήζουν τακτικής παρακολούθησης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η περιοχή, η εποχή δειγματοληψίας και το μέγεθος των αλιευμάτων επηρέασαν τις συγκεντρώσεις των δύο μετάλλων. Η περιεκτικότητα των τοξικών μετάλλων στα οστά των ψαριών ήταν ιδιαίτερα υψηλή. Η εφαρμογή των δύο μεταποιητικών πρακτικών συνοδεύτηκε από μια αύξηση στη συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων κατά 35% έως 80%. Ο βαθμός επίδρασης της επεξεργασίας εξαρτήθηκε από το είδος του μετάλλου και το βαθμό απομάκρυνσης του νερού από τους ιστούς, στη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας.Σχετικά με το καλαμάρι Loligo opalescens, η συγκέντρωση των δύο βαρέων μετάλλων Cd και του Pb κυμάνθηκε σε χαμηλά επίπεδα στο μανδύα, μεταξύ 0,01 και 0,38 mg/kg. Αντίθετα, η συγκέντρωση του καδμίου βρέθηκε σημαντικά υψηλότερη σε ολόκληρο το καλαμάρι, μεταξύ 0,21 έως 1,18 mg/kg. Η συγκέντρωση του Cd βρέθηκε να μεταβάλλεται σε σχέση με την ηλικία και το φύλο των καλαμαριών. Σχετικά με τη μελέτη της επίδρασης που έχει η θερμική επεξεργασία και η κονσερβοποίηση, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε κάδμιο επηρεάστηκε και από τις δύο μεθόδους επεξεργασίας, παρουσιάζοντας αύξηση κατά 240% στο μανδύα και 40% στο ολόκληρο καλαμάρι. Η συμπεριφορά του καδμίου κατά την επεξεργασία συνδέθηκε με τις αλλαγές στη συγκέντρωση των μεταλλοθειονινών. Αντιθέτως, η συγκέντρωση του μολύβδου δεν επηρεάστηκε σημαντικά από την επεξεργασία και δε βρέθηκε να υπάρχει συσχέτιση μεταξύ μολύβδου και μεταλλοθειονών στα νωπά ή επεξεργασμένα καλαμάρια.

Eggs-per-recruit model for management of the California market squid (Loligo opalescens) fishery

We develop a per-recruit model for the management of the California market squid (Loligo opalescens) fishery. Based on recent confirmation of determinate fecundity in this species, we describe how catch fecundity (i.e., eggs remaining in the reproductive tracts of harvested females) can be used to simultaneously infer fishing mortality rate along with management reference points such as yield-per-recruit, spawned eggs-per-recruit, and proportional egg escapement. Rates of mortality and egg laying have important effects on these reference points. Somewhat surprisingly, increasing the rate of natural mortality decreased spawned eggs-per-recruit while increasing proportional egg escapement. Increasing the rate of egg laying increased both spawned eggs-per-recruit and egg escapement. Other parameters, such as the maturation rate and gear vulnerability of immature females, affected the reference points. In actual practice, the influence of these parameters for immature squid may go undetected if immature squid are excluded from analysis of the catch. Application of this model to routine management is feasible but requires refinement of sampling procedures, biological assumptions, and model parameters. This model is useful because it is grounded on empirical data collected relatively inexpensively from catch samples (catch fecundity) while allowing for the simultaneous calculation of instantaneous fishing mortality rate and egg escapement.