بخشی از مقاله
چکیده
از تکنیک هاي مختلفی براي ریزپوشانی مواد در صنایع غذایی استفاده می شود. نوع فرآیند بکار رفته براي ریزپوشانی بستگی به ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی هسته و دیواره و نوع کاربرد آن در مواد غذایی دارد. فرآیند خشک کردن پاششی براي دههها جهت ریزپوشانی انواع ترکیبات غذایی نظیر طعمها، لیپیدها و کارتنوئیدها، پلی فنولها، ویتامینها و غیره استفاده شده است. ویتامینهاي گروه B دستهاي از ویتامینهاي محلول در آب هستند که نقش مهمی را در فرآیند متابولیسم سلولی ایفا میکنند. ویتامین B2 - ریبوفلاوین - یکی از ویتامینهاي این گروه میباشد. این ویتامین در تبدیل غذاها به انرژي نقش دارد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیرات فرآیندي بر ریزپوشانی ریبوفلاوین با استفاده از میکروکپسول آلژینات- پروتئین آب پنیر و نیز خصوصیات پودر تولیدي بود. هدف نهایی تولید میکروکپسولی یا بیشترین راندمان ریزپوشانی، بالاترین نیمه عمر و قابلیت حل در آب طی زمان مناسب بود.
همانطور که انتظار میرفت با افزایش فشار هموژنیزاسیون اندازه ذرات بطور معنیدار کوچکتر گردید - p>0/05 - ؛ با کوچکتر شدن اندازه ذرات امولسیون در اثر افزایش فشار هموژنیزاسیون، راندمان انکپسولاسیون به صورت معناداري افزایش پیدا نمود. با توجه به نتایج بدست آمده اثر دما و فشار هموژنیزاسیون بر میزان راندمان ریزپوشانی معنیدار - p>0/05 - بوده درحالیکه تاثیر دبی ورودي بر میزان راندمان بطور کامل معنادار نیست. طبق نتایج بدست آمده، با افزایش دما میزان حلالیت و فعالیت آبی پودرهاي تولیدي کاهش مییابد؛ نتایج حاصل از رهایش ریبوفلاوین ریزپوشانی شده نشان دهنده پیروي میزان رهایش ریبوفلاوین از مکانیسم واکنش درجه اول با ضریب تبیین بالاتر از 0/98 میباشد. همچنین نتایج نشان داد که زمان نیمه عمر میکروکپسول با دماي نگهداري رابطه معکوس دارد.
کلمات کلیدي: خشککن پاششی- ریز پوشانی- رهایش- نیمه عمر- حلالیت
مقدمه
انکپسولاسیون یا ریزپوشانی فرآیند به دام انداختن ترکیبات فعال درون ماده حامل - Carrier material - است که به عنوان وسیلهاي مفید براي بهبود تحویل این ترکیبات فعال مطرح می باشد. اگرچه روشهاي متعددي براي ریزپوشانی وجود دارد، اما بسیاري از آنها به سبب دشواري، عدم مقاومت مکانیکی کپسول حاصل و هزینه بالاي تولید، کاربرد صنعتی چندانی ندارد - Nedovic et al., . - 2001 انکپسولاسیون بطور بالقوه در زمینههاي مختلفی نظیر مواد غذایی و نوشیدنیها - Chen and Subirade, 2006 - ، - Heinzen, - 2002، - Augustin et al., 2001 - ، - Gibbs et al., 1999 - ، - Odonnell and McGinity, 1997 - ، تحویل دارو و مواد مغذي - Langer, 1998 - ، بیوتکنولوژي - Keen et al., 2012 - و - Chang and Prakash , 2001 - ، علم مواد - Zydowicz et al., 2002 - ، کشاورزي و سایر علوم قابل استفاده است.
گروه زیادي از مواد را می توان به عنوان پوشش در فرایند ریز پوشانی استفاده کرد اما تنها موادي را می توان در صنایع غذایی استفاده نمود که از لحاظ کاربرد در صنایع غذایی مجاز باشند. از محدودیت هاي قابل توجهی که مواد تشکیل دهنده کپسول در صنعت غذا دارند، می توان به قابلیت خوراکی، ارزان قیمت بودن، در دسترس بودن براي واحدهاي تولید کننده اشاره کرد - زندي و محبی، . - 1394از تکنیک هاي مختلفی براي ریزپوشانی مواد در صنایع غذایی استفاده می شود. نوع فرایند به کار رفته براي ریزپوشانی بستگی به ویژگی هاي فیزیکی و شیمیایی هسته و دیواره و نوع کاربرد آن در مواد غذایی دارد. در تحقیقات پیشین تکنیک جدیدي بر پایه آلژینات-پروتئین آب پنیر به منظور ساخت میکروکپسولهاي غیرسمی ایجاد گردید که میکروکپسولها مذکور بر مبنی تکنیک امولسیونسازي-ژلاتیناسیون داخلی تشکیل گردیدند . - Zandi et al., 2014 -
تحقیقات پیشین استفاده از پروتئین آب پنیر را به عنوان ماده انکپسوله کننده تائید مینماید - Satpathy and Rosenberg, 2003 - ، - Moreau and Rosenberg, 1999 - ، - Sheu and - Rosenberg, 1998 ، - Heelan and Corrigan, 1998 - ، - Rosenberg and Young, 1993 - و . - Moreau and Rosenberg, 1993 - فرآیند خشک کردن پاششی براي دهه ها جهت ریزپوشانی انواع ترکیبات غذایی نظیر طعم ها، لیپیدها و کارتنوئیدها، پلی فنول ها، ویتامین ها و غیره استفاده شده است. این روش وسیع ترین تکنیک ریزپوشانی در صنایع غذایی ، به دلیل انعطاف پذیري، پیوسته بودن و بیشتر به دلیل اقتصادي بودن است. ریزپوشانی به روش خشک کردن پاششی بستگی به عوامل مختلفی نظیر نوع ماده هسته، خصوصیات ماده دیواره، نحوه تولید امولسیون، نسبت ماده هسته به دیواره، نسبت مواد جامد امولسیون، سیستم خشک کن و شرایط عملیاتی دارد . - Porzio, 2007 -
اولین مرحله در ریزپوشانی تهیه امولسیون می باشد. تولید امولسیون نقش مهمی در ریزپوشانی مواد به روش خشک کردن پاششی داشته و نقش کلیدي دربهینه سازي راندمان ریز پوشانی در طول فرایند دارد. ایشیدووهمکاران، 2002؛ مینموتوو همکاران، 2002؛ سوتیتانتاوات و همکاران، 2003 و2005 گزارش کردند که اندازه ذرات امولسیون نقش مهمی در بازده ریزپوشانی دارد به طوري که با افزایش پایداري امولسیون و کوچک تر شدن اندازه قطرات امولسیون راندمان ریزپوشانی افزایش یافته و مقدار روغن سطحی کپسول ها کاهش می یابد در نتیجه پایداري ریزکپسول ها درطول نگهداري افزایش می یابد - Soottitantawat - et al., 2005 ، - Soottitantawat et al., 2003 - ، - Ishido et al., 2002 - و . - Minemoto et al., 2002 - بنابراین تولید امولسیون هاي پایدار با کمترین اندازه ذرات می تواند باعث افزایش قابل توجهی در راندمان ریزپوشانی به روش خشک کردن پاششی شود . - Jafari and Bhandari, 2007 -
تولید امولسیون با اندازه ذرات بسیار ریز و توزیع ذرات یکنواخت در سال هاي اخیر مورد توجه بوده است از این رو می توان از هموژنایزرهاي فشار بالا به طور متداول براي تولید امولسیونهایی با اندازه قطرات کوچک استفاده نمود . - Jafari , 2017 - افزایش میزان فشار اعمال شده می تواند موجب تولید امولسیون هایی با اندازه ذرات بسیار کوچک و افزایش میزانپایداري امولسیون ها شده و از طرفی موجب کاهش میزان به هم چسبیدن قطرات امولسیون و افزیش اندازه آن ها گردد . - al., 2000ویتامینهاي گروه B دستهاي از ویتامینهاي محلول در آب هستند که نقش مهمی را در فرایند متابولیسم سلولی ایفا میکنند. ویتامین B2 - ریبوفلاوین - یکیاز ویتامین هاي این گروه میباشد. این ویتامین در تبدیل غذاها به انرژي نقش دارد.
ریبوفلاوین در بینایی مؤثر است و براي رشد سلولی، متابولیسم پروتین در بدن و ایجاد انرژي در بدن نقش اساسی دارد. این ویتامین به صورت فراوان در فراوردههاي لبنی مانند شیر و پنیر و نیز در تخم مرغ و جگر یافت می شود .کمبود این ویتامین به صورت مجزا کمتر دیده می شود و معمولا در افرادي که گیاه خوار بوده و یا از نظر تغذیه اي دچار مشکل هستند کمبود این ویتامین به همراه دیگر ویتامین هاي گروه B به چشم میخورد - Moll and Davis, 2017 - ، - LeBlanc et al., 2011 - ، - Molina et al., 2009 - و . - Beck, 2001 - هدف از این تحقیق بررسی تاثیرات فرآیندي بر ریزپوشانی ریبوفلاوین با استفاده از میکروکپسول آلژینات- پروتئین آب پنیر و نیز خصوصیات پودر تولیدي بود. هدف نهایی تولید میکروکپسولی یا بیشترین راندمان ریزپوشانی، بالاترین نیمه عمر و قابلیت حل در آب طی زمان مناسب بود.
مواد و روشها مواد شیمیایی
موارد مورد نیاز به شرح: آب دیونیزه- شرکت سیگما - Sigma Number: 95304 - ، روغن آفتابگردان، توئین -80 شرکت سیگما - Sigma Number: P1754 - ، آلژینات سدیم- شرکت سیگما - Sigma Number: W201502 - ، پودر آب پنیر تغلیظ شده - - - WPC شرکت مرك آلمان، تیامین و ریبوفلاوین - شرکت سیگما، پروتئین آب پنیر- شرکت دویسکو - آمریکا - خریداري گردید. سایر مواد شیمیایی مورد استفاده با درجه خلوص بالا 99/9 - درصد - از شرکت مرك آلمان تامین شدند. براي تهیه کلیه محلول ها از آب دیونیزه استفاه گردید.
آمادهسازي میکروکپسولهاي آلژینات-پروتئین آب پنیر
عمل میکروکپسولاسیون با استفاده از روش بکار رفته در پژوهش هاي پیشین - Zandi , 2017 - و . - Zandi et al., 2014 - با تغییراتی در فرآیند انجام پذیرفت. به این نحو که از افزودن محلول کلرید کلسیم که سبب ایجاد دانکها شده جلوگیري شد و پس از انجام فرآیند امولسیون سازي با کمک هموژنایزر اولتراتوراکس IKA -T50 - ، آلمان - در فشارهاي مختلف، فرآیند خشک کردن با استفاده از خشککن پاششی صورت پذیرفت.
تهیه میکروکپسولها
جهت تهیه میکروکپسولها از خشککن پاششی - مدل Mini Spray Dryer ، شرکت Buchi، کشور سوئیس - استفاده شد. شرایط خشک کرن عبارت بودند از: دماي هواي ورودي 170 ±10 و 190 ±10 درجه سانتی گراد، دماي هواي خروجی 85 ±10 و 95 ±10 درج سانتی گراد، سرعت پمپ خوراك دهی 1 و 1/5 لیتر در ساعت، سرعت جریان هوا معادل 800 لیتر بر ساعت و فشار 4 بار بود. جهت جلوگیري از جذب رطوبت، پودرهاي تهیه شده بلافاصله به قوطی پلاستیکی درب دار منتقل و تا انجام آزمایش هاي بعدي در داخل دسیکاتور نگهداري شدند.
اندازه گیري اندازه و توزیع ذرات امولسیون
