بخشی از مقاله
چکیده:
هدف از این مطالعه، تولید نانوکپسولهای اسانس روغنی زیره سبز جهت پایدارسازی اسانس روغنی با استفاده از تکنیک میکروامولسیون است. کپسولهکردن این ترکیبات، می تواند باعث پایداری ترکیبات طعمی در ضمن فراوری و نگهداری ماده غذایی گردد، ضمن اینکه استفاده از این ترکیبات را در محیطهای غذایی که با ترکیبات طعمی هم جنس نیستند امکانپذیر میکند. میکروامولسیون اسانس روغنی زیره با سورفاکتانت توئین 80 و کوسورفاکتانت پروپانل با نسبتهای مختلف سورفاکتانت:کوسورفاکتانت مورد مطالعه قرار گرفت و نمودار فازی آنها رسم گردید. سپس اندازه ذرات با استفاده از تکنیک پراکنش نوری تعیین گردید و پایداری فیزیکی یک فرمولاسیون از منطقه میکروامولسیونی بهدست آمده بررسی شد. آزمایشات نشان دادند که نسبت 2:1 توئین :80پروپانل وسیعترین منطقه تک فازی را از بین نسبتهای 1 :1، 1 :2 و 2:1 تشکیل میدهد. اندازهگیری ابعاد ذرات با استفاده از تکنیک پراکنش نوری نشان داد که متوسط اندازه ذرات کپسول های اسانس روغنی زیره در میکروامولسیون حاوی یک 1 روغن زیر 20 نانومتر بود. نتایج حاصل از آزمون پایداری فیزیکی نشان داد که فرمولاسیون انتخابی از میکروامولسیون کاملا پایدار بود. به نظر میرسد که سامانههای میکروامولسیونی پتانسیل خوبی برای حمل مواد طعمی و یا دارویی را دارند.
واژههای کلیدی: میکروامولسیون، اسانس روغنی زیره، نانوکپسول
مقدمه:
میکروامولسیونها سیستمهایی متشکل از آب، روغن و یک ماده آمفیفیلیک هستند که تک فاز، ایزوتروپیک و از نظر ترمودینامیکی پایدار میباشند . - Rajib and Bidyut , 2005 - میکروامولسیونها ذراتی با قطر 10-100 میکرومتر بوده و از نظر ظاهری شفاف و شبیه محلولها میباشند. همچنین این سیستمها بسیار پویا بوده و به علت قطر کم دارای سطح زیادی هستند و در نتیجه جهت تشکیل شدن و پایداری نیاز به مقادیر زیادی از مواد فعال سطحی دارند. این سیستم ها از نظر ترمودینامیکی پایدار بوده و با صرف مقادیر بسیار اندک انرژی مکانیکی و حتی بطور خود به خود تشکیل میشوند . - Fanun, 2009 - همچنین شکل ذرات در میکروامولسیونها بر خلاف امولسیونهاالزاماَ کروی نیست و ممکن است اشکال با نسبت سطح به حجم بیشتر نیز تشکیل گردند . - McClements, 1999 - این خصوصیات باعث گردیده است که میکروامولسیون ها در مقایسه با امولسیون ها - که به خودی خود تشکیل نمیشوند و برای شکلگیری آنها یعنی برای پراکنده کردن یک فا ز در فاز دیگر نیاز به مصرف مقدار زیادی انرژی است، دارای ظاهری کدر می باشند و در طول زمان ناپایدارند - - McClements, 1999 -
بسیار مورد توجه قرار گیرند و به تدریج پتانسیل استفاده در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی و داروسازی را پیدا کنند. از توانایی های بالقوه میکروامولسیون ها، امکان استفاده از آنها در حمل داروها و پایدارسازی مواد عطر و طعمی، ویتامین ها و ... است - Ashurst, 1999 - ، که در چند سال اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. هدف از این مطالعه، تولید نانوکپسولهای اسانس روغنی زیره سبز جهت پایدارسازی اسانس روغنی با استفاده از تکنیک میکروامولسیون است. کپسوله کردن این ترکیبات، نه تنها می تواند بر پایداری ترکیبات طعمی در ضمن فراوری و نگهداری در ماده غذایی تاثیر مثبت بگذارد، بلکه میتواند به استفاده از این ترکیبات در محیطهای غذایی که با ترکیبات طعمی هم جنس نیستند کمک کند.
مواد و روش ها: مواد لازم
اسانس روغنی زیره سبز از شرکت گیاه اسانس - گرگان - تهیه شد. توئین 20، توئین 60، توئین 80 ، پروپانل، اتانل و بوتانل از شرکت مرک خریداری شدند.
تشکیل میکروامولسیون
میکروامولسیون اسانس روغنی زیره سبز با استفاده از توئین 20، توئین 60 و توئین 80 به عنوان سورفاکتانت و اتانل، پروپانل و بوتانل به عنوان کوسورفاکتانت تهیه گردید. برای این منظور، رقیقسازی نمونههای حاوی اسانس روغنی، سورفاکتانت:کوسورفاکتانت با استفاده از آب و یا نمونههای حاوی آب، سورفاکتانت:سورفاکتانت با استفاده از اسانس روغنی صورت گرفت. نسبت سورفاکتانت :کوسورفاکتانت 1:1 انتخاب گردید. رقیقسازی نمونه ها ادامه یافت تا ظاهر آن ها از حالت شفاف به حالت کدر تغییر یافت. مناطق میکروامولسیونی با استفاده از ظاهر شفاف نمونهها تشخیص داده شدند . - Zhong et al., 2009 -
رسم دیاگرام فازی با استفاده از دادههای به دست آمده از مقدار سورفاکتانت:کوسورفاکتانت، آب و اسانس روغنی در مرحله قبل دیاگرام فازی رسم گردید تا مشخصات نقاطی که در آنها سامانه هایی تک فاز و شفاف شکل میگیرند، مشخص شوند. سپس، از بین سورفاکتانت:کوسورفاکتانتهای مورد آزمایش، ترکیب سورفاکتانت:کوسورفاکتانتی که بیشترین منطقه میکروامولسیونی را تشکیل داد، انتخاب گردید و توانایی آن در ترکیب با آب و اسانس روغنی زیره سبز برای تشکیل میکروامولسیون با نسبت سورفاکتانت:کوسورفاکتانت 1:2 و 2:1 ارزیابی گردید . - Zhong et al., 2009 - اندازهگیری ابعاد ذرات میکروامولسیون با استفاده از تکنیک پراکنش دینامیک نوری - Dynamic Light Scattering - برای تعیین توزیع اندازه ذرات از تکنیک پراکنش دینامیک نوری - Zetasizer, Nano ZS, 4mW He–Nelaser, Malvern Instrument Ltd., UK - در دمای محیط و در طول موج 633 نانومتر - GHWHFWLRQ DQJOHV 70 DQG 90 ' G\QDPLF YLVFRVLW\ RI VDPSOH 8. 76 P3D.V - استفاده گردید.
اندازه هیدرودینامیک ذرات، توزیع اندازه ذرات و ایندکس polydispesity از طریق نرم افزار - 5.02 version, Malvern Instrument DTS Ltd., UK - محاسبه شد . - Zhong et al., 2009 - پایداری فیزیکی یک فرمولاسیون از منطقه میکروامولسیونی اسانس روغنی زیره سبز در ترکیب با آب و توئین :80پروپانل انتخاب گردید و پایداری فیزیکی آن بررسی شد. برای این منظور پایداری انجماد-رفع انجماد اندازهگیری شد به این ترتیب که ابتدا نمونهها برای مدت 24 ساعت در دمای -5 C منجمد شدند و سپس 24 ساعت در دمای محیط قرار گرفتند. بعد از آن نمونه از لحاظ ظاهری - جداسازی فاز و یا تشکیل رسوب - بررسی گردید - Kim et al., . - 2009
نتایج و بحث:
تاثیر سورفاکتانت و کوسورفاکتانت بر شکلگیری میکروامولسیون
مناطق تک فاز و شفاف به عنوان میکروامولسیون اسانس روغنی زیره در نظر گرفته شدند. همان طوریکه در جدول 1 نشان داده شده است، توانایی توئین 60 و 80 در غالب موارد بیشتر از توئین 20 در تشکیل میکروامولسیون بوده است . - p<0.05 - نتایج این تحقیق نشان داد که نوع کوسورفاکتانت به طور معنی داری در شکلگیری میکروامولسیون اسانس روغنی زیره و وسعت منطقه میکروامولسیون موثر است به گونه ای که پروپانل و اتانل کوسورفاکتانتهای موثرتری در تشکیل میکروامولسیون اسانس روغنی زیره به دلیل تشکیل منطقه وسیعتر میکروامولسیونی تشخیص داده شدند - جدول . - 1 همچنین منطقه میکروامولسیونی بهطور معنیداری در حضور بوتانل بهعنوان کوسورفاکتانت در ترکیب با همه سورفاکتانتهای مورد استفاده کاهش یافت. در مجموع ترکیب توئین 60 و یا توئین 80 با پروپانل، آب و اسانس روغنی زیره و یا اتانل، آب و اسانس روغنی زیره ترکیبهای مناسبی برای تشکیل میکروامولسیون اسانس روغنی زیره محسوب میشوند چراکه منطقه میکروامولسیونی مناسبی را تشکیل می دهند.
همه سورفاکتانت ها و کوسورفاکتانت های مورد استفاده توانستند در ترکیب با آب و اسانس روغنی زیره میکروامولسیون تشکیل دهند. در حقیقت ماهیت آمفیفیلیک سورفاکتانت های مورد استفاده باعث میگردد که بتوانند به گونهای مرتب شوند که یک لایه بینسطحی بین فاز آبی و روغنی که غیرقابل امتزاج هستند، تشکیل دهند. - 2009 - Fanun گزارش کرد که در عدم حضور سورفاکتانت کشش بین سطحی آب و روغن معمولا بین 30-50 mNm-1 قرار می گیرد، اما به عقیده - 2009 - Stubenreuch جذب سورفاکتانت ها در لایه بین سطحی آب/روغن و افزایش غلظت سورفاکتانت باعث کاهش کشش بین سطحی به مقادیری کم بین چند میلی نیوتن بر متر تا مقادیری بسیار پایین - 10 3-10 4 mNm-1 - میشود . کوسورفاکتانتهای مورد استفاده ملکول هایی بودند که به طور ضعیف خاصیت آمفیفیلیک داشتند و به همین دلیل به خاصیت آمفیفیلیک سورفاکتانت کمککردندمی تا کشش بین سطحی دو فاز غیر قابل امتزاج کاهش یابد . - Fanun, 2009 -
برای بررسی تاثیر نسبت سورفاکتانت:کوسورفاکتانت سیستم توئین :80پروپانل انتخاب گردید و نسبت های 1:2 و 2:1 سورفاکتانت:کوسورفاکتانت مورد بررسی قرار گرفت و با نسبت 1:1 مقایسه گردید. منطقه تکفازی میکروامولسیون با افزایش میزان سورفاکتانت افزایش و با کاهش میزان کوسورفاکتانت کاهش یافت. به این ترتیب، سورفاکتانت:کوسورفاکتانت با نسبت 2:1 بیشترین منطقه میکروامولسیونی را تشکیل داد. در نتایج بهدست آمده توسط Zhong و همکاران - 2009 - که سیستم اسانس نعنا، اتانل، آب و AOT - سدیم بیس -2 - اتیل هگزیل - سولفوکسینات - و کرموفور - CrEL - EL را مورد مطالعه قرار دادند، در نسبت 1:1 سورفاکتانت:کوسورفاکتانت بهترین منطقه میکروامولسیونی به دست آمد.
اندازه گیری ابعاد ذرات میکروامولسیون با استفاده از تکنیک پراکنش دینامیک نوری
نتایج حاصل از اندازهگیری توزیع اندازه ذرات میکروامولسیون اسانس روغنی/توئین :80 پروپانل / - 2:1 - آب نشان داد که دیسپرسیون تهیه شده دارای ذراتی با توزیع اندازه ذرات پایین بود. ظهور هر پیک معمولا نشان دهنده ذرا تی کروی با توزیع اندازه ای وسیع و یا باریک است. بر این اساس در میکروامولسیون توئین 80 :پروپانل، اسانس روغنی زیره و آب دو پیک ظاهر شد که نشاندهنده وجود دو قطر هیدرودینامیک در میکروامولسیون است، در حالیکه تمام ذرات دارای اندازهای زیر 20 نانومتر بودند. پیکها نسبتا باریک بودند که نشان دهنده توزیع کم اندازه ذرات است. شاخص توزیع ذرات - Polydispersity Index - پایین و حدود 0/455 بود که نشان دهنده همگن بودن محیط میکروامولسیون بود. اندازه بسیار کوچک ذرات که در این تحقیق به دست آمد به مقدار زیاد سورفاکتانت استفاده ش ده در مقایسه با اسانس روغنی مربوط میشود . - Fanun, 2009 - نتایج این بررسی با نتایج بهدست آمده از سوی Polizelli و همکاران - 2009 - مطابقت داشت.
