عنوان

نانوکمپلکس‌های کازئین - پکتین به عنوان حامل اسیدهای چرب امگا سه در نوشیدنی‌های مدل آبمیوه اسیدی

‭۵۴۱۲پ‬

per

نانوکمپلکس‌های کازئین - پکتین به عنوان حامل اسیدهای چرب امگا سه در نوشیدنی‌های مدل آبمیوه اسیدی

/ساجده بحرانی

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده کشاورزی

‮‭۱۰۳‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

علوم و صنایع غذایی

‮‭۱۳۹۱/۰۴/۲۱‬

تبریز : دانشگاه تبریز ، دانشکده کشاورزی

آگاهی از خطرات احتمالی استفاده از غذاهای پرچرب، سبب شده است تا تقاضا برای غذاهای کم کالری) ترجیحا غنی از فیبرهای رژیمی (و همچنین توجه صنعت به تولید غذاهای غنی شده با فرمولاسیون‌های جدید، افزایش یابد .قابل ذکر است که کاهش چربی از رژیم غذایی، سبب کاهش مواد مغذی محلول در چربی از جمله امگا سه شده و کمبود آن در بدن، سبب بروز بیماری‌صهایی می‌صشود که ضمن تحمیل هزینه‌های زیاد به جامعه، به عنوان یکی از عوامل مهم مرگ و میر به شمار می‌روند .یک راهکار مناسب برای جلوگیری از بروز این مشکلات، غنی‌صسازی مواد غذایی با این ترکیبات مغذی است .از آنجا که این ترکیبات آبگریز بوده) عملا در آب نامحلولند (و شدیدا به تخریب اکسیداتیو حساس هستند، غنی‌سازی را با مشکل مواجه کرده است .ورود فناوری نانو به صنعت غذا، استفاده از نانوحامل‌ها برای انتقال و حفاظت از مواد مغذی محلول در چربی و یا به عبارت دیگر، ان‌پکسوله کردن این ترکیبات را امکان‌پذیر کرده است .نانوانکپسولاسیون، تکنیکی است که با تولید ذرات نانو از جنس بیوپلیمری یا لیپیدی، ترکیبات مغذی و حساس را پوشش داده و از این طریق، سبب جداسازی مواد واکنش‌پذیر از سایر اجزای سیستم غذایی و کنترل انتشار آن در بدن می‌شود .در تولید نانوحامل‌های بیوپلیمری از پروتئین‌ها، پلی‌ساکاریدها و یا کمپلکس بین آن‌ها استفاده می-گردد و از آنجا که بیوپلیمرها آبدوست هستند، برای حمل مواد مغذی در محصولات غذایی آبی مناسب به نظر می‌رسند .قابل ذکر است که استفاده از کمپلکس‌های بیوپلیمری، حفاظت از ترکیبات مغذی را افزایش داده و تخریب در برابر عوامل نامساعد محیطی را به حداقل می‌ساند .کازئینات) پروتئین اشتقاقی شیر(، مولکولی است که می‌تواند به عنوان ناقل طبیعی و به منظور ریزپوشانی مواد مختلف مغذی و دارویی به کار صرود .علاوه بر این، این ترکیب برای نانوانکپسولاسیون و پایدار کردن ریزمغذی‌های آبگریز و برای افزایش کیفیت محصولات غذاهای بدون چربی یا کم چرب به کار می‌رود .علاوه بر پروتئین‌ها، پلی‌ساکاریدها نیز برای انکپسولاسیون ترکیبات فعال مناسب‌اند .پکتین، دسته‌ای از پلی‌ساکاریدهای آنیونی است و از واحدهای اسید گالاکتورونیک با اتصال‮‭۱) - (۴‬- ‮‭D‬تشکیل شده که به طور نسبی با متانول استریفیه شده است .ایجاد برهمکنش‌های الکتروستاتیک و تشکیل کمپلکس‌های محلول بین پکتین و کازئین، در صورتی امکان‌ذیر است که ‮‭pH‬ محیط، بین نقطه ایزوالکتریک کازئین ‮‭(۶/۴)‬ و ‮‭pka‬ پکتین ‮‭(۵/۳)‬ باشد، زیرا در این صورت، بارهای الکتریکی دو بیوپلیمر، مخالف یکدیگر بوده و جاذبه بین بارهای مخالف، سبب تشکیل کمپلکس می‌شود .لازم به ذکر است که کمپلکس تشکیل شده در صورتی پایدار و به صورت محلول باقی می‌ماند که مجموع بارهای کمپلکس تشکیل شده خنثی نباشد و بار خالص سطحی با ایجاد دافعه بین ذرات کمپلکس، از به هم پیوستن و توده‌صای شدن ذرات جلوگیری کند .هدف اصلی از پژوهش حاضر، دستیابی به فرمولی مناسب برای تولید نانوکمپلکس-های پایدار کازئین پکتین حاوی امگا سه و بررسی برهمکنش‌های ایجاد شده بین بیوپلیمرها، رفتار حرارتی و رئولوژیکی کمپلکس-های تولید شده و کارایی کپسولاسیون این سیستم می‌باشد .برای این منظور، نانوکپسول‌های کازئین‌پکتین حاوی امگا سه، با افزودن نمک‌های الکترولیت به محلول کازئیناتی‮‭(۵/۰‬ ، ‮‭۱‬ و ( ‮‭۵/۱‬ حاوی امگا سه و افزودن محلول پکتینی‮‭(۲/۰‬ ، ‮‭۴۵/۰‬ و ‮‭۷/۰)‬ به سیستم و سپس تنظیم ‮‭pH‬ به زیر نقطه ایزوالکتریک کازئین ‮‭(۶/۴)‬ با ‮‭HCl ۱/۰‬ نرمال، تولید شدند .تصاویر مربوط به میکروسکوپ الکترونی گذاره‮‭(TEM)‬ ، نتایج پتانسیل زتا، کدورت‌سنجی و اندازه ذرات، تشکیل دیسپرسیون پایدار با حداقل اندازه ‮‭۸۶‬ نانومتر را در‮‭۱/۴= pH‬ ، کازئین ‮‭۱‬ و پکتین ‮‭۴۵/۰‬ و دمای ‮‭C۴‬ نشان دادند و این مقدار، با کپسولاسیون امگا سه، تا ‮‭۱۱۸‬ نانومتر افزایش یافت .اولتراسوند با زمان‌های بیش از یک دقیقه، اندازه ذرات را کاهش داد و افزودن نمک، در غلظت‌های بالا و پایین، نتایج متفاوتی در پایداری سیستم داشت .نتایج‮‭FTIR‬ ، تشکیل کمپلکس و ایجاد برهمکنش الکتروستاتیک بین گروه آمینی کازئین و گروه کربوکسیل پکتین و همچنین ایجاد برهمکنش‌های آبگریز امگا سه--کازئین و پیوند متیل استری آن با پکتین را نشان داد .نتایج مربوط به ‮‭DSC‬ برای کمپلکس کازئین‌پکتین و همچنین کمپلکس حاوی امگا سه، تنها یک پیک ذوب در دماهای بالای ‮‭۲۴۰‬ درجه سانتیگراد نشان داد .نتایج مربوط به کروماتوگرافی گازی، کارایی کپسولاسیون بالای ‮‭۱۲‬ را برای فرمولاسیون‌های مختلف نشان داد .محلول‌های نانوکمپلکس در تمامی غلظت‌ها و در آهنگ برشی ثابت، در مقایسه با محلول‌های خالص پکتین و کازئینات سدیم، دارای تنش برشی و ویسکوزیته بالاتری بودند و رفتار رئولوژیکی محلول‌های بیوپلیمری از حالت نیوتنی در محلول‌های خالص به سمت رفتار غیرنیوتنی روان شونده با برش) سودوپلاستیک (در برخی نمونه‌های کمپلکس حاوی کازئین و پکتین تغییر کرد .تشکیل کمپلکس، ویژگی‌های رئولوژیکی نوسانی سیستم را نیز تحت تأثیر قرار داد .نتایج حاصل از این پژوهش، نشان داد که کازئین با داشتن بخش‌های آبگریز در ساختار خود، برای به دام انداختن و انتقال امگا سه، ترکیبی مناسب است .همچنین پکتین، بیوپلیمری سازگار با کازئین است که در‮‭pH‬ های زیر نقطه ایزوالکتریک کازئین، با ایجاد برهمکنش‌های الکتروستاتیک، سبب پایداری این سیستم و همچنین ایجاد حفاظت بیشتر برای امگا سه می‌شود

Knowledge of the risks of high fat foods, has caused the demand for low calorie foods (preferably rich in dietary fiber) and also increases the attention of industry to produce foods that enriched with new formulations. It is noteworthy that reduction of dietary fat, reduced fat soluble nutrients, including omega 3 and its deficiency in the body can cause diseases which also impose high costs on society and it is one of the important factors of death. An appropriate strategy to prevent these problems, is enrichment of foods with this nutritious compounds. Since these compounds are hydrophobic (actually water insoluble) and are highly susceptible to oxidative degradation, the enrichment is difficult. using nanocarriers for transfer and protect of fat soluble nutrients or in other words, encapsulation of these compounds is possible with arrival of nanotechnology in the food industry. nano encapsulation is a technique that produces biopolymer or lipid nanoparticles, and covered sensitive compounds and in this way cause to isolated the reactive material from other components of the system and control release in body. production of biopolymer nanoparticles is used of protein, polysaccharides or complex of them. Since biopolymers are hydrophilic, they seem suitable for carrying nutrients in water food products. It is noteworthy that the use of natural biopolymer complexes, increase protection of nutrient composition and minimize the damage against unfavorable environmental factors. Caseinat (milk protein derivative), is a molecule that can be used as natural carriers and encapsulation of different materials such as nutrients and pharmaceutical. In addition, these components are used for encapsulation and stabilizer of hydrophobic nutraciuticals and increasing quality of free or low fat. Except of proteins, polysaccharides also suitable for nutraciutical encapsulations. Pectin is one of the anionic polysaccharides that is made up galactoronic acid unit with -1-4 bindings and esterifies with methanol. Electrostatic interaction and formation of soluble complex between pectin and casein, is possible if pH was between than isoelectric point of casein (4.6) and pectin pka (3.5). in this condition, electrical charge of both biopolymers was opposite of each other and attractive between opposite charges, cause to complex formation. It is noteworthy that, complex were stable and soluble if total charge of complex is not nutral and pure charge of surface, prevent aggregation of nanopaarticles with repulsing between the complexe. The basic aim of this study is arrival of suitable formula for formation of stale casein-pectin nanocomplex including omega 3 and investigation of interaction between biopolymers, heat treatment, and rheology of formed complex and encapsulation efficiency in the system. for this case, complex formation between pectin and casein was done by addition of pectin solutions (0.2 , 0.45 and 0.7 ) into the casein solutions (0.5 , 1 and 1.5 ) including omega 3 and adjusted pH below isoelecteric point of protein by 0.1 N HCl. Transmission Electron Microscopy, zeta potential turbidimety and particle size show stable dispersion with 86 nm at pH = 1.4, casein 1, pectin 0.45 and temperature of 4?C. Ultrasounds reduced particle size with times over one minute and addition of salt in high and low concentrations, had different effect in the stability of the system. FTIR results show electrostatic interactions between carboxylic group of pectin and amino group of casein, casein-omega 3 hydrophobic interaction and methyl ester interaction etween omega 3 and pectin. DSC results show only one peak at 240 ?C for casein-pectin and casein-pectin-omega 3 complexes. Gas chromatography shows encapsulation efficiency above 12 for different formulation. Nanocomplexe solutions have higher shear stress and viscosity compared to pectin and sodium caseinate solutions in constant shear rate and rheological behavior of biopolymer solutions were altered from Newtonian to non Newtonian in complexes includes casein and pectin. Also complex formation in acidic medium were influence the rheological properties of system. Results from this study showed that casein is a good combination to trap and transfer of omega-3 because of hydrophobic parts in its structure. Also, pectin is compatible biopolymer that cause to the stability of this system and also create more protection for the omega 3 with electrostatic interaction with casein at pH below isoelectric point of casein

casein-pectin nanocomplexes, FTIR

DSC and rheology

TEM

particle size

zeta potential

بحرانی، ساجده

قنبرزاده، بابک، استاد راهنما

صوتی خیابانی، محمود، استاد راهنما

همیشه کار، حامد، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی