بخشی از مقاله
چکیده: استفاده از نانو امولسیون ها به عنوان سیستم های حامل برای ترکیبات غذا-داروی لیپیددوست، در صنعت غذا در حال افزایش است. در این پژوهش تلاش براین بوده است که سیستم های تحویل پایدار بر پایه نانوامولسیون با استفاده از روش معکوس شدن فاز امولسیون - EIP - تولید گردد و اثر نوع و غلظت سورفاکتانت روی توزیع اندازه قطرات مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد که تویین 80 و همچنین ترکیبی از 3 سورفاکتانت، کوچکترین اندازه قطرات - کوچکتر از 100 نانومتر - را ایجاد میکنند. در بررسی اثر غلظت نیز مشاهده شد که در غلظت های پایین - کمتر از - %10 قطرات تولید شده در محدوده نانوامولسیونی نخواهند بود.
مقدمه: سیستمهای تحویل کلوییدی به طور گسترده در صنایع غذایی و دارویی برای انکپسولاسیون ترکیبات لیپیددوست عملگرا استفاده شدهاند Given - و همکاران، 2009؛ McClements و Rao، . - 2011 در این میان، ویتامینها ترکیبات آلی هستند که به مقدار جزئی برای سوخت و ساز موادغذایی و اعمال حیاتی بدن، رشد و نمو و تندرستی مورد نیازند. ویتامین E چندین ایزومر دارد که شامل ، ، ، - توکوفرول و توکوترینول می-شوند و فعالیت و دسترسی زیستی1 هر کدام به ساختارشان بستگی دارد.
در میان این ایزومرها - توکوفرول بیشترین فعالیت زیستی را دارد و دسترسی زیستی آن از سایر سریهای ویتامین E بیشتر است Hatanaka - و همکاران، . - 2010 در سالهای اخیر، از نانوامولسیونها برای پایداری و تحویل داروهای کم محلول در آب استفاده میشود، اما اخیراً فرمولاسیون نانوامولسیون های حاوی غذا- داروهای2شدیداً لیپوفیل در تولید نوشابهها، غذاهای مایع و ژلها نیز مورد هدف قرار گرفته است Hatanaka - و همکاران، . - 2010 اندازه قطرات در نانوامولسیون ها اغلب کوچکتر از طول موج نور مرئی است و بنابراین آنها نمی توانند نور را به طور قوی پراکنده کنند که باعث میشود از لحاظ نوری شفاف و یا تا قسمتی کدر باشند. نانوامولسیونها می توانند با استفاده از روشهای مختلف که معمولا به روشهای پرانرژی و کم انرژی طبقهبندی میشوند تولید گردند.
در روشهای پرانرژی از ابزارهای مکانیکی، قادر به همزدن و اختلاط فازهای روغن و آب استفاده می شود. در حال حاضر از روشهای پرانرژی به طور گسترده برای تشکیل ماکروامولسیونها و نانوامولسیونها در صنعت غذا استفاده میشوند. روشهای کم انرژی به طور عمده به کنترل پدیده بین سطحی در مرز بین فازهای آب-روغن تکیه دارند و به شدت به ماهیت هر مولکول فعال سطحی حاضر مثل حلالیت و ساختار مولکولی آنها وابسته اند McClements - و Rao، . - 2011 این روشها در حال حاضر به طور گسترده در صنعت غذا استفاده نمیشوند. Ziani و همکاران - 2012 - دیسپرسیونهایی را از ویتامین D، ویتامین E و روغن لیمو با استفاده از سورفاکتانتهای غیریونی - توین 20، 60 و - 80 و به روش تیتراسیون امولسیون تهیه نمودند.
آنها اثر نوع سورفاکتانت و نوع روغن روی الحاق ترکیبات لیپوفیل به داخل میسلهای سورفاکتانت بررسی کردند. آنها مشاهده کردند که میکروامولسیونها با استفاده از ویتامین D و E در محلولهای توین1درصد نمیتوانند تشکیل شوند، که علت آن حجمنسبتاً زیاد مولکولهای لیپوفیل نسبت به درون هیدروفوب میسلهای سورفاکتانت بوده است. از طرف دیگر میکروامولسیون از روغن لیمو در یک نسبت سورفاکتانت به روغننسبتاً بالا تشکیل شد. Ostertag و همکاران - 2012 - تأثیر ترکیب سیستم و شرایط آمادهسازی را روی تولید نانوامولسیونهای خوراکی با استفاده از روش معکوس شدن فاز امولسیون - - EIP3 مورد بررسی قرار دادند.
سایز قطرات تولید شده با استفاده از این روش به نوع روغن، نوع سورفکتانت و غلظت سورفکتانت و همچنین مکان اولیه سورفکتانت بستگی داشته است. نتایج این پژوهش نشان داد که روش EIP قادر به تولید قطرات ریز کوچکتر از 160 نانومتر است ولی در مقایسه با روشهای پرانرژی به میزان سورفاکتانت بیشتری نیاز دارد. در پژوهش حاضر نانوامولسیون خوراکی حاوی ویتامین E استات با استفاده از روش معکوس شدن امولسیون تولید شد که یک نوع روش کم انرژی بوده و نیاز به تجهیزات گران قیمت ندارد. این روش به تشکیل قطرات خیلی ریز روغن با تیتراسیون فاز آبی به مخلوط روغن و سورفاکتانت تکیه دارد.
ابتدا اثر نسبت سورفاکتانت به امولسیون - SER4 - از 6 تا 13درصد در مقدار ثابت روغن به امولسیون 6 - درصد - بر روی اندازه قطرات بررسی شد و کوچکترین قطرات در SERهای 10، 12 و 13 درصد تشکیل گردید. همچنین اثر نوع سورفاکتانت بر اندازه قطرات بررسی شد و از سورفاکتانتهای غیریونی غذایی، تویین 20، 80 و 85 و ترکیبی از آنها به نسبت مساوی استفاده شد که در بین آنها تویین 80 و همچنین ترکیبی از سه سورفاکتانت اندازه قطرات ریزتری را تشکیل دادند.
مواد و روش ها:
مواد: ویتامین E با خلوص %99، میگلیول 812، ترکیبات فعال سطحی پلی اکسی اتیلن - 20 - سوربیتان مونواولئات -تویین 80 با وزن مولکولی 1310 گرم بر مول، پلی اکسی اتیلن - 20 - سوربیتان مونولائورات- تویین20 با وزن مولکولی 1227 گرم بر مول، پلی اکسی اتیلن - 20 - سوربیتانتریاولئات توین 85 با وزن مولکولی 1836 گرم بر مول به ترتیب از شرکت های داروسازی زهراوی، مرک آلمان، اسکارلو اسپانیا و سیگما خریداری شد. در تمامی فرمولاسیون ها از آب 2 بار تقطیر استفاده شد.
روش های تولید:
برای تولید نانوامولسیون از روش EIP - روش استفاده از نقطه معکوس شدن امولسیون - استفاده گردید. در این روش ابتدا محلول سورفاکتانت غیریونی و فاز روغنی به مدت 30 دقیقه روی همزن مغناطیسی با دور 700 rpm به منظور همگن شدن قرار گرفت. پس از آن آب 2 بار تقطیر به میزان مشخص به داخل فاز روغنی در حال هم خوردن تیتر شد. سرعت تیتراسیون نیز در تمامی فرمولاسیونها ثابت در نظر گرفته شد. پس از اتمام تیتر کردن فاز آبی، سیستم به منظور رسیدن به حالت تعادل به مدت 30 دقیقه در سرعت 700 rpm همزده شد. تمامی آزمایشات در دمای محیط انجام شدند Ostertag - و همکاران . - 2013
روشهای آزمون:
بررسی اثر نوع سورفاکتانت: به منظور بررسی تأثیر نوع سورفاکتانت بر تولید قطرات ریز نانوامولسیونی از سه نوع سورفاکتانت سنتزی غیریونی - تویین 20و 80 و - 85 و همچنین ترکیبی از سه نوع سورفکاتانت تویین 20 و 80 و 85 به نسبتهای مساوی در تولید فرمولاسیونها استفاده شد. بررسی اثر غلظت سورفاکتانت: تأثیر غلظت سورفاکتانت درتولید قطرات ریز نانوامولسیونی با دو فاکتور مورد بررسی قرار گرفت.
اندازهگیری سایز قطرات: قطر قطرات اصلی نانوامولسیونهای تولید شده با استفاده از دستگاه اندازهگیری سایز قطرات Shimadzu . Sald . 2101 - ، ساخت ژاپن - موجود در آزمایشگاه صنعتی دانشکده داروسازی دانشگاه تبریز تعیین گردید. این دستگاه بر اساس پراکنش نور لیزر عمل میکند. به منظور جلوگیری از تأثیر پراکندگی چندگانه، نمونهها به هنگام اندازهگیری حدود 1000 برابر توسط آب مقطر رقیق شدند. قطر قطرات اصلی بر اساس توزیع حجمی اندازه گیری شد و برای تعیین میزان پراکندگی توزیع اندازه ذرات، اندیس Span محاسبه شد. تجزیه و تحلیل آماری: آزمونها در سه تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شدند. تحلیل و ارزیابی - ANOVA - با استفاده نرم افزار آماری SPSS - version 16.0 for Windows, SPSS Inc - در سطح احتمال - P < 0/05 - %5 و آزمون چند دامنهای دانکن برای تأیید وجود اختلاف بین میانگین-ها انجام گرفت.
نتایج و بحث:
بررسی اثر غلظت سورفاکتانت بر اندازه قطرات: اثر غلظت سورفاکتانت بر اندازه قطرات با تهیه یک سری از امولسیون ها با ترکیب ثابت روغن %50 - ویتامین %50 +E میگلیول - و مقدار فاز آبی 80 درصد با استفاده از سورفاکتانت تویین 80، اما با نسبت سورفاکتانت به امولسیون - SER - و یا نسبت سورفاکتانت به روغن - SOR - متفاوت در دمای محیط بررسی شد. اندازه قطرات توسط دستگاه پارتیکل سایزر اندازه گیری شده و توزیع حجمی اندازه قطرات مورد بررسی قرار گرفت. درتمام نمونهها بین غلظت سورفاکتانت و اندازه قطرات در سطح 5% ارتباط معنیداری وجود دارد.
در غلظتهای پایین سورفاکتانت یعنی SERهای % 8 و%6 و SORهای 125% و%100 اندازه قطرات تولید شده از 500 نانومتر بالاتر بوده و در واقع ماکروامولسیون تولید شد - شکل. - 1 با افزایش غلظت سورفاکتانت در سیستم یعنی SERهای، 10%، 12%، SOR - 13%های 150%، 180%و % - 200 اندازه قطرات زیر 100 نانومتر بوده و تقریبا اندازه مشابهی داشتند اما بهترین سیستم در - SOR=180% - 12% SER تولید شد که هم از لحاظ اندازه قطرات و توزیع آنها و هم سایر ویژگیهای نانوامولسیونی مطلوب بود.
شکل :1 اندازه قطرات امولسیون در غلظت های مختلف سورفاکتانت تویین 80، ترکیب ثابت فاز روغن ، مقدار فاز آبی 80 درصد - حروف غیرمشابه نشان دهنده وجود اختلاف معنی دار در سطح %5 آزمون دانکن میباشد - . در این پژوهش امولسیونهای روغن در آب - O/W - توسط تیتراسیون آب به داخل یک مخلوط حاوی سورفاکتانت غیریونی آبدوست - T80 - و روغن تشکیل شدند که به آن برگشت فاز کاتاستروفیک میگویند.
اخیراً پیشنهاد شده که ایجاد امولسیونهای چندگانه - O/W/O - در طی مراحل میانی فرآیند تیتراسیون شرط لازم برای شکلگیری قطرات ریز روغن در درون امولسیون نهایی است 2006 .Sajjadi - ؛ Jahanzad و همکاران، . - 2009 در غلظتهای نسبتاً پایین سورفاکتانت،از تشکیل امولسیون چندگانه جلوگیری میشود و فقط قطرات نسبتاً بزرگ در امولسیون نهایی تشکیل میشوند که از لحاظ اندازه قطرات با حالتی که که سورفاکتانت قبل از هموژنیزاسیون در فاز آبی است مشابه هستند Anton - و Vandamme، . - 2009 بنابراین امولسیونهای تهیه شده در محدوده ماکروامولسیونها خواهند بود. در غلظتهای نسبتاً بالای سورفاکتانت SER - های %10، %12 و - %13 امولسیونهای چندگانه در طی فرایند تیتراسیون تشکیل میشوند و اندازه نهایی قطرات روغن در امولسیونهای روغن در آب - O/W - توسط اندازه قطرات روغن درونی در امولسیونهای چندگانه - O/W/O - تعیین میشوند.
بنابراین این پدیده میتواند کاهش در اندازه قطرات با افزایش غلظت سورفاکتانت را توجیه کند. از طرف دیگر اندازه قطرات به هنگام هموژنیزاسیون، بستگی به ویژگیهای مختلف مولکولهای سورفاکتانت دارد که مهمترین آنها که تعیینکننده اندازه قطرات میباشد، غلظت امولسیفایر در محیط و نیز کارایی جذب آنها در لایههای بین سطحی میباشد. بررسی اثر نوع سورفاکتانت بر اندازه قطرات: سورفاکتانتهای تجاری متعددی برای فرمولاسیون نانوامولسیونها در محصولات غذایی و نوشیدنیها در دسترس هستند Ostertag - و همکاران، . - 2012 بنابراین اثر نوع سورفاکتانت روی اندازه قطرات تشکیل شده در نانوامولسیونها بررسی شد.
