عنوان

تولید کاغذ خوراکی فراسودمند

پ۲۷۹۵۹

per

تولید کاغذ خوراکی فراسودمند

الهام یعقوبی همگینی

کشاورزی(پردیس)

۱۴۰۰

۹۲ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی صنایع غذایی گرایش فناوری مواد غذایی

۱۴۰۰/۱۱/۳۰

کاغذهای خوراکی یا ورق¬های خوراکی که با واژه¬هایی تحت عنوان Icing Sheets وFrosting Sheets نیز شناخته می¬شوند برای تزئین انواع کیک¬ها استفاده می¬شوند. به وسیله پرینتر مخصوص و با استفاده از جوهرهای خوراکی، عکس دلخواه روی کاغذ خوراکی چاپ شده و تصاویر خوراکی تولید می¬شوند. در تحقیق حاضر، از مواد مختلف برای تولید فیلم خوراکی مشابه نمونه خارجی، اما به روش الکتروریسی استفاده شد. با توجه به اینکه کافئین پرمصرف‌ترین ماده دارویی در میان انسان‌ها به شمار می‌رود و تقریباً 85 درصد انسان‌ها روزانه از آن استفاده می‌کنند، جهت افزایش نیمه عمر و کاهش اثرات منفی آن به فرم نانولیپوزوم در فرمولاسیون فیبر استفاده شد. ابتدا لیپوزوم¬های حاوی کافئین با استفاده از روش ترکیبی آبدهی لایه نازک و امـواج فراصوت آماده شده و مشخصات آن، شامل اندازه ذرات، شاخص پراکندگی ذرات، پتانسیل زتا، راندمان ریزپوشانی و پایداری طی دوره نگهداری یک ماهه در شرایط یخچال (4 درجه سانتی¬گراد) تعیین گردید. پس از امکان سنجی چندین پلیمر، شامل کربوکسی متیل سلولز، ژلاتین و نشاسته های اصلاح شده در دسترس تجاری برای تولید فیبر، محلول کاغذ خوراکی بر پایه ژلاتین و نشاسته اصلاح شده ذرت از نوع اتصال عرضی ساکسینات تهیه، با کافئین لیپوزومی مخلوط و جهت تولید فیبر به دستگاه الکتروریسی منتقل شد. مشخصات مورفولوژی فیلم به صورت چشمی و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، قابلیت تا خوردن، ویژگی¬های رنگی (روشنایی، قرمزی، زردی و اختلاف رنگ کلی)، درصد به دام اندازی کافئین در لحظه تولید و سینتیک رهایش طی نگهداری فیلم خوراکی به مدت 18 ساعت در دمای محیط در بافر فسفات حاوی نمک (pH 8/6) بررسی شد. کیفیت فیبر تشکیل شده با افزایش نسبت محلول ژلاتین 7/16 درصد، افزایش ولتاژ دستگاه الکتروریسی و افزایش جز غیر آبی حلال (اسید استیک و اتانول) افزایش یافت. در عدم حضور کلرید کلسیم، تشکیل فیبر بدون مهره امکان پذیر نبود، در حالی¬که کاربرد نیم تا یک درصد وزنی (بر حسب وزن کل محلول ریسش) آن منجر به تشکیل فیبر مناسب گردید و مقادیر بالاتر کلرید کلسیم منجر به افزایش هدایت الکتریکی محلول و در نتیجه، افزایش تشکیل مهره در سطح غلتک جمع کننده شد. کاربرد توئین 80 منجر به بهبود تشکیل فیبر شد، در حالی¬که مقادیر بالاتر از 3 درصد ( بر حسب وزن کل محلول الکتروریسی) تاثیر نامطلوب بر آرومای آن داشت. افزودن کافئین به محلول فیبر باعث افزایش غلظت و بهبود تشکیل فیبرها در نوک سوزن و افزایش کیفیت ظاهری فیبرها در سطح غلتک جمع کننده گردید. ژلاتنیزاسیون شیمیایی نشاسته با اسید فرمیک و مخلوط آن با اتانول و آب منجر به بهبود الکتروریسی نشد، زیرا گرانروی محلول نشاسته در حضور اسید فرمیک به شدت افزایش یافت و تشکیل ژل داد. از طرف دیگر، کاربرد غلظت پایینتر نشاسته در حضور اسید فرمیک، ویسکوزیته لازم برای تشکیل فیبر با حداقل مهره را فراهم نکرد. تصاویر SEM نشان دادند فیبر¬های تولید شده ظاهری صاف در جهت¬های تصادفی با قطرهای متغیر از 342 تا 675 نانومتر برای فیبر ژلاتین تنها، 100 تا 183 نانومتر برای فیبر ژلاتین: نشاسته 30:70 حاوی کافئین آزاد، 105 تا 299 نانومتر برای فیبر ژلاتین: نشاسته 30:70 حاوی کافئین لیپوزومی، 303 نانومتر تا 1 میکرومتر برای فیبر ژلاتین: نشاسته 80 :20 و 78 تا 142 نانومتر برای فیبر ژلاتین: نشاسته 70 :30 حاوی نشاسته ژلاتینه شده به روش شیمیایی با استفاده از اسید فرمیک داشتند. فیبر حاصل از ژلاتین تنها و فیبر ژلاتین 80 : نشاسته 20 فاقد مهره بودند. تصاویر تایید نمود افزودن لیپوزوم تاثیر مثبت بر کیفیت فیبرهای تولیدی داشت. فیبرهای تهیه شده از ژلاتین به تنهایی، علاوه بر اختلاف رنگ کلی بالا، دارای کمترین میزان روشنایی و بیشترین میزان زردی بودند و افزودن کافئین یا مقادیر بالای نشاسته منجر به بهبود شرایط رنگی آنها شد. اندازه ذرات لیپوزوم¬ها بین 89 تا 322 نانومتر تغییر کرد. به طوری¬که افزایش کلسترول باعث افزایش اندازه ذرات لیپیوزوم گردید. توزیع پراکندگی ذرات برای تمام لیپوزوم¬ها در محدوده مونو دیسپرس قرار گرفت و در طول دوره پایدار ماند. استفاده از بستر فیبر به عنوان حامل کافئین آزاد، منجر به کاهش درصد رهایش دارو در محیط خنثی بعد از 7 ساعت به میزان 46 تا 49 درصد در مقایسه با محلول حاوی کافئین آزاد گردید و تفاوت معنی داری بین فیبر ژلاتینی و فیبر تهیه شده از ترکیب ژلاتین و نشاسته مشاهده نشد. در حالی¬که، فیبر حاوی کافئین لیپوزومی موفق به کاهش درصد رهایش کافئین در محیط خنثی تا 72 درصد در مقایسه با محلول کافئین آزاد گردید. در مقایسه با محلول حاوی کافئین آزاد، رهایش کافئین در محیط اسیدی با استفاده از صفحات فیبر تهیه شده با نشاسته و لیپوزوم 64 تا 98 درصد کاهش یافت که نشان دهنده مقاومت بالای این صفحات در شرایط اسیدی است. بر اساس نتایج، می¬توان انتظار داشت فیبر نهایی بلعیده شده رهایش آهسته ای در طول دستگاه گوارش (رهایش معده ای آرامتر در مقایسه با رهایش سریعتر روده ای) فراهم نماید که از این ساز و کار می¬توان در تغذیه نیروهای نظامی و ورزشکاران به شکل مفیدی استفاده نمود.

Abstract: Edible papers, generally called "Icing" or "Frosting" sheets, are used to decorate confectionary products. The desired image could be printed on the sheets using special apparatus and inks. In the present study, different materials were used to produce edible films similar to foreign ones by electrospinning method instead of the conventional procedure. Since caffeine, as a drug, is widely consumed worldwide by people (85 %), a liposomal form of caffeine with reduced side effects and increased stability compared with the free form was added into the fiber formulation. First, caffeine-loaded liposome was formed using the thin film hydration method combined with sonication power and evaluated for particle distribution index (PDI), zeta potential, encapsulation efficiency, and stability during a 1-month storage period at 4 ᵒC. Several polymers, including carboxyl methyl cellulose (CMC), gelatin, and commercially available modified starches were evaluated for fiber production, thus an electrospinning solution constituted of two last ingredients mixed with caffeine in two forms of free and liposomal, and was further used to form fiber using an electrospinning apparatus. Some properties of the fibers, including morphology (visually and SEM), folding capability, color features (e.g. lightness, redness, yellowness, and total color difference), caffeine entrapment, and profile of caffeine release during an 18-h storage period within saline phosphate buffer (pH 6.8) at room temperature were determined. The fiber quality was enhanced as the ratio of gelatin solution (16.7%) in electrospinning solution, voltage, ethanol, and acetic acid concentrations in polymer-solvent were increased. Calcium chloride in optimum levels (0.5–1%, electrospinning solution basis) had a positive influence on the formation of reduced bead fibers, while the higher values led to increasing in beads on the collector via elevating the conductivity of the electrospinning solution. Concerning electrospinning quality (minimum beads), tween 80 was a useful ingredient in concentrations below 3% (electrospinning solution basis), as the higher amounts negatively affected the fiber aroma. The addition of caffeine into the electrospinning led to an increase in the solution solid content, and thus, improvement in both fiber formation at the tip of the spinner and the appearance of the fibers on the collector surface. Chemical gelatinization of high concentrations of starch in the presence of formic acid and ethanol led to gel formation, and thus had no positive effect on electrospinning. Besides, the lower concentrations of starch gelatinized by formic acid did not meet enough solid content for electrospinning, thus they were also unsuccessful in the formation of fibers with minimum beads. SEM images showed that the smooth fibers were aligned in random directions and they had varied diameters ranging between 342–675 nm for gelatin fiber, 100–183 nm for gelatin70-starch30 fiber with free caffeine, 105–299 nm for gelatin70-starch30 fiber loaded with liposomal caffeine, 303 nm– 1 µm for gelatin80-starch20 fiber, and 78-142 nm for the fibers formed by gelatin and formic acid-gelatinized starch (70:30). Free bead fibers were obtained from gelatin or gelatin80-starch20 polymers. The SEM images confirmed that the liposome positively influenced the quality of the collected fibers. The color features of the gelatin fibers were improved by increasing the concentrations of caffeine or starch in the initial solution. The size of the liposome ranged from 89-322 nm as directly influenced by cholesterol level. The PDI was in the mono-disperse range and the particle size has remained stable over cold storage. Monitoring the release profile of the samples at pH 6.8 for 7 hours indicated that the use of fiber matrix as a carrier for caffeine resulted in a reduction in the drug release rate up to 46-49% in comparison to a control solution containing free caffeine, and no significant difference was observed between the rates recorded for gelatin fiber and the mixed polymers. However, liposomal-caffeine-loaded fibers reduced the caffeine release rate up to 72% in comparison to the control. Taking the release profile of the control at an acidic medium into account, the fiber mates loaded with liposomal caffeine successfully reduced the released caffeine up to 64-98%, indicating the acid-resistant properties of the fibers. According to the results, the controlled release of caffeine through the digestion system (slow release at the stomach, followed by faster intestinal release) is expected; therefore, this feature could be useful for military and sports applications.

Production of Functional Edible paper

‏یعقوبی همگینی،

‏الهام

تهیه کننده

‏ایاسه،

قنبرزاده،

همیشه کار،

‏علی

‏ بابک

‏ حامد

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز