nanoencapsulation
در نشریات گروه صنایع غذایی-
هدف از این مطالعه تهیه نانوکپسول های نانونیوزومی به منظور حفاظت از ترکیبات پلی فنلی و سپس ارزیابی ویژگی های فیزیکی-شیمیایی نانونیوزوم های حاصله بود. 4 فرمول نانوذرات نیوزومی با استفاده از 140 میلی گرم سورفکتانت های غیریونی اسپن 60 و توئین 80 با نسبت 1:3 و کلسترول به مقدار 0 (F1)، 10 (F2)، 20 (F3) و 30 (F4) (mg/mg 140 سورفکتانت) با استفاده از روش هیدراتاسیون لایه نازک تولید شد. اندازه ذرات، شاخص توزیع اندازه ذرات (PDI)، پتانسیل زتا و بازده ریزپوشانی روی نانونیوزم ها ارزیابی شد. پس از انتخاب نانونیوزوم با بهترین خصوصیات، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و پایداری شیمیایی نانونیوزم ها در مدت 60 روز نگهداری بررسی شد. نتایج نشان داد که میانگین اندازه ذرات، PDI و پتانسیل زتا برای فرمول های مختلف نانونیوزوم به ترتیب در محدوده 103.5-354 نانومتر، 0.17-0.92 و 50.35- تا 65.36- میلی ولت قرار گرفت. مقدار بازده ریزپوشانی در دامنه 95-88% واقع شد که تیمار F3 دارای بیشینه بازده بوده و بر اساس اندازه ذرات، PDI و پتانسیل زتا به عنوان نانونیوزم با بهترین خصوصیات برای سایر آزمون ها انتخاب گردید. بر اساس نتایج FTIR در طیف نانونیوزوم (F3) حاوی پلی فنل پیک ها تغییری نداشت و ترکیب پلی فنلی به طور مناسبی در ساختار نانونیوزوم بدون تغییر ماهیت محصور شده بود. همچنین نتایج SEM وزیکول های با ساختار یکنواخت و مناسب را نشان داد. نانونیوزوم (F3) حاوی پلی فنل در مدت 60 روز نگهداری در دمای محیط پایداری بالاتری نسبت به نمونه شاهد (پلی فنل) داشت که نشان دهنده توانایی بالای نانونیوزوم در حفظ ترکیبات پلی فنلی در زمان نگهداری بود و به عنوان بهترین نمونه جهت حفاظت از ترکیبات پلی فنلی برای تولید غذاهای عملگرا می تواند مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، بر اساس پروفایل رهایش نانوحامل های توسعه یافته، بیشتر پلی فنل ها در روده کوچک آزاد شدند؛ مدل کوپچا می تواند رفتار رهایش پلی فنل از نانو حامل های ساخته شده را توصیف کند.
کلید واژگان: آنتی اکسیدان، زیست فعال، فراسودمند، نانوریزپوشانیIntroductionNowadays, the attention and desire of consumers to the role of food in health and nutrition has led the manufacturers to produce functional food and researchers to study this field. Polyphenols are secondary metabolites produced by many plants. They have anti-obesity, anti-inflammatory, anti-cancer and antioxidants activities. Despite all the mentioned benefits, due to the vulnerability of phenolic compounds to the environmental conditions and their low bioavailability in the digestive system, efforts have been made to encapsulate them with nanoniosomes. Encapsulation of polyphenolic compounds with nanoniosomes is an effective way to increase their stability and bioavailability as well ashinder their undesirable taste and smell. Niosomes are class of bi-layered structure formed by hydration of non-ionic surfactant, cholesterol or other amphiphilic molecules. This structure has two hydrophilic and hydrophobic properties, so it has the ability to be encapsulated with different solubility. Fortification food with polyphenols promotes community health. Therefore, the aim of this research was to produce nanoniosomes containing polyphenolic compounds, and to determine their important physical and chemical properties.
Materials and MethodsIn this research, four polyphenol-loaded nanoniosomes were prepared using Span 60 and Tween 80 surfactants with a ratio of 3:1, and cholesterol with the concentration of 0, 10, 20 and 30 (mg/140 mg surfactant) as F1, F2, F3 and F4 treatments respectively. Physicochemical properties of the polyphenol-loaded niosomes (particle size, polydispersity index (PDI), zeta potential, encapsulation efficiency (EE)) were analyzed, and the formulation with the best characteristics was selected based on having the smallest size, less PDI and the highest EE. The selected formula was analyzed for morphology (scanning electron microscope (SEM)) and probably interactions (Fourier transforms infrared spectrometry (FTIR)). Additionally, the ability to preserve polyphenolic compounds as free or inside the nanonisomes during the storage period of 60 days was investigated. Further, the in vitro release of polyphenol from niosomes (gastric and intestinal simulated fluid) was also evaluated. The experiment was performed as completely randomized design (CRD) and the obtained data were analyzed with one-way analysis of variance (ANOVA).
Results and DiscussionResults indicated that the effect of using different amounts of cholesterol on the average particle size (Z-average) of nanonisomes was significant (p<0.05). With increasing cholesterol up to 20 mg (F1 to F3), the Z-average decreased, but with further increase to 30 mg (F4), the Z-average increased. Different concentrations of cholesterol showed significant influence on the PDI of nanonisomes. The minimum value was observed for F3 (20 mg cholesterol) and the maximum for F4. The incorporation of cholesterol in the nanonisomes decreased the zeta potential (p<0.05), dedicated an increased electrostatical stability of the particle, and the values were in the range of -50.35 to -65.36 mV. The value of EE was in the range of 88-95%, and F3 treatment had the maximum EE. Based on particle size, PDI, zeta potential and EE, F3 was selected as the best nanoparticle for other assays. According to the FTIR results, there was no change in the spectrum of nanonisome (F3) containing polyphenol peaks, and the polyphenols were properly enclosed in the nanonisomal vesicles without changing its nature. SEM results also showed vesicles with a uniform and appropriate structure. Nanonisome (F3) containing polyphenol was more stable than the control sample (polyphenol) during 60 days of storage at ambient temperature, which indicated the higher potential of nanonisomes to preserve the polyphenolic compounds during storage. The release behavior in the simulated digestive system (gastric and small intestine media) indicated a diffusion-based release system, and the Kopcha model was the best model to describe the release behavior of polyphenol from the fabricated niosomes in the simulated digestive environment.
ConclusionAccording to the results of this research, it is concluded that nanoencapsulation of polyphenols as a rich source of antioxidant properties inside the nanonisomes can be an effective strategy to maintain their nutritional value. These nanonisomes can be utilized to produce functional foods, and the effects of their addition on the physico-chemical properties of a model food can be investigated.
Keywords: Antioxidant, Bioactive, Functional, Nanoencapsulation -
در این مطالعه، ترکیبات آنتوسیانین و فنولی از پودر پوست انار باCO2فوق بحرانیاستخراج و ازصمغ دانه قدومه شهری و مالتودکسترین به عنوان دیواره نانوریزپوشانی استفاده شد. عصاره نانوریزپوشانی شده با خشک کن انجمادی خشک شد. پایداری رنگ و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره نانوریزپوشانی ارزیابی گردید.میزان آنتوسیانین و ترکیبات فنولی به ترتیب از طریق pHافتراقی و روش فولین سیوکالتو بررسی شد. اندازه ذرات،راندمان آنتوسیانین نانوریزپوشانی شده، فنول نانورزپوشانی شده،پایداری رنگ در دما و pHمختلف وهمچنین فعالیت آنتی اکسیدانی از طریق DPPH ارزیابی شد.میزان آنتوسیانین و فنول استخراج شده در این روش به ترتیب133/0± 943/3 میلی گرم بر گرم پودر پوست انار، 379/2± 521/504 میلی گرم اسید گالیک در 100 گرم پوست انار بود. راندمان نانوریزپوشانیبرای آنتوسیانین ها بیشتر از فنول ها بوده است.رهایش آنتوسیانین در pHمختلف، متفاوت بود به طوری که آنتوسیانین ها در pHمختلف رفتار متفاوتی از هم داشتند. با افزایش دما پلیمریزاسیون و رنگ افزایش یافت.فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره نانوریزپوشانی شده به روش DPPHبا افزایش غلظت افزایش یافت و IC50 آن معادل024/0± 092/1 میلی گرم در میلی لیتر بود.
کلید واژگان: آنتوسیانین، CO2 فوق بحرانی، نانوریزپوشانی، پوست انار، فعالیت آنتی اکسیدانیIn this study, anthocyanin and phenolic compounds were extracted from pomegranate peel powder with supercritical CO2 and Lepidium perfoliatumseed gum and maltodextrin were used as the nanoencapsulation wall. The nanoencapsulation extract was dried with a freeze dryer. Color stability and antioxidant activity of nanoencapsulation extract were evaluated. The levels of anthocyanin and phenolic compounds were evaluated by differential pH and Folin-Ciocalteu method, respectively. Particle size, nanoencapsulation efficiency of anthocyanin,nanoencapsulation phenol, color stabilityat different temperatures and pH as well as antioxidant activity were evaluated by DPPH. The amount of anthocyanin and phenol extracted in this method was 3.943±0.133 mg/g of pomegranate peel powder and 504.521±2.537 mg/g of gallic acid per 100 g, respectively. Nanoencapsulation efficiency was higher for anthocyanin than phenols. The release of anthocyanin at different pHs was different, so that anthocyanin behaved differently at different pHs. Polymerization and color increased with increasing temperature. The antioxidant activity of the fine-grained extract by DPPH method increased with increasing concentration and its IC50 was equivalent to 1.092± 0.024 m /ml.
Keywords: Anthocyanin, Supercritical CO2, Nanoencapsulation, Pomegranate Peel Powder, Antioxidant Activity -
بررسی تاثیر اسانس نعناع فلفلی نانوریزپوشانی شده بر ماندگاری برگر ماهی قزل آلای رنگین کمان طی نگهداری
امروزه به دلیل ارزش تغذیه ای بالای ماهی علاقه مصرف کنندگان به استفاده از غذاهای آماده مصرف بر پایه ماهی در سراسر جهان در حال افزایش است. با این حال، محصولات آبزیان به دلیل حضور مقادیر بالای پروتئین و اسیدهای چرب چندغیراشباعی، در مقابل اکسایش و رشد میکروارگانیسم ها به شدت حساس هستند. هدف از این پژوهش، بررسی امکان به تاخیرانداختن فساد اکسایش و میکروبی و حفظ کیفیت و ایمنی برگرهای ماهی قزل آلای رنگین کمان طی دوره نگهداری در یخچال با استفاده از نانوکپسول های اسانس نعناع فلفلی بود. اسانس نعناع فلفلی با استفاده از ترکیب صمغ عربی و ایزوله پروتئین سویا و توسط خشک کن انجمادی نانوکپسوله گردید. سپس در سطوح 0، 05/0، 1/0 و 15/0 درصد به فرمولاسیون برگر ماهی افزوده شد. مقادیر pH، بازهای ازته فرار کل (TVB-N)، اندیس های پراکسید (PV) و تیوباربیتوریک اسید (TBA)، و شمارش کلی باکتری برگرها طی دوره نگهداری 12 روزه در دمای 4 درجه سانتیگراد، مورد آزمون قرار گرفتند. اندازه ذرات، شاخص PDI، پتانسیل زتا و کارآیی ریزپوشانی نانوکپسول های اسانس نعناع فلفلی به ترتیب nm 4/297، 328/0، mV 17/32- و 24/87 % بود. طی دوره نگهداری، مقادیر pH، TVB-N، PV و TBA برگرها افزایش یافت. نانوکپسول های اسانس نعناع فلفلی فعالیت آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی قابل توجهی از خود نشان دادند و موجب کاهش سرعت اکسایش چربی ها و رشد باکتری ها در برگرهای ماهی شدند. بین غلظت نانوکپسول های اسانس و فعالیت آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی آن همبستگی مثبت وجود داشت. بیشترین اثر بازدارندگی رشد باکتری ها و کاهش سرعت اکسایش چربی ها در برگر حاوی 15/0 % نانوکپسول مشاهده گردید. نتایج این تحقیق استفاده از نانوکپسول های اسانس نعناع فلفلی در غلظت 15/0 % را جهت حفظ کیفیت، کاهش سرعت اکسایشی و فساد میکروبی در برگرهای ماهی پیشنهاد می نماید.
کلید واژگان: اسانس نعناع فلفلی، برگر ماهی، فساد، نانوریزپوشانی، نگهدارندهToday, due to the high nutritional value of fish, consumers' interest in using ready-to-eat foods based on fish is increasing worldwide. However, due to the presence of high amounts of protein and polyunsaturated fatty acids, aquatic products are highly sensitive to oxidation and the growth of microorganisms. The purpose of this research was to investigate the possibility of delaying oxidation and microbial spoilage and maintaining the quality and safety of rainbow salmon burgers during the storage period in the refrigerator using nano-encapsulated peppermint essential oil. Peppermint essential oil was nanoencapsulated by using a combination of gum arabic and soy protein isolate. Then it was added to the fish burger formulation at the levels of 0, 0.05, 0.1 and 0.15%. The values of pH, total volatile nitrogen bases (TVN), peroxide indices (PV) and thiobarbituric acid (TBA), and total count of bacteria were tested during the 12-day storage period at 4°C. Particle size, PDI index, zeta potential and microencapsulation efficiency of peppermint essential oil nanocapsules were 297.4 nm, 0.328 nm, -32.17 mV and 87.24%, respectively. During the storage period, pH, TVB-N, PV and TBA values of burgers increased. Peppermint essential oil nanocapsules showed significant antioxidant and antimicrobial activity and reduced the rate of fat oxidation and bacterial growth in fish burgers. There was a positive correlation between the concentration of essential oil nanocapsules and its antioxidant and antimicrobial activity. The greatest effect of inhibiting the growth of bacteria and reducing the rate of oxidation of fats was observed in the burger containing 0.15% nanocapsules. The results of this research suggest the use of peppermint essential oil nanocapsules at a concentration of 0.15% in order to maintain quality, reduce the rate of oxidation and microbial spoilage in fish burgers.
Keywords: Fish Burger, Nanoencapsulation, Peppermint Essential Oil, Preservative, Spoilage -
زمینه مطالعاتی:
استفاده از نگهدارنده های شیمیایی مانند نیتریت و.. در مواد غذایی و بلاخص فرآورده های گوشتی باعث به خطر افتادن سلامت مصرف کننده می شود. لذا در سال های اخیر تلاش های بسیاری در راستای کاهش استفاده از نگهدارنده های شیمیایی انجام شده است. در این پژوهش اثرات آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی و نیز حفظ رنگ و خواص حسی استفاده از عصاره کاکل ذرت (CTE) نانوریزپوشانی شده در پوشش صمغ دانه ریحان و ایزوله پروتئین کنجد (بصورت منفرد و ترکیبی) در سوسیس حاوی 60 % گوشت قرمز بعنوان نگهدارنده طبیعی در مدت زمان 3، 5، 7، 15 و 21 روز نگهداری در دمای 4 درجه سلسیوس مورد بررسی قرار گرفت. محتوای ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی موجود در عصاره آزاد mg GA/100gDW23/1968 و qe/g20/1346 و میزان خاصیت آنتی اکسیدانی عصاره آزاد DPPH05/85 و FRAP 11/288 بود. بعد از نانوریزپوشانی مقادیر آنها افزایش یافت. آزمون های ارزیابی عدد پراکسید، TBA, TVN، شمارش کلی میکروب ها و شاخص های رنگ L*، a* و b* در فواصل زمانی 3، 5، 7، 15 و 21 روز نگهداری انجام شد. نتایج حاصله نشان داد که CTE انکپسوله شده در صمغ دانه ریحان و ایزوله پروتئین کنجد در به تاخیر انداختن نرخ واکنش های شیمیایی و میکروبی کارآمدتر بود. از نظر شاخص رنگ نیز، باتوجه به اهمیت رنگ قرمز در فرآورده های گوشتی، نمونه سوسیس حاوی عصاره کاکل ذرت در پوشش ترکیبی از نظر شاخص قرمزی (a*) مطلوب ترین نمونه بود. نتایج حاصل از ارزیابی حسی نیز، نمونه سوسیس حاوی عصاره کاکل ذرت نانوکپسوله شده در پوشش ترکیبی در روز 15 ام را بهترین نمونه مورد پذیرش اعلام شد.
کلید واژگان: کاکل ذرت، نانوانکپسولاسیون، ماندگاری، سوسیس گوشت قرمزIntroductionNowadays, meat and meat products consumption has increased rapidly due to their high nutritional benefits (Ansarian et al., 2022). Generally, meat is known as an important source of B vitamins and trace elements and greatly contributes to the daily intake of these micronutrients. (Nikmaram et el., 2011). High moisture and nutrient levels make veal meat highly susceptible to microbial spoilage, with aerobic conditions facilitating lipid and protein oxidation. The most important challenge related to meat products is their sensitivity to chemical and microbial spoilage, which can be delayed by using preservatives and increasing the shelf life of meat products. (Oliveira et al., 2022). Oxidative reactions of meat and meat products can cause serious risks to food safety and public health. Antioxidants can effectively retard the oxidation of lipids and proteins. (Ansarian et al., 2022). The antimicrobial activity of corn tassel extract can be attributed to the presence of high phenolic compounds such as Gallic acid, chlorogenic acid, and caffeic acid, and the antimicrobial effect of these compounds is through destroying the cell wall, blocking ion transport pathways, and preventing the synthesis of adenosine triphosphate(ATP). (Elsayed et al., 2022). Over the past few years, many researchers have attempted to prolong the shelf life of foods with a wide range of methods, among which the use of films and coatings prepared from natural products seems highly promising given the health-related problems of synthesized preservatives and the deteriorative effects of thermal. Various organic substances such as carbohydrates, lipids, and proteins can be used to develop edible films and coatings. (Lashkari et al., 2020).Microencapsulation of plant extracts using biopolymer walls due to increasing the stability of microencapsulated materials by protecting them from environmental, enzymatic, and chemical changes, providing a buffer state against pH changes, dealing with thermal changes and ionic changes, protecting against unpleasant tastes and odors, and the controlled release of micro-coated material can be used as a method to increase the shelf life (Safari et al., 2022). Among these substances, polysaccharides alone and in combination with proteins such as sesame protein isolate are highly regarded for such applications due to possessing appropriate film-forming characteristics. Basil seed is from the basil plant, which is a member of the Labiate family. This plant is originally native to Iran, Turkey, India, and other tropical regions of Asia, Africa, and Europe. Fresh or dried basil leaves are used as a seasoning all over the world and its essential oils are used in pharmaceuticals and flavorings. (Kheshtchin et al., 2022). Therefore, polysaccharides in contact with cellular fluids tend to be quickly surrounded and then decomposed, thus enabling intracellular release, in addition, the presence of hydrophilic groups in their structure, such as hydroxyl, carboxyl, and amino groups, is a useful strategy for improving the bioavailability of core compounds. (Ballesta et al., 2018). Sesame meal and isolated protein are rich in methionine (4-2.5%) and sulfur-containing amino acids (3.8-5.5%). Sesame protein consists of 80% α-globulin and 20% beta-globulin. The functional and physicochemical properties of sesame protein concentrate, and isolate, as well as its use as a food supplement for drinks and bread have been reported so far (Saini et al., 2018). Corn tassels are a waste part of the corn plant, which could be considered a great source of value products such as volatile oils, the flavonol glycosides of quercetin, isorhamnetin, vitamin K and C (Guven et al., 2016), and kaempferol and lipids. Phenolic compounds exhibit a wide range of physiological properties, such as antiallergenic, anti-artherogenic, anti-inflammatory, antimicrobial, antioxidant, antithrombotic, and cardioprotective effects. (Mohsen and Ammar 2009).
Material and methodsAccording to Iranian national standard number 2303, the ingredients in the sausage included red meat, oil, water and ice, wheat flour, starch and gluten, gums, Sodium polyphosphate, salt and spices, and onion. The raw materials were poured into a special sausage cutter and mixed, the extract of tassel nano coated with basil gum was added individually and in combination with sesame protein isolate with the highest antioxidant and antimicrobial properties and the rest of the water and ice (50%). And the machine was filled. And it was packed in Polyamide coating with food grade. The produced sausage was steamed for 60 minutes at 80°C in the cooking room until the temperature of the center of the product reaches at least 72 °C. Finally, the samples were cooled to 15°C with a cold water shower, and after reaching room temperature, they were kept at 4°C in the refrigerator until the day of the test. The factors examined in this research are physicochemical properties (pH, peroxide, TBA, TVN, release of phenolic compounds, color, organoleptic and microbial. To prepare the nanoemulsion, the extract was added at three levels of 10%, 20%, and 30% to the oil phase containing Tween 80 and sunflower oil, and was stirred for 3 minutes at 50 °C. Then, it was homogenized at different times for 5, 10 and 15 minutes using an Ultra-Turrax and at a temperature of 10°C. Basil seed gum was prepared individually and in combination with sesame protein isolate at a concentration of 30% and in ratios of 1:0 and 1:1 and stirred for 30 minutes on a magnetic stirrer. Two optimal samples with the best size from each extract were used for coating. The coating solutions were slowly added to the prepared emulsion. To further reduce the size, the prepared emulsions were subjected to probe type ultrasound for 3 minutes at room temperature, and in this way the desired nanoemulsion was prepared (Esmailzadeh Kenari et al., 2022).
Results and discussionThe purpose of this research is to investigate the effect of antioxidant, antimicrobial properties and sensory evaluation of tassel extract coated with basil seed gum wall individually and in combination with sesame protein isolate and its effect on the shelf life of meat sausage products during storage. For this purpose, pH, peroxide, Thiobarbituric acid, and microbial tests (total count and mold and yeast) were investigated. The results of the TBA and peroxide test showed that with the passage of storage time, the amount of both factors (peroxide and TBA) in all three samples has an upward trend, and statistical data shows a significant difference between the samples. The highest amount of fat oxidation was observed in the control sample and the rate of oxidation was slower in the Nano coated samples. that this reduction rate in the extract of tassel nano-coated with a combined coating(1.78meqo2/kg) was more than the coating of basil seed gum alone (2.01meqo2/ kg). Also, the TVN factor, which is one of the factors indicating the freshness index of the product, also showed an increasing trend with the passage of time, but its amount at the end of 21 days of storage in the product containing the extract of tassel Nano-coated in the combined coating (14.9) was lower than the permissible limit (25mg/100g), and there is statistically significant difference between samples and storages day. The results of the microbial indicators showed that the addition of Nano-coated tassel extract to the sausage product leads to a decrease in the microbial load of the final product, which was the highest in the use of a combined coating. The lower microbial load in the sausage sample containing nano-coated corn tassel extract can be caused by the phenolic compounds present in the extract which is through the destruction of cell wall, blocking the ion transport pathways and preventing the synthesis of adenosine triphosphate(ATP) and the better concentration of bioactive compounds by sesame protein isolate (Elsayed et al., 2022). Also, corn tassel having low pH(acidic), caused the decrease pH in the samples and in this way it also partially prevents the growth of microorganisms. The general evaluation of the sensory index showed that the sausage sample containing the corn tassel extract coated with composite coating had higher emits than other samples and the best treatment was accepted from the evaluators' point of view.
ConclusionThe results of this study show that the Nano-coated corn tassel extract has good antioxidant and antimicrobial properties. So the highest amount of oxidation is related to the control sample and the lowest is related to the sample containing the extract of tassel nano-coated with a combined coating. Regarding the effect of the extract on the microbial properties of the sausage sample, the trend is according to its effect on oxidation. Also, the data obtained from the sensory evaluation showed that the sausage sample containing the extract of tassel nano-coated with a composite coating had a more favorable sensory quality compared to other samples. The evaluation of the obtained color shows that the redness of the product decreases with the passage of time and that the amount of reduction in the product containing the extract of tassel nano-coated with a combined coating is lower than in other samples.
Keywords: Corn Tassel, Nanoencapsulation, Shelf life, Meat sausage -
هدف از این مطالعه، بررسی خصوصیات آنتی اکسیدانی عصاره های متانولی استخراجی از هسته رقم خرمای ربی به روش فراصوت و ارزیابی ویژگی های فیزیکوشیمیایی نانوذرات زیین بارگذاری شده با این عصاره ها بود. تیمار فراصوت جهت استخراج عصاره متانولی از پودر هسته خرما و روش رسوب ضدحلال جهت ریزپوشانی عصاره های متانولی هسته خرما به میزان 05/0، 1/0، 15/0 و 2/0 گرم در حامل بیوپلیمری زیین مورد استفاده قرار گرفت. در این مطالعه، میزان ترکیبات فنولی کل و IC50 عصاره های استخراجی از هسته خرمای رقم ربی در زمان 45 دقیقه، دمای50 درجه سانتیگراد حمام فراصوت و غلظت حلال متانول 70 درصد به ترتیب 74/369 میلی گرم اکی والان اسید گالیک بر گرم وزن خشک و 08/5 میکروگرم بر میلی لیتر بدست آمد. با افزایش نسبت عصاره ریزپوشانی شده در حامل زیین از 1/0 تا 4/0، میزان کارایی ریزپوشانی از 90/85 به 19/95درصد و اندازه ذرات زیین بارگذاری شده با عصاره های متانولی از 95/129 به 30/183 نانومتر افزایش و میزان پتانسیل زتا نانوذرات از 15/19+ به 48/14+ میلی ولت کاهش یافت. میزان اندازه و پتانسیل زتا ذرات زیین فاقد عصاره به ترتیب 30/109 نانومتر و 96/21+ میلی ولت تعیین گردید. نتایج آنالیز ATR-FTIR بیانگر آن بود که با افزایش نسبت عصاره متانولی ریزپوشانی شده در حامل زیین، پیک کشش پیوند O‒H⋯O از 85/3292 به 85/3294 cm-1 تغییر و افزایش یافته است. در بررسی تصاویر FE-SEM، نانوذرات زیین فاقد عصاره و بارگذاری شده با عصاره های هسته خرما دارای مرفولوژی نیمه کروی بودند. به طور کلی، ماهیت آبگریز حامل زیین باعث اتصال آن با ترکیبات فنولی عصاره هسته خرمای ربی از طریق ایجاد اینتراکشن های غیرکوالانس، واندروالس، هیدروژنی و هیدروفوب گردیده است. از این رو، زیین می تواند به عنوان یک حامل قدرتمند در ریزپوشانی عصاره های هسته خرما مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: فراصوت، هسته خرمای ربی، حامل زئین، نانوریزپوشانی، رسوب ضدحلالThe aim of this study was to investigate the antioxidant properties of date seed methanolic extracts of Rabbi variety and evaluating the physicochemical properties of zein nanoparticles loaded with these extracts. Ultrasonic treatment was used to extract methanolic extract from date seed powder and antisolvent precipitation method was used to encapsulate date seed methanolic extracts in amounts of 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2 g in zein biopolymer carrier. In this study, the total phenolic content (TPC) and half maximal inhibitory concentration (IC50) value of date seed extracts of Rabbi variety in 45 min, the temperature of 500C of ultrasonic bath and 70% methanol solvent concentration were obtained respectively 369.47 mg gallic acid equivalents (GAE)/g dry weight and 5.08 µg/m1. By increasing the ratio of encapsulated extract in zein carrier from 0.1 to 0.4, the encapsulation efficiency from 85.90 to 95.19% and the size of zein particles loaded with methanolic extracts from 129.95 to 183.30 nm increased and the zeta potential of nanoparticles decreased from +19.15 to +14.48 mV. The size and zeta potential of extract-free zein particles were determined 109.30 nm and +21.96 mV, respectively. The results of ATR-FTIR analysis indicated that with increase the ratio of methanolic extract encapsulated in the zein carrier, the stretching peak of O‒H⋯O bond changed and increased from 3292.85 to 3294.85 cm-1. In Investigating the FE-SEM images, extract-free zein nanoparticles and zein nanoparticles loaded with date seed extracts had semi-spherical morphology. Overall, the hydrophobic nature of zein carrier caused it to bind with the phenolics of Rabbi date seed extract through non-covalent, van der Waals, hydrogen, and hydrophobic interactions. Therefore, it can be used as a strong carrier for the encapsulation of date seed extracts.
Keywords: Ultrasound, Rabbi date seed, Zein carrier, Nanoencapsulation, antisolvent precipitation -
امروزه بیش از هر زمان دیگری، تقاضای مصرف کنندگان برای استفاده از مواد غذایی طبیعی و عاری از نگهدارنده های مصنوعی افزایش یافته است. یک راه حل استفاده از مواد زیستی فعال به جای افزودنی های مصنوعی در فرمولاسیون مواد غذایی است. این مطالعه به منظور حفظ خاصیت آنتی اکسیدانی عصاره چای سبز(GT) از طریق ریز پوشانی آن در نانو ذرات کیتوزان (CS-NP) و و بررسی اثرات نگهدارندگی آن بر روی سوریمی انجام شد. نانوانکپسولاسیون عصاره چای سبز با استفاده از نانوژل کیتوزان-سیترات انجام شد. نتایج نشان داد که عصاره ریز پوشانی شده (CS-NP-GT) بر روی کاهش اکسیداسیون چربی سوریمی از طریق تعیین تیوباربیتوریک اسید و اسید های چرب آزاد به طور قابل ملاحظه ای موثر بوده است. آنالیز های شیمیایی، میکروبی و حسی سوریمی با تیمار CS-NP-GT تفاوت معنی داری در مقایسه با سایر تیمار ها نشان داد (0/05>p). در پایان دوره نگهداری سوریمی تیمار با CS-NP-GT سبب 2/6 سیکل لگاریتمی کاهش در جمعیت باکتری های اسید لاکتیک، 2/55 سیکل لگاریتمی کاهش در جمعیت انتروباکتریاسه،4/32 سیکل لگاریتمی کاهش در جمعیت باکتری های مزوفیل هوازی، 3/7 سیکل لگاریتمی کاهش در جمعیت باسیلوس سریوس و 2/61 سیکل لگاریتمی کاهش در جمعیت کپک و مخمر شد. در ارزیابی حسی E-0.1-GT در روز نهم نگهداری امتیاز بالاتری در مقایسه با سوریمی تهیه شده با دیگر تیمار ها کسب کرد. نتایج این پژوهش نشان داد که ریز پوشانی عصاره چای سبز با نانوذرات کیتوزان یک فناوری نویدبخش در جهت کنترل تغییرات شیمیایی، میکروبی و حسی نامطلوب سوریمی و افزایش ماندگاری این محصول است.
کلید واژگان: نانوانکپسولاسیون، نانوذرات کیتوزان، سوریمی، عصاره پلی فنولیIn interest of increasing demand for natural foods free of artificial preservatives, this study aimed to Controlling the antioxidant properties of green tea extract (GT) through its encapsulation in chitosan nanoparticles (CS-NP) and to investigate its preservative effects on surimi. The results showed that GT-loaded chitosan nanoparticle (CS-NP-GT) was significantly effective in reducing the lipid oxidation of surimi by determination of Thiobarbituric acid and free fatty acids. Chemical, microbial and sensory analyzes of surimi with CS-NP-GT treatment showed a significant difference compared to other treatments (p <0.05). At the end of the storage period, surimi treatment with CS-NP-GT caused 2.6 log cycles reduction of lactic acid bacteria, 2.55 log cycles reduction of Enterobacteriaceae, 4.32 log cycles reduction of aerobic mesophilic bacteria, 3.7 log cycles reduction of Bacillus cereus and 2.61 log cycles reduction of mold and yeast. Also in the sensory evaluation, E-0.1-GT had higher score on the ninth day of storage compared to surimi prepared with other treatments. The results of this study showed that encapsulation of green tea extract with chitosan nanoparticles is a promising technology to control chemical, microbial and adverse sensory changes in surimi and increase the shelf life of this product.
Keywords: Nanoencapsulation, Chitosan nanoparticles, Surimi, polyphenolic extract -
امروزه، نقش پروبیوتیک ها به عنوان میکروارگانیسم های مفیدی که در بهبود سلامت، پیشگیری و کنترل اختلالات بالینی میزبان نقش دارند، تایید شده است. بنابر گفته سازمان بهداشت جهانی، اگر پروبیوتیک ها در مقادیر کافی و مناسب به میزبان تجویز شوند، برای سلامت بسیار مفید می باشند. برای انتقال اثرات پروبیوتیک به مصرف کننده، میکروارگانیسم های پروبیوتیک باید از نظر متابولیکی در محصولات غذایی پایدار و فعال باشند و در قسمت اعظم دستگاه گوارش زنده بمانند و همچنین باید اثرات مفید خود را در روده میزبان داشته باشند. یکی از مشکلات عمده در این زمینه، بقای سلول های پروبیوتیک در برابر حملات فیزیکی و شیمیایی در طول عبور از دستگاه گوارش به روده است. پیشرفت ها در زمینه ی بهبود تکنیک های کپسوله سازی در مقیاس میکرو برای دستیابی به زنده مانی سلولی بالا، مقاومت معده، مقاومت دما و ماندگاری طولانی تر متمرکز شده است. با این حال، این رویکردهای میکروکپسولاسیون دارای محدودیت ها و چالش هایی هنگام استفاده بالینی می باشند. مطالعه حاضر، مروری کوتاه بر پیشرفت فعلی روش های مختلف کپسوله سازی پروبیوتیک با تمرکز بیشتر بر روی استراتژی های کپسوله سازی تک سلولی مدرن و نوظهور با استفاده از نانوپوشش ها برای سلول های پروبیوتیک فردی ارایه می دهد. در نهایت، مزایای روش های مختلف نانوکپسوله سازی مورد بحث قرار گرفته و اشاره ای به آینده ی توسعه پروبیوتیک های پوشش دار با ویژگی های پیشرفته و مزایای سلامتی آن خواهد داشت.
کلید واژگان: پروبیوتیک، نانوتکنولوژی، کپسوله سازی، نانوکپسولاسیونToday, the role of probiotics has been confirmed as beneficial microorganisms that play a role in improving health, preventing, and controlling host clinical disorders. According to the World Health Organization, if probiotics are prescribed to the host in sufficient and appropriate amounts, they can be very beneficial for health. In order to transfer the effects of probiotics to the consumer, it is necessary for probiotic microorganisms to be metabolically stable, active in food products, and able to survive in most parts of the digestive tract while also providing their beneficial effects in the host intestine. One major issue in this field is the ability of probiotic cells to survive physical and chemical attacks during their journey through the digestive system to the intestine. Recent advances have focused on improving micro-scale encapsulation techniques in order to achieve high cell viability, resistance to stomach acid, temperature resistance, and longer shelf life. However, these microencapsulation approaches still face limitations and challenges in terms of clinical translation. This present study offers a brief overview of the current progress of various probiotic encapsulation methods, with a particular emphasis on modern and emerging single cell encapsulation strategies that use nanocoatings for individual probiotic cells. Furthermore, the advantages of different nanoencapsulation methods are discussed, and future developments in coated probiotics with advanced properties and health benefits are anticipated.
Keywords: Probiotic, Nanotechnology, Encapsulation, Nanoencapsulation -
هدف از این مطالعه درون پوشانی تیمول و رسوراترول تهیه شده با نانوذرات کامپوزیتی زیین- کازیینات و بررسی خواص آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی آن ها بود. بدین منظور برای تهیه نانوذرات کامپوزیتی زیین- کازیینات از روش دیسپرسیون مایع - مایع استفاده گردید. در این مطالعه تاثیر غلظت های مختلف تیمول و رسوراترول (صفر تا 100 درصد) و نسبت های مختلف هسته به دیواره (1 : 10 و 1: 20) بر توانایی مهار رادیکال های آزاد DPPH، قدرت احیاکنندگی یون آهن و فعالیت ضدمیکروبی بر باکتری های اشریشیا کلی و لیستریا مونوسیتوژنز در محیط کشت و شیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه حاوی 75 درصد تیمول و 25 درصد رسوراترول با نسبت 1 به 10 هسته به دیواره، دارای بیشترین میزان توانایی مهار رادیکال های آزاد DPPH و قدرت احیاکنندگی یون آهن بود و مشخص گردید که افزایش غلظت دیواره به جز نمونه حاوی 75 درصد تیمول منجر به افزایش توانایی مهار رادیکال های آزاد DPPH و قدرت احیاکنندگی یون آهن گردید. باکتری های لیستریا موجود در محیط کشت TSB حساس ترین باکتری به نمونه های تهیه شده بود و قوی ترین نانوذرات تهیه شده که کمترین MIC و MBC را داشت به نمونه حاوی 75 درصد تیمول و 25 درصد رسوراترول با نسبت هسته به دیواره 1 به 10 اختصاص داشت و اغلب، باکتری های موجود در شیر نسبت به محیط کشت به این نانوذرات مقاوم تر بودند. در نهایت می توان گفت که نمونه حاوی 75 درصد تیمول و 25 درصد رسوراترول با نسبت هسته به دیواره 1 به 10 می تواند به عنوان ترکیبی با قدرت آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی مناسب انتخاب گردد.
کلید واژگان: تیمول، رسوراترول، نانوانکپسولاسیون، ضد میکروبیThe present study aimed to encapsulate thymol and resveratrol prepared with zein-caseinate composite nanoparticles and to investigate their antioxidant and antimicrobial properties. For this purpose, liquid-liquid dispersion method was used to prepare zein-caseinate composite nanoparticles. In this study, the effect of different concentrations ratio of thymol and resveratrol (zero to 100%) and different ratios of core to coating (1:10 and 1:20) on the ability to inhibit DPPH free radicals, the reducing power of iron ions and antimicrobial activity on Escherichia coli and Listeria monocytogenes was investigated in culture media and milk. The results showed that the sample containing 75% thymol and 25% resveratrol with a ratio of 1 to 10 of core to coating had the highest ability to inhibit DPPH free radicals and the reducing power of iron ions, and it was found that the increase in the coating concentration except for the sample containing 75% thymol, led to an increase in the Inhibition power of DPPH free radicals and reducing power of iron ion. Listeria bacteria in the TSB culture medium were the most sensitive bacteria to the prepared samples, and the strongest prepared nanoparticles, which had the lowest MIC and MBC, belonged to the sample containing 75% thymol and 25% resveratrol with a core-to-wall ratio of 1:10, and in most samples, The bacteria in milk were more resistant to these nanoparticles than the culture medium. Finally, it can be said that the sample containing 75% thymol and 25% resveratrol with a core-to-wall ratio of 1 to 10 can be selected as a combination with appropriate antioxidant and antimicrobial power.
Keywords: thymol, resveratrol, nanoencapsulation, antimicrobial -
به دنبال نگرانی های ایجادشده در زمینه استفاده از نگهدارنده های سنتتیک در مواد غذایی مختلف، توجه به ترکیبات طبیعی با خاصیت نگهدارند گی ضروری به نظر می رسد. فیکوسیانینی که از میکروجلبک اسپیرولینا استخراج می شود، یکی از این ترکیبات است. هدف تحقیق حاضر، استخراج (به روش آنزیمی) و نانو ریزپوشانی این رنگدانه با پوشش ترکیبی مالتودکسترین- کازیینات سدیم و ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد باکتریایی (علیه اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس اوریوس، لیستریا مونوسیتوژنز، یرسینیا روکری و استرپتوکوکوس اینیه ایی) نانوکپسول ها در مقایسه با فیکوسیانین خالص بود. نتایج نشان داد با افزایش غلظت فیکوسیانین (در هر دو فرم خالص و نانو ریزپوشانی شده)، فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد باکتریایی تیمار ها به صورت معنی داری افزایش می یابد (05/0>p). مقایسه خواص تیمارها در روزهای صفر و 60 (نگهداری در دمای 18- درجه سانتی گراد) نشان داد که فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد باکتریایی فیکوسیانین خالص با گذشت زمان نگهداری به صورت معنی داری کاهش می یابد (05/0>p). اما تکنیک نانو ریزپوشانی از تغییر خواص مذکور جلوگیری و به حفظ آن ها کمک می کند. در بین باکتری های گرم مثبت، لیستریا مونوسیتوژنز نسبت به دو باکتری دیگر حساس تر بوده و تمامی غلظت های مورد استفاده دارای اثر مهار کننده بر این باکتری بودند. استافیلوکوکوس اوریوس به دو غلظت 5/2 و 5 و استرپتوکوکوس اینیه ایی به سه غلظت 5/2، 5 و 10 میکروگرم بر میلی لیتر مقاوم بودند. در بین دو باکتری گرم منفی، یرسینیا روکری از حساسیت بیشتری برخوردار بوده و غلظت های مورد استفاده، به استثنای غلظت های 5/2 و 5 میکروگرم بر میلی لیتر، دارای اثر مهار کننده بر هر دو باکتری بودند. مطابق نتایج روش رقیق سازی، برای باکتری های مورد مطالعه، دامنه MIC بین 500-50 و MBC بین 500-100 میکروگرم بر میلی لیتر بود. ضمن اینکه کمترینMIC برای لیستریا مونوسیتوژنز و بیشترین MBC برای استرپتوکوکوس اینیه ایی ثبت شد. از این تحقیق می توان نتیجه گرفت که اولا فیکوسیانین خالص دارای فعالیت آنتی اکسیدانی و ضد باکتریایی است؛ دوما نانو ریزپوشانی این رنگدانه با پوشش ترکیبی مالتودکسترین-کازیینات سدیم موجب ارتقای این خواص و ثبات آن ها در طول دوره نگهداری می گردد.
کلید واژگان: اسپیرولینا، فیکوسیانین، نانو ریزپوشانی، خواص آنتی اکسیدانی، خواص ضدباکتریاییFollowing the concerns created in the field of using synthetic preservatives in various foods, it seems necessary to pay attention to natural compounds with preservative properties. Phycocyanin extracted from spirulina microalgae is one of these compounds. The aim of the present study was to extract (using enzymatic method) and nanoencapsulation of this pigment with maltodextrin-sodium caseinate combination coating and evaluate the antioxidant and antibacterial activity (against Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Yersinia ruckeri and Streptococcus iniae) of nanocapsules in comparison with pure phycocyanin. The results showed that with increasing the concentration of phycocyanin (in both pure and nanoencapsulated forms), the antioxidant and antibacterial activity of the treatments increased significantly (p<0.05). Comparison of the properties of the treatments on days 0 and 60 (stored at -18°C) showed that the antioxidant and antibacterial activity of pure phycocyanin was significantly reduced over time (p<0.05). But the nanoencapsulation technique prevents the mentioned properties from changing and helps to preserve them. Among gram-positive bacteria, Listeria monocytogenes was more sensitive than the other two bacteria and all concentrations used had an inhibitory effect on this bacteri. Staphylococcus aureus was resistant to two concentrations of 2.5 and 5 μg/ml and Streptococcus iniae to three concentrations of 2.5, 5 and 10 μg/ml. Among the two gram-negative bacteria, Yersinia ruckeri was more sensitive and the concentrations used, with the exception of concentrations of 2.5 and 5 μg/ml, had an inhibitory effect on both bacteria. According to the results of the dilution method, for the studied bacteria, the MIC range was between 50-500 and the MBC between 100-500 μg/ml. Also, the lowest MIC was recorded for Listeria monocytogenes and the highest MBC was recorded for Streptococcus iniae. It can be concluded from this research that first, pure phycocyanin has antioxidant and antibacterial activity; second, nanoencapsulation of this pigment with combined coating of maltodextrin-sodium caseinate improves these properties and their stability during the storage period.
Keywords: Spirulina, Phycocyanin, Nanoencapsulation, Antioxidant properties, Antibacterial properties -
با توجه به نگرانی هایی که در زمینه استفاده از رنگ های مصنوعی در مواد غذایی مختلف وجود دارد، توجه به منابع دارای رنگ های طبیعی ضرورت می یابد. یکی از این منابع، جلبک اسپیرولینا است که محتوی رنگدانه آبی فیکوسیانین است. هدف از تحقیق حاضر در مرحله اول استخراج این رنگدانه از جلبک مذکور به روش آنزیمی (لیزوزیم) و نانو ریزپوشانی آن بود. در مرحله دوم خصوصیات فیزیکوشیمیایی نانوذرات بررسی شدند. نهایتا فیکوسیانین در دو فرم آزاد و نانو به فرمولاسیون بستنی اضافه و خواص کیفی و حسی محصول در مقایسه با شاهد ارزیابی گردید. نتایج نشان داد نانو ذرات تولیدشده دارای میانگین سایز 1/397 نانومتر هستند. بازده فرایند ریزپوشانی 11/2±41/73 درصد ثبت شد. مطابق تصاویر ثبت شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، ذرات نانو ریزپوشانی شده با ابعاد مختلف در گسترش میکروسکوپی پراکنده بودند؛ به طوری که ذرات در اندازه های مختلف (از قطر 4/51 تا 2/221 نانومتر) قابل مشاهده می باشند. نتایج رهایش نانوذرات در شرایط آزمایشگاهی نشان داد، در 2/1=pH، درصد رهایش فیکوسیانین پایین است (2 ساعت اول)؛ به طوری که در محدوه 7 تا 13 درصد نوسان دارد. اما بعد از این مرحله (4/7=pH)، درصد رهاسازی به طور قابل ملاحظه ای افزایش داشت (4 ساعت دوم) و در زمان های 3 و 4 ساعت به ترتیب از 35 به 71 درصد رسید. استفاده از فیکوسیانین خالص در فرمولاسیون بستنی، باعث بهبود شاخص های سفتی، درصد ذوب، بافت، شدت صمغیت، شدت کریستالی و شدت سردی شد؛ اما این شاخص ها در تیمار فرموله شده با فیکوسیانین نانو ریزپوشانی شده در سطح مطلوب تری گزارش شدند. شاخص رنگ در بستنی فرموله شده با فیکوسیانین خالص در مقایسه با تیمار دارای فیکوسیانین نانو ریزپوشانی شده مطلوب تر و از مقبولیت بیشتری برخوردار بود. با توجه به ویژگی های فیکوسیانین به ویژه فرم نانو ریزپوشانی شده، می توان از آن به عنوان رنگ بیولوژیک و بهبوددهنده خواص کیفی و حسی در انواع بستنی استفاده کرد.
کلید واژگان: اسپیرولینا، فیکوسیانین، نانوریزپوشانی، بستنی، خواص کیفی و حسیDue to the concerns about the use of artificial colors in various foods, it is necessary to pay attention to sources with natural colors. One of these sources is the algae Spirulina, which contains the blue pigment phycocyanin. The aim of the present study in the first stage was to extract this pigment from the algae by enzymatic method and its nanoencapsulation. In the second stage, the physicochemical properties of nanoparticles were investigated. Finally, phycocyanin in both free and nano forms was added to the ice cream formulation and the qualitative and sensory properties of the product were evaluated in comparison with the control. The results showed that the produced nanoparticles have an average size of 397.1 nm. The encapsulation efficiency of the process was recorded 73.41%. According to the images recorded using scanning electron microscopy, the nanoparticle with different dimensions are scattered in the microscopic spread so that the particles are visible in different sizes. The release results of nanoparticles in vitro showed that at pH=1.2, the release percentage of phycocyanin is low (the first 2 hours). So that it fluctuates in the range of 7 to 13%. But after this stage (pH=7.4), the release rate increased significantly and from 35 to 71% at 3 and 4 hours, respectively. The use of pure phycocyanin in ice cream formulation improved the hardness, melting percentage, texture, hardness, crystalline intensity and coldness. But these indices were reported at a more favorable level in the treatment formulated with nanoencapsulated phycocyanin. The color index in ice cream formulated with pure phycocyanin was more desirable and more acceptable compared to the treatment with nanoencapsulated phycocyanin. Due to the properties of phycocyanin, especially the nanoencapsulated form, it can be used as a biological dye and improver the quality and sensory properties in various ice creams.
Keywords: Spirulina, Phycocyanin, Nanoencapsulation, ice cream, quality, sensory properties -
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال شانزدهم شماره 4 (پیاپی 64، مهر و آبان 1399)، صص 367 -381
پژوهش حاضر به منظور بررسی فعالیت ضدقارچی و پایداری اسانس آویشن درون پوشانی در نانوژل کیتوزان- مریستیک اسید در برابر قارچ Botrytis cinerea در انگور قرمز شاهرودی انجام گرفت. اثر نانوژل کیتوزان-مریستیک اسید در سه سطح صفر، 150 و 300 میکرولیتر در لیتر ، اسانس آویشن خالص و اسانس آویشن درون پوشانی شده در نانوژل کیتوزان- مریستیک اسید در سه سطح 0، 75 و 150 میکرولیتر در لیتر در شرایط آزمایشگاهی و بر ماندگاری میوه های انگور در شرایط اتمسفر تعدیل یافته در طی 72 روز نگهداری در دمای 2 تا 4 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) اتصال موفقیت آمیز بین گروه های آمین کیتوزان و گروه های کربوکسیلیک اسید- مریستیک اسید را تایید کرد و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی اندازه ذرات نانوژل کیتوزان- مریستیک اسید حاوی اسانس را کمتر از 100 نانومتر نشان داد. تست رهایش نشان داد که انتشار اسانس آویشن از نانوژل کیتوزان- مریستیک اسید روندی دو مرحله ای دارد. نتایج حاصل از حبه های آلوده بسته بندی شده تایید کرد با افزایش غلظت اسانس آویشن، اثر ضدقارچی نیز افزایش یافته است. کمترین میزان هدایت الکتریکی و تغییر رنگ، بالاترین مولفه L* و شاخص کروما در تیمار اسانس آویشن با غلظت 75 میکرولیتر در لیتر مشاهده گردید. نتایج نشان دادند که غلظت های پایین اسانس درونپوشانی شده در کنترل عامل قارچ بوتریتیس انگور بهتر از اسانس خالص با همان غلظت عمل کرد، در حالی که در آزمایش های مربوط به قابلیت انبارمانی میوه انگور تیمار اسانس آویشن با غلظت 75 میکرولیتر در لیتر مطلوبترین نتیجه را نشان داد.
کلید واژگان: نانوکپسوله، اثر ضدقارچی، اسانس آویشن، Botrytis cinerea، انگورIntroductionFresh grapes (Vitis vinifera L.) show severe lesions at the post-harvest stage and during the storage period. Decreasing the quality of grapes in the post-harvest stage limits its consumption and commercialization. Some methods such as using bio-control agents, natural antimicrobials, physical methods, disinfectants agents ,GRAS, (ozone, ethanol, acetic acid) have been used to control Botrytis cinerea after harvest. Encapsulation of the essential oils will increase their ability by increasing the effectiveness of the essential oils. Currently, chitosan has been interested for encapsulating bioactive compounds, as they are generally known to be safe and possess superior biological properties such as biodegradability, biocompatibility and non-toxicity. The aim of this study was to encapsulate thyme essential oil in chitosan nanogels to enhance and maintain its antifungal effect against B. cinerea in vitro and in vitro on Shahroodi red grape.
Materials and methodsFor the purpose of this study, chitosan nanogels were first prepared and the infrared spectrum of chitosan-meric acid nanogels was measured using FT-IR430 infrared spectrophotometer at 20 ° C. The morphology of chitosan-meric acid nanogels and encapsulated essential oil was analyzed by SEM. Release test was then performed to determine the release rate of thyme essential oil encapsulated in chitosan-meric acid nanogels. Effect of chitosan-meristic acid nanogels at three levels of 0, 150 and 300 µl/L, pure thyme essential oil and thyme essential oil encapsulated in chitosan-meristic acid nanogels at three levels of 0, 75 and 150 µl / L in vitro and on the shelf life of grape fruits was studied under modified atmospheric conditions during 72 days storage at 2 to 4 °C. During storage, some traits such as firmness by manual penetrometer, electrical conductivity of fruit tissue, some components of fruit skin color and soluble solids were assessed by a refrectometer.
Results and discusionInfrared spectroscopy (FTIR) results confirmed the successful coupling between chitosan amin groups and carboxylic acid-meristic acid groups and scanning electron microscopy image showed that the particle size of chitosan-meric acid nanogel was than 100 nm. The Comparison of the particle size in the present study with the previous studies on the size of chitosan-meric acid nanogels was smaller and more uniform. These differences could be related to several reasons, transform the long chitosan chain into smaller fragments by initial sonication, the important role of ultrasound in the reduction of the particle size and passing the nanogels through the filter. Release test showed that the diffusion of thyme essential oil from chitosan-meric acid nanogels has a two-step process. The chitosan-meric acid nanogels prepared in this study have hydrophilic (chitosan polymer) and hydrophilic (meristic acid fatty acid chain) regions, which led to the gradual release of thyme essential oil due to their hydrophobic nature. The results of the infected packaged berries confirmed that with increasing concentration of thyme essential oil, the antifungal effect was also increased. Evaluation of the effects of essential oil and nanogels - essential oils on grape berries infected with pathogenic spores showed the highest number of spores in control treatment (10.125 × 105 per ml) and the lowest number in NE2 (1.375 × 105 per ml) were observed. Coating treatments of chitosan-meric acid nanogel and thyme essential oil encapsulated in chitosan-meric acid nanogels showed better results at higher concentrations, but in the case of essential oil, lower spores were observed. The lowest electrical conductivity and discoloration, the highest L * component and chroma index were observed in thyme essential oil treatment with concentration of 75 µl/l. The results showed that the lower concentrations of the essential oil in the control of botrytis cinerea was better than the pure essential oils, whereas in the experiments on the storage of grape fruit, the treatment of thyme essential oil with a concentration of 75 µl/l It showed the most favorable result. Based on the results of the present study, the effect of essential oil nano-gel and essential oil alone on the shelf life after harvesting of grapes packed with polyethylene film confirmed that the essential oil performance was better than the essential oil nanogel. The lower performance of the essential oil nanogel than that of the essential oil alone can be due to inhibition of the essential oil diffusion through the packaging film while, the encapsulated essential oil release slower than the essential oil alone, it is likely to have an effect longer than expected in this study for the storage period of the grape. Considering this case and the antimicrobial capability of essential oil nanogel, it is necessary to investigate the effect of essential oil nanogel compared to essential oil on longevity of grapes for a longer of storage period.
Keywords: Nanoencapsulation, unti-fungal, Thyme essential oil, Botrytis cinerea, grape -
در این پژوهش نانوکپسولهای صمغ دانه قدومه شیرازی حاوی د-لیمونن به روش الکترواسپری تولید شد. به این منظور امولسیون د-لیمونن (10 و 20 درصد) در محلول آبی صمغ دانه قدومه شیرازی (0/5 درصد) تهیه گردید. ویژگیهای امولسیونها شامل خواص ریولوژیکی، کشش سطحی، هدایت الکتریکی و توزیع اندازه ذرات ارزیابی شد و ارتباط آنها با مورفولوژی نانوکپسولها بررسی گردید. نتایج نشان داد غلظت د-لیمونن بر هدایت الکتریکی و اندازه قطره های امولسیون بیشترین تاثیر را داشت. برهمین اساس، مورفولوژی و اندازه ذرات کپسولها نیز تحت تاثیر غلظت لیمونن بود. تصاویر FE-SEM موفقیت روش الکترواسپری در تولید نانوکپسولهای کروی، هموار و با توزیع اندازه ذرات یکنواخت را تایید کردند. کارایی انکپسولاسیون بالا (بیش از 87 درصد) از دیگر مزایای روش مورداستفاده بود. آزمونهای پایداری نشان دادند حداکثر افت د-لیمونن نانوپوشانی شده پس از 3 ماه نگهداری، 11/67 درصد بود. در بررسیهای رهایش طعم، آزادسازی سریع، کامل و تقریبا یکنواخت د-لیمونن به دلیل اندازه ذرات کوچک و یکنواخت نانوکپسولها مشاهده شد. با بررسی کینتیکی رهایش مشاهده گردید مدل کورسمیر-پپاس ازنظر ریاضی بهترین توصیف را برای رهایش لیمونن در دو محیط آب دیونیزه و بزاق مصنوعی فراهم آورد.کلید واژگان: الکترواسپری، رهایش، صمغ دانه قدومه شیرازی، مدل سازی کینتیکی، نانوپوشانیIn this study alyssum homolocarpum seed gum (AHSG) nanocapsules containing D-limonene were fabricated by electrospraying process. For this purpose, D-limonene emulsions with constant AHSG (0.5% w/w) and two different flavor concentrations (10 or 20% based on gum weight) were prepared. The effects of physical properties of emulsions (rheological properties, droplet size, surface tension and electrical conductivity) on the morphology of capsules were studied. The results indicated that the droplet size and electrical conductivity of emulsions was mainly affected by concentration of D-limonene. Consequently, morphology and particle size of nanocapsules obtained from two emulsions, were somewhat different due to their difference in flavor content. FE-SEM images confirmed the success of electrospraying process for production of round and smooth AHSG nanocapsules with narrow size distribution. AHSG nanocapsules showed high encapsulation efficiency (more than 87%). Stability assay revealed a relatively good storage stability of encapsulated D-limonene and the maximum loss in 90 days was 11.67%. The release of D-limonene from AHSG nanocapsules was performed quickly, completely and fairly uniform due to the small and uniform size of particles. The kinetic modeling indicated that the data of D-limonene release in both artificial saliva and deionized water media were well fitted to the Korsmeyer-Peppas models.Keywords: Alyssum homolocarpum seed gum, electrospraying, Kinetic Modelling, Nanoencapsulation, release
-
Background and objective
Functional properties of essential oils are attributed to their components, many of which exhibit antimicrobial activity against pathogenic and spoilage microorganisms in a wide variety of foods. However, essential oils are unstable compounds; therefore, they can be encapsulated for a better protection and increase of functionality. In this work, antimicrobial activities of oregano, thyme and clove leave essential oils (non-encapsulated and nanoencapsulated) were assessed against Escherichia coli ATCC 29922, Salmonella typhimurium ATCC 14028 and Staphylococcus aureus ATCC 25923 using emulsification.
Material and methodsThe essential oils were characterized based on their physicochemical properties. Nanoemulsions were prepared, using 5% (w w-1) of essential oils, and then characterized based on their physical properties, stability and encapsulation efficiency. The microdilution antimicrobial assay was carried out to assess minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of the essential oils and their nanoemulsions. Data from physical properties of the essential oils and physical properties, stability and encapsulation efficiency of the nanoemulsions were statistically analyzed.Results and
conclusionAntimicrobial activity of the essential oils showed decreases in minimum inhibitory concentration by 27-60% for the nanoencapsulated oils, compared to nonencapsulated oils. Nanoencapsulated and nonencapsulated oregano essential oils exhibited the lowest minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration values. Based on the results, nanoencapslulated essential oils may further be used in various foods to avoid microbial contaminations.Conflict of interest: The authors declare no conflict of interest.
Keywords: Antimicrobials, Essential oils, Nanoemulsions, Nanoencapsulation, Pathogens -
این مطالعه با هدف بررسی اثر ترکیبات غیرقابل صابونی شونده روغن سبوس برنج طارم به صورت آزاد و نانوریزپوشانی شده در پایداری اکسایشی روغن سویا انجام شد. بدین منظور نانوریزپوشانی ترکیبات غیرقابل صابونی شونده با دیواره پوششی کیتوزان و صمغ قدومه شهری انجام و اندازه ذزات، راندمان ریزپوشانی و فعالیت آنتی اکسیدانی قبل و بعد از نانوریزپوشانی اندازه گیری شد. اثر ترکیبات غیرقابل صابونی شونده به صورت آزاد و نانوریزپوشانی شده و آنتی اکسیدان سنتزی TBHQ بر پایداری اکسایشی روغن سویا با آزمون های عدد پراکسید PV))، دی ان مزدوج (CD) ، عدد تیوباربیتوریک اسید (TBA)و شاخص رنگی ارزیابی و همچنین رهایش ترکیبات فنولی و توکوفرولی اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد که نمونه نانوریزپوشانی شده با صمغ قدومه شهری اندازه ذرات و راندمان ریزپوشانی بالاتری نسبت به نمونه نانوریزپوشانی شده با کیتوزان داشت و همچنین فعالیت آنتی اکسیدانی ترکیبات غیرقابل صابونی شونده بعد از نانوریزپوشانی کاهش یافت. در بررسی پایداری اکسایشی روغن سویا نتایج ما نشان داد که در مراحل ابتدایی نگهداری ترکیبات غیرقابل صابونی شونده روغن سبوس برنج و نمونه های نانوریزپوشانی شده سرعت اکسیداسیون روغن سویا را افزایش دادند ولی در ادامه ترکیبات غیرقابل صابونی شونده به شکل آزاد فعالیت آنتی اکسیدانی بهتری را نسبت به نمونه های نانوریزپوشانی شده نشان داده است و نمونه نانوریزپوشانی شده با صمغ قدومه شهری فعالیت بهتری را نسبت به نمونه نانوریزپوشانی شده با کیتوزان داشت. با این حال، آنتی اکسیدان سنتزی TBHQ فعالیت آنتی اکسیدانی بالاتر و عملکرد بهتری را نشان داد.
کلید واژگان: ترکیبات غیرقابل صابونی شونده، روغن سبوس برنج، نانوریزپوشانی، پایداری اکسایشیThis study was investigated whit aimed to the effect of unsaponifiable matter (USM) of Tarom rice bran oil on free and nano-encapsulated form in oxidative stability of soybean oil. For this purpose nanoencapsulation of USM by chitosan and Lepidium perfoliatum</em> seed gum (LPSG) as wall material were performed and particle size, encapsulation efficiency and also antioxidant activity before and after nanoencapsulation were measured. The effect of free and nano-encapsulated forms and synthetic antioxidant TBHQ on oxidative stability of soybean oil were evaluated by peroxide value (PV), conjugated dien (CD), thiobarbituric acid (TBA) and color index and also release of phenolic and tocopherol compounds were measured. The results of this study showed that the nano-encapsulated sample by LPSG had particle size and encapsulation efficiency higher than that of the nano-encapsulated sample by chitosan, and also the antioxidant activity of USM decreased after nanoencapsulation. In the study of oxidative stability of soybean oil, our results showed that in the early stages of storage, USM of rice bran oil and nano-encapsulated samples increased the oxidation rate of soybean oil, but further free USM has shown better antioxidant activity compared to nano-encapsulated samples, and nano-encapsulated sample by LPSG had better antioxidant activity than the nano-encapsulated sample by chitosan. However, the synthetic antioxidant TBHQ showed higher antioxidant activity and better performance.
Keywords: Unsaponifiable matters, Rice bran oil, Nanoencapsulation, Oxidative stability -
هدف اصلی این مطالعه پوشش دهی اسانس زیره با فسفاتیدیل کولین به منظور غلبه بر حلالیت کم اسانس در آب و زیست دسترسی بهتر آن وحفاظت از اسانس در برابر شرایط محیطی می باشد. نانو فیتوزم حاوی اسانس زیره (60 میلی گرم فسفاتیدیل کولین- 30 میلی گرم اسانس زیره) به روش هیدراسیون لایه نازک تهیه شده و خصوصیات فیزیکو شیمیایی آن شامل اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات ، کارایی درون پوشانی، کدورت و پتانسیل زتای سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانو فیتوزوم حاوی اسانس دارای اندازه ذرات بسیار ریز (کمتر از 100 نانومتر) بوده و کارایی درون پوشانی 46/94 می باشد و توزیع اندازه ذرات کمتر از 3/0 می باشد. کدورت نانو فیتووزم حاوی اسانس بدون تغییر باقی ماند و پتانسیل زتای نانو فیتوزوم شاهد و نانو فیتوزوم حاوی اسانس از 9+ به 19- (میلی ولت) تغییر یافت. سرعت رهایش اسانس پوشش دهی شده طی زمان افزایش یافت. طی بررسی رهایش اسانس در بافر فسفات مشخص شد در طول 6 ساعت، حدود60 درصد از اسانس آزاد و در طول 24 ساعت، 50 درصد از اسانس ریز پوشانی شده در محیط رهایش پیدا کرد. همچنین بررسی مدل های رهایش در بافر فسفات نشان داد که رهایش اسانس آزاد و اسانس پوشش دهی شده، از معادله درجه اول تبعیت می کند. این مطالعه نشان داد که سرعت رهایش ترکیبات زیست فعال مانند اسانس ها را می توان با پوشش دهی آنها توسط فسفاتیدیل کولین کاهش داد و می توان نانو فیتوزوم حاوی اسانس زیره با رهایش کنترل شده را در مواد غذایی مخصوصا نوشیدنی ها به کار برد.
کلید واژگان: اسانس زیره، ریز پوشانی، فیتوزوم، مدل های رهایشThe aim of the present research was to encapsulate cumin essential oil with phosphatidylcholine to overcome the fortification difficulties such as low water solubility and bioavailability and was protected umin essential oil from degradation in the presence of oxygen, light and temperatures. Cumin essential oil loaded nanophytosome (60 mg phosphatidylcholine- 30 mg cumin essential oil) was prepared by thin layer hydration method. Physicochemical properties of nanophytosome such as particle size, polydispersity index, encapsulation efficiency turbidity and zeta potential were investigated. Cumin essential oil nanophytosome showed excellent characteristics i.e. sub 100 nm particle sizes, low size distribution (PDI<0.3). and encapsulation efficiency 94/46 %. The turbidity of cumin essential oil loaded nanophytosome were remained unchanged and ζ-potential changed from +9 mV in blank nanophytosome to -19 mV in cumin essential oil loaded nanophytosome. The release rate increased gradually by increasing time. About 60% of free cumin essential oil were released in phoshphat buffer during 6 houre while 50 % of encapsulated cumin essential oil were released during 24 houre. In vitro release of essential oil was followed an exponential equation (first order Q (t) = a· (1-exp (-k·t))). This study indicates that the release of bioactive compounds from liposomes can be reduced by capsulated with phosphatidylcholine, allowing an application of with a nanophytosome controlled release of Cumin essential oil in water-based foods.
Keywords: Cumin essential oil, Nanoencapsulation, Phytosome, Release model -
در این مطالعه عصاره گیاه متکا با کمک فراصوت و ماسراسیون استخراج شد و میزان ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی آنها اندازه گیری شد. فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره های حاصله با استفاده از روش مهار رادیکال آزاد اDPPH ارزیابی شد. ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی در روش استخراج با فراصوت بالاتر بود و با افزایش غلظت عصاره ها فعالیت آنتی اکسیدانی افزایش یافت. فعالیت آنتی اکسیدانی غلظت های 2000 ppm و 2500 ppm عصاره استخراج شده با روش اولتراسوند با 100 ppm TBHQ اختلاف معنی دار آماری (p<0. 05) نداشت. غلظت 2000 ppm برای ریز پوشانی و تزریق به روغن انتخاب شد. صمغ مرو و صمغ سقز با نسبت های 1:0، 1:1 و 0:1 (مرو: سقز) به عنوان مواد دیواره ای استفاده شدند. انداه نانوکپسول ها از 6/83 تا 5/180 نانومتر متغیر بود. عدد پراکسید، عدد اسید تیوباربیتوریک و شاخص رنگ نمونه های روغن سویا که به مدت 40 روز در دمای 60 درجه سانتی گراد نگهداری شده بود اندازه گیری شد. هر سه فاکتور مورد بررسی در تمام نمونه ها افزایش یافت و نمونه های روغن حاوی نانوکپسول های مرو: رزین عصاره متکا کمترین میزان اکسایش را داشتند. اثرات آنتی اکسیدانی این نانوکپسول ها مربوط به ترکیبات فنولی عصاره متکا است و این نانوکپسول ها می توانند با موفقیت با آنتی اکسیدان سنتزی جایگزین شود.کلید واژگان: نانوریزپوشانی، صمغ، متکا، عصاره، روغن سویاIn this study the extract of metka was obtained using ultrasonic-assisted and maceration method and then total phenolic content (TPC) and flavonoids of these extracts were measured. Antioxidant activity of extract was evaluated by using DPPH radical scavenging method. The total phenol and flavonoids in ultrasonic assisted extract were higher than maceration and by increasing in extract concentration, antioxidant activity of extract increased. The antioxidant activity of 2000 ppm and 2500 ppm of extract and 100 ppm of TBHQ was not significant statistical difference (p<0.05) and extract in 2000 ppm concentration used selected to adding in oil and encapsulation. Marv gum and resin gum in 0:1, 1:1 and 1:0 ratios used as wall materials. The particle sizes of nanocapsules werevaried from 83.6 to 180.5 nm. Peroxide value, thiobarbituric value and color index of soybean oil which storage at 60 °C for 40 days were measured. All three evaluated factors in all samples increased and oil samples containing encapsulated metka extract with marv:resin wall had the least oxidation. The antioxidant effects of these nanocapsules related to phenolic compounds of metka extract and these nanocapsule can be successfully replace by synthetic antioxidant.Keywords: Nanoencapsulation, Gum, Metka, Extract, Soybean oil
-
نانوپوشانی ترکیبات دارای ارزش تغذیه ای و تکنولوژیکی و رهایش هدفمند آنها در مکان و زمان مناسب در درون محصول غذایی و یا شرایط گوارشی یکی از مباحث مهم در زمینه ی تولید محصولات غذایی فراسودمند و همچنین در رسانش مواد زیست فعال با استفاده از مواد غذایی بوده است. با توجه به پیچیدگی های سامانه های غذایی و گوارشی، تعیین روشی برای ارزیابی و پیش بینی میزان رهایش ماده ی زیست فعال ریزپوشانی شده در محل و زمان مورد نظر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش با استفاده از روند رهایش لیمونن از نانوساختار های آمیلوز در شرایط دستگاه گوارش مورد بررسی قرار گرفته و سپس با استفاده از سامانه استنتاج فازی– عصبی تطبیقی (ANFIS) به مدل سازی روند رهایش لیمونن پرداخته شد. در طراحی این مدل، پارامترهای غلظت لیمونن، غلظت آمیلوز، زمان اعمال تنش فراصوت و زمان گرماخانه گذاری در شرایط شبیه سازی شده ی روده به عنوان ورودی و میزان رهایش بعنوان خروجی در نظر گرفته شد و برای بهینه سازی مدل از انواع و تعداد مختلف توابع عضویت و سیکل های یادگیری متعددی به شکل آزمون و خطا استفاده شد. با بررسی مدل های مختلف، مدل شامل تابع عضویت مثلثی با 4 تابع برای هر یک از ورودی های به عنوان مدل بهینه انتخاب شد. ضریب هبستگی بالای 99/0 و مقدار میانگین مربعات خطای حدود 45/0 در مدل بهینه، بیانگر دقت قابل قبول این روش در پایش میزان رهایش در شرایط گوارشی می باشد. با توجه به سهولت، سادگی و دقت قابل قبول این مدل های هوشمند می توان آن ها را راهکاری مناسب برای ارزیابی رهایش کنترل شده در فرایندهای غذایی و گوارشی عنوان کرد.کلید واژگان: نانورپوشانی، رهایش، مدلسازی، سامانه استنتاج فازی، عصبی تطبیقیThe nanoencapsulation and targeted delivery of nutritional ingredients in the right location and appropriate time within the digestive tract is one of the key elements in fabricating functional food products and to deliver the bioactive components incorporated in these foodstuff. With respect to the complexities of the food network and the gastrointestinal system, it seems necessary to determine a method in order to evaluate and predict the release level of the wrapped bioactive component in the desired location and time. In this study, the release behavior of limonene from amylose nanostructures were examined considering the circumstances of the digestive system and next the adaptive-network-based fuzzy inference system was used to model the release behavior of limonene. In the design of this model, limonene concentration, amylose concentration, the time of the execution of ultrasonic stress plus the incubation time were considered as the input parameters in the circumstances of the simulated small intestine. Also, the release level was chosen as the output parameter and in order to optimize the models several membership functions together with numerous learning cycles were implemented in the form of shooting method. By the evaluation of different models, triangular membership function with 4 functions for each of the inputs was selected as the optimum model. The high value of the coefficient of determination (0.99) plus the mean square error of 0.45 in the optimized model implies the acceptable accuracy of this method to monitor the release level in the digestive circumstances. With respect to the simplicity and the acceptable accuracy of these intelligent models, they can be suggested as appropriate solutions to evaluate the controlled release behavior within the food network and the digestive system as well.Keywords: Nanoencapsulation, Release, Modeling, Adaptive neuro-fuzzy inference system
-
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال چهاردهم شماره 4 (پیاپی 52، مهر و آبان 1397)، صص 517 -531با توجه به محدودیت های تکنولوژیکی استفاده از ترکیبات دارای ارزش تغذیه ای برای افزودن مستقیم به فرمولاسیون های مواد غذایی، تکنیک ریزپوشانی برای رفع این محدودیت ها و بهبود استفاده از این ترکیبات در سال های اخیر گسترش یافته است. در این پژوهش روغن پوست پرتقال حاوی 92 درصد لیمونن با اعمال همزمان تنش مکانیکی (فراصوت) و حرارت در درون نانوذرات آمیلوز موجود در نشاسته ذرت حاوی آمیلوز بالا (70 درصد آمیلوز) نانوریزپوشانی گردید. با عمال تیمار فراصوت نانوذرات با اندازه حدود 42-8 نانومتر و کارایی ریزپوشانی و کارایی بارگیری به ترتیب 82-28 و 41/1-38/0 درصد تهیه شد که نشان دهنده کارایی بالای این روش در تهیه نانوذرات آمیلوز بدون نیاز به مواد شیمیایی است. مقادیر پتانسیل زتای تیمارهای مختلف در محدوده 40/11- تا 40- قرار داشت که بیانگر تفاوت چشمگیر در میزان پایداری آنهاست. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز توانایی انرژی کاویتاسیونی فراصوت برای تبدیل گرانول های بزرگ نشاسته به ذرات کروی با ابعاد نانومتری را نشان می دهد. با توجه به مزایای متعدد تولید نانوذرات از نظر میزان زیست دسترسی، مزایای تکنولوژیکی و تغذیه ای و از طرفی حذف مواد شیمیایی در مرحله تولید این ذرات و همچنین سهولت و مزیت اقتصادی روش فراصوت، با در نظر گرفتن نتایج به دست آمده می توان این روش را راهکاری سودمند و قابل قبول برای نانوزیرپوشانی ترکیبات تغذیه ای و زیست فعال توسط نانوذرات حاصل از گرانول های نشاسته ارزیابی نمود.کلید واژگان: نانوریزپوشانی، لیمونن، آمیلوز، فراصوت، نانوذرات، نشاستهIntroductionIn recent years, production of nutraceuticals by adding bioactive compounds and nutrients has been grown substantially. These compounds are generally sensitive to environmental or gastrointestinal conditions and their bioavailability is limited due to destructive reactions. One of the common methods to reduce or prevent these kind of problems, is microencapsulation of valuable compounds in some materials which can protect them against environmental conditions, and enabling them to controlled release from trapped compounds at specific time and place. Orange peel oil, contains some important bioactive compounds such as limonene that is used in a variety of beverages, foods, cosmetics, pharmaceuticals and chemicals. D-limonene is the main constituent of orange peel oil, because it makes an 80-95% fraction of the orange peel oil volatile compounds, depending on fruit variety. In addition to its technological characteristics (flavor), D limonene can stop or delay the initiation of cancer. It can also be used as a safe alternative to antimicrobial compounds. Nevertheless, technological limitations (hydrophobic structure, high reactivity, sensitivity to oxidation and volatility) often avoid suitable use of this compound as a dietary supplement. Polysaccharides are among of the basic materials which are applied more in this field. Several factors such as cheap and easy access, having active groups interacting with hydrophobic and hydrophilic compounds, biodegradation, biocompatibility and relatively high thermal resistance, have turned them to be superior to lipid and protein carriers. One of the most important polysaccharide compounds existing in nature, is starch. It can be used as a carrier in encapsulation processes with different purposes, having advantages such as inexpensive, non-toxic, capable of recrystallization, the ability to form film and complex and resistant to various degrees of enzymatic hydrolysis. Spatial configuration of amylose is changed in the presence of ligands such as iodine and linear alcohols, resulting in a left-handed helix which can trap ligands within or between curvatures derived from glucose connections. One of the major structures which is created in the interaction of amylose and lipophilic substances, is known as V-amylose structure. V-amylose is a left-handed helix with an inner hole which ligands can be placed within it. The aim of this study was to determine the effectiveness of amylose in nanoencapsulation of limonene as a bioactive compound with desirable sensory characteristics using a thermo-mechanical stress.Materials And MethodsBased on the analysis of pure limonene samples (Sigma-Aldrich) as well as samples used in this study, more than 92% of examined sample comprised of D-limonene. In order to prepare amylose nanoparticles containing limonene, 0.1 molar solution of potassium hydroxide (Merck, Germany) was prepared in deionized water and then high amylose corn starch (HACS) (Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) with 70% amylose was added to it in the ratios of 2: 4% while stirring continuously for 30 minutes at 80°C. Limonene was then used in the ratios of 5: 10% of HACS was added to the suspension and stirring continued for 1 minute. Initial suspension has been processed by using ultrasound system (Model UP100- Hescheler Company, Germany) with 100 W power and frequency of 30 kHz for 9 and 18 minutes. The viscosity of amylose suspensions containing nanoparticles with different formulations was measured by using a capillary viscometer (Schott-Gerate-Capillary-Viscometer-525-00- Germany). Size and zeta potential was measured by using dynamic light scattering (DLS) and Nanotrac Flex In-situ Particle Size Analyzer devices and Microtrac ZETA-check determined. The morphology of nanoparticles was studied using a scanning electron microscopy (TESCAN-Vega3- Czech Republic). Microencapsulation efficiency and loading efficiency were determined by using spectrophotometry.Results And DiscussionIn all formulations, particle sizewere less than 50 nm. Starch granules were exposed to cavitation stress by applying the ultrasonic process .The constant formation of bubbles creates a mechanical impact with high energy on starch granules during bursting. Fast impingement of fluid to granule surfaces, hitting particles to each other as well as resistant of the granules against fluid stream cause breaking of starch particles into nanoparticle scales. The highest amount of zeta potential was related to the sample which had the highest starch and limonene concentration. Amylose concentration had the main effect on zeta potential changes. Electrostatic charges can be the main reasons for the higher zeta potential in samples with 4% amylose concentration. More increasing in surface active agents of amylose, namely ionized hydroxyl groups of glucose molecules leads to increasing in surface charge, and results in zeta potential. The most impact on solutions viscosity is related to amylose concentration. Generally, increasing the amylose concentration leads to increasing the solution viscosity, in other side, with ultrasound treatment, the amount of this index was reduced and the solution became more fluent. Microencapsulation and loading efficiency values ranged between 28-82% and 0.38-1.63% respectively. The limonene concentration had the most impact on the efficiency in various formulations. At similar treatments with %4 amylose concentration and 9 min sonication period, by increasing the amount of limonene from %5 to 10, microencapsulation and loading efficiency were increased from %31 to %82 (%62 growth) and from 0.52 to 1.41 (%63 growth) respectively.Keywords: Nanoencapsulation, Limonene, Amylose, Ultrasound, Nanoparticle, Starch
-
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 51، امرداد و شهریور 1397)، صص 517 -531با توجه به محدودیت های تکنولوژیکی استفاده از ترکیبات دارای ارزش تغذیه ای برای افزودن مستقیم به فرمولاسیون های مواد غذایی، تکنیک ریزپوشانی برای رفع این محدودیت ها و بهبود استفاده از این ترکیبات در سال های اخیر گسترش یافته است. در این پژوهش روغن پوست پرتقال حاوی 92 درصد لیمونن با اعمال همزمان تنش مکانیکی (فراصوت) و حرارت در درون نانوذرات آمیلوز موجود در نشاسته ذرت حاوی آمیلوز بالا (70 درصد آمیلوز) نانوریزپوشانی گردید. با عمال تیمار فراصوت نانوذرات با اندازه حدود 42-8 نانومتر و کارایی ریزپوشانی و کارایی بارگیری به ترتیب 82-28 و 41/1-38/0 درصد تهیه شد که نشان دهنده کارایی بالای این روش در تهیه نانوذرات آمیلوز بدون نیاز به مواد شیمیایی است. مقادیر پتانسیل زتای تیمارهای مختلف در محدوده 40/11- تا 40- قرار داشت که بیانگر تفاوت چشمگیر در میزان پایداری آنهاست. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز توانایی انرژی کاویتاسیونی فراصوت برای تبدیل گرانول های بزرگ نشاسته به ذرات کروی با ابعاد نانومتری را نشان می دهد. با توجه به مزایای متعدد تولید نانوذرات از نظر میزان زیست دسترسی، مزایای تکنولوژیکی و تغذیه ای و از طرفی حذف مواد شیمیایی در مرحله تولید این ذرات و همچنین سهولت و مزیت اقتصادی روش فراصوت، با در نظر گرفتن نتایج به دست آمده می توان این روش را راهکاری سودمند و قابل قبول برای نانوزیرپوشانی ترکیبات تغذیه ای و زیست فعال توسط نانوذرات حاصل از گرانول های نشاسته ارزیابی نمود.کلید واژگان: نانوریزپوشانی، لیمونن، آمیلوز، فراصوت، نانوذرات، نشاستهIntroductionIn recent years, production of nutraceuticals by adding bioactive compounds and nutrients has been grown substantially. These compounds are generally sensitive to environmental or gastrointestinal conditions and their bioavailability is limited due to destructive reactions. One of the common methods to reduce or prevent these kind of problems, is microencapsulation of valuable compounds in some materials which can protect them against environmental conditions, and enabling them to controlled release from trapped compounds at specific time and place. Orange peel oil, contains some important bioactive compounds such as limonene that is used in a variety of beverages, foods, cosmetics, pharmaceuticals and chemicals. D-limonene is the main constituent of orange peel oil, because it makes an 80-95% fraction of the orange peel oil volatile compounds, depending on fruit variety. In addition to its technological characteristics (flavor), D limonene can stop or delay the initiation of cancer. It can also be used as a safe alternative to antimicrobial compounds. Nevertheless, technological limitations (hydrophobic structure, high reactivity, sensitivity to oxidation and volatility) often avoid suitable use of this compound as a dietary supplement. Polysaccharides are among of the basic materials which are applied more in this field. Several factors such as cheap and easy access, having active groups interacting with hydrophobic and hydrophilic compounds, biodegradation, biocompatibility and relatively high thermal resistance, have turned them to be superior to lipid and protein carriers. One of the most important polysaccharide compounds existing in nature, is starch. It can be used as a carrier in encapsulation processes with different purposes, having advantages such as inexpensive, non-toxic, capable of recrystallization, the ability to form film and complex and resistant to various degrees of enzymatic hydrolysis. Spatial configuration of amylose is changed in the presence of ligands such as iodine and linear alcohols, resulting in a left-handed helix which can trap ligands within or between curvatures derived from glucose connections. One of the major structures which is created in the interaction of amylose and lipophilic substances, is known as V-amylose structure. V-amylose is a left-handed helix with an inner hole which ligands can be placed within it. The aim of this study was to determine the effectiveness of amylose in nanoencapsulation of limonene as a bioactive compound with desirable sensory characteristics using a thermo-mechanical stress.Materials And MethodsBased on the analysis of pure limonene samples (Sigma-Aldrich) as well as samples used in this study, more than 92% of examined sample comprised of D-limonene. In order to prepare amylose nanoparticles containing limonene, 0.1 molar solution of potassium hydroxide (Merck, Germany) was prepared in deionized water and then high amylose corn starch (HACS) (Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) with 70% amylose was added to it in the ratios of 2: 4% while stirring continuously for 30 minutes at 80°C. Limonene was then used in the ratios of 5: 10% of HACS was added to the suspension and stirring continued for 1 minute. Initial suspension has been processed by using ultrasound system (Model UP100- Hescheler Company, Germany) with 100 W power and frequency of 30 kHz for 9 and 18 minutes. The viscosity of amylose suspensions containing nanoparticles with different formulations was measured by using a capillary viscometer (Schott-Gerate-Capillary-Viscometer-525-00- Germany). Size and zeta potential was measured by using dynamic light scattering (DLS) and Nanotrac Flex In-situ Particle Size Analyzer devices and Microtrac ZETA-check determined. The morphology of nanoparticles was studied using a scanning electron microscopy (TESCAN-Vega3- Czech Republic). Microencapsulation efficiency and loading efficiency were determined by using spectrophotometry.Results And DiscussionIn all formulations, particle sizewere less than 50 nm. Starch granules were exposed to cavitation stress by applying the ultrasonic process .The constant formation of bubbles creates a mechanical impact with high energy on starch granules during bursting. Fast impingement of fluid to granule surfaces, hitting particles to each other as well as resistant of the granules against fluid stream cause breaking of starch particles into nanoparticle scales. The highest amount of zeta potential was related to the sample which had the highest starch and limonene concentration. Amylose concentration had the main effect on zeta potential changes. Electrostatic charges can be the main reasons for the higher zeta potential in samples with 4% amylose concentration. More increasing in surface active agents of amylose, namely ionized hydroxyl groups of glucose molecules leads to increasing in surface charge, and results in zeta potential. The most impact on solutions viscosity is related to amylose concentration. Generally, increasing the amylose concentration leads to increasing the solution viscosity, in other side, with ultrasound treatment, the amount of this index was reduced and the solution became more fluent. Microencapsulation and loading efficiency values ranged between 28-82% and 0.38-1.63% respectively. The limonene concentration had the most impact on the efficiency in various formulations. At similar treatments with %4 amylose concentration and 9 min sonication period, by increasing the amount of limonene from %5 to 10, microencapsulation and loading efficiency were increased from %31 to %82 (%62 growth) and from 0.52 to 1.41 (%63 growth) respectively.Keywords: Nanoencapsulation, Limonene, Amylose, Ultrasound, Nanoparticle, Starch
-
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 38، خرداد و تیر 1395)، صص 308 -317هدف از این پژوهش بررسی سینتیک رهایش پیکروکروسین، کروسین و سافرانال نانوریزپوشانی شده در فاز آبی داخلی امولسیون دوگانه آب در روغن در آب (W/O/W) به فاز آبی بیرونی آن بود. ترکیبات موثره ی زعفران به روش غرقابی استخراج و وارد امولسیون دوگانه گردیدند. برای این منظور، ابتدا میکروامولسیون عصاره ی زعفران در روغن به روش میکروامولسیون تشکیل و سپس این سامانه در فاز آبی شامل پروتئین آب پنیر و مالتودکسترین به صورت تک لایه و پروتئین آب پنیر-پکتین و مالتودکسترین به صورت دولایه دوباره امولسیونه شد. به منظور بررسی سینتیک رهایش ترکیبات موثره ی زعفران به فاز آبی بیرونی امولسیون دوگانه، ابتدا مدل های تجربی درجه صفر، درجه اول، هیگوچی و هیکسون-کراول در نظر گرفته شدند. با بررسی داده های آزمایشگاهی مشاهده شد که امولسیون دوگانه پایدار شده با کنسانتره پروتئین آب پنیر و پکتین دارای بیش-ترین گرانروی و کم ترین درصد رهایش پیکروکروسین، کروسین و سافرانال در طی 22 روز نگهداری بود. در مورد رهایش کروسین، بهترین مدل مربوط به مدل مرتبه اول و در مورد رهایش پیکروکروسین و سافرانال بهترین مدل مربوط به مدل مرتبه صفر بود. مبنای مقایسه مدل های بررسی شده، ضریب برازش (R2) ، مربعات خطا (SSE) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بود.کلید واژگان: رهایش، نانوریزپوشانی، امولسیون دوگانه آب در روغن در آب، زعفرانIntroductionControlling and targeting release of bioactive compounds have a key role in improving their functional properties such as antioxidant and anti-disease activities. Encapsulation is one of the best methods for protection and controlling release of bioactive ingredients. Indeed, in this process, protection and controlling release of ingredients as core materials are performed by surrounding of them via variety of wall materials. Emulsions are most popular encapsulation systems that are classified in variety types such as single layer emulsion, multi-layer emulsion, doubleemulsion, and etc. Hydrophilic bioactive compounds can be loaded in inner aqueous phase of water in oil in water (W/O/W) double-emulsions. The stability of doubleemulsions is low due to presence of two interfaces in them.Applying a thermodynamically stable W/O emulsion (e.g., micro-emulsion) as a primary emulsion and using of complex biopolymers as emulsifier and stabilizer in outer phase of doubleemulsions can improve their stability (Dickinson, 2011; Boyer et al, 2012).
Saffron bioactive compounds include crocin, picrocrocin, and saffranal are widely used for a variety of functional and healthy goals in food and pharmaceutical industries. These compounds have many different functions, including anti-carcinogenic, anti-oxidant, anti-depressant, anti-apoptotic, anti-tussive, anti-nociceptive, anti-inflammatory and anti-thrombotic properties (Moraga et al, 2004).
In the present study, our main goal was kinetically evaluated release of crocin, picrocrocin and saffranal from inner phase to outer phase of doubleemulsion during 22 days storage by Zero order, Fist order, Higuchi, and Hixson-Crowell.Materials And MethodSaffron was provided from Torbatheydariyeh farms, Khorasan-e-razavi, Iran. Sunflower oil and sodium azide were purchased from FRICO (Sirjan, Iran) and Sigma-Aldrich (St. Louis, USA), respectively. Whey protein concentrate (80% protein) and sorbitanmonooleate (span 80) were obtained from Sapoto cheese (USA) and Merck (Germany), respectively. Maltodextrin was obtained from Qinhuangdao starch Co. (DE 16-20, China) and citrus pectin with a degree of methyl esterification of 71.1% and galacturonic acid >65% was purchased from MP biomedical (Netherland). All other chemicals used in this study were of analytical grade.
For extraction of crocin, picrocrocin and saffranal, a total of 10 grams of saffron sample was macerated in 150 mL of water in a glass bottle, covered with aluminum foil (to prevent direct exposure to light), and was placed in an incubator shaker (Kavooshmega, Iran) for 24 hours at 30oC. Then, this solution was homogenized (10000 rpm for 10 minutes, HeidolphSilentcrusher, Germany) for maximum extraction of saffron compounds. Finally, the extract was filtered under vacuum by using a Whatman No. 1 (11 mm) filter paper, and kept in the freezer at -18oC prior to any examination. ISO/TS 3632 procedure (2003) was used for the measurement of saffron compounds.
The doubleemulsions were prepared in two-step: (a) Frist, primary W/O micro-emulsions were produced by two formulations: 60:30:10% and 62:33:5% of sunflower oil, span 80, and saffron extract, respectively.
(b) Then, the W/O micro-emulsions was gradually added into the outer aqueous phase contains why protein concentrate (WPC)/maltodextrin or WPC/pectin/maltodextrin while blending by a homogenizer (12000 rpm for 5 minutes at 10oC, HeidolphSilentcrusher, Germany) and then these coarse emulsions were further emulsified using mentioned homogenizer (15000 rpm for 8 minutes at 10oC). All doubleemulsions were composed of 25% primary emulsion and 75% outer aqueous phase
Droplet size of doubleemulsions after one day and 22 days storage weremeasured using Zetasizer (Malvern Instruments, Worcestershire, UK).
The released components in the outer aqueous phase were measured by evaluation of encapsulation efficiencyof the ratio of crocin, picrocrocin, and saffranalat a specific time: E (%) = 100- (C2×100/C1) (1)
Where C2 is the percentage of crocin, picrocrocin and saffranal in outer aqueous phase and C1 equals to the percentage of compounds in inner aqueous phase.
C2 is a released into outer aqueous phase relative to the total amount present in the outer aqueous phase if all compounds were released (M ∞).
The viscosity of emulsions was measured using a programmable viscometer (model LVDV -II Pro, Brookfield Engineering Laboratories, USA) and by a ULA spindle.
The released are kinetly evaluated by Zero order, Fist order, Higuchi, and Hixson-Crowell.
The experiments were all carried out in triplicate. The collected data were analyzed by one-way ANOVA; the means were compared by the Duncan's multiple range tests at the 5% level through SPSS version 21 (IBM, USA).Results And DiscussionAs shown in fig. 1, the droplet size of produced W/O micro-emulsions were lower than 200 nm. In fact, these droplets are water droplets containing bioactive compounds of saffron dispersed within oil phase that surrounded with Span 80 (Fig. 2).Also, it was found that by increase of saffron extract (from 5% to 10%) as dispersed phase in W/O micro-emulsions, droplet size and poly-dispersityindex (PDI) weresignificantly (PKeywords: Release, Nanoencapsulation, W, O, W double emulsion, saffron
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.