بخشی از مقاله
چکیده:
در سالهای اخیر استفاده از بیوپلیمرها برای ساخت حاملهای ترکیبات زیست فعال مانند ویتامینها و آنتی اکسیدانها، همچنین باکتری های پروبیوتیک گسترش یافته است. توانایی این حاملها برای حمل ترکیبات آبدوست و آبگریز و نیز استفادهی کمینه از مواد شیمیایی در فرایند تهیهی آنها نویدبخش توسعهی غذاهای فراسودمند جدیدی است که می توانند مزایای فیزیولوژیکی داشته و خطر بسیاری از بیماری ها را کاهش دهند. پروتئینها به دلیل داشتن ویژگیهای منحصر به فرد، ماتریکس ایده آلی برای درون پوشانی ترکیبات زیست فعال هستند.
زئین، پروتئین ذرت از گروه پرولامینها است که به دلیل توانایی تشکیل فیلم، زیست تجزیه پذیری بالا و همچنین زیست سازگاری زیاد، در صنایع غذایی و دارویی کاربرد زیادی یافته است. زئین نامحلول در آب است ولی در مخلوط اتانول/ آب حل می شود. خاصیت آمفی فیلیک زئین، نیروی محرکه ای برای خویش سرهم شدنٌ مولکولهای زئین میباشد. با افزودن ترکیبات آبگریزی مانند روغن ماهی و یا اسانس های روغنی در صنایع غذایی و یا داروهای غیر محلول در آب در صنایع داروسازی به حلال آبی- الکلی و سپس کاهش سهم فراکسیون الکلی حلال می توان این ترکیبات را درون ذرات زئین تشکیل شده درون پوشانی کرد.
واژه های کلیدی : درون پوشانی، نانو ذرات زئین ، غذاداروها
مقدمه :
در سال های اخیر تمایل به افزودن ترکیبات فراسودمندٍ به محصولات غذایی افزایش پیدا کرده و و صنعت غذا، مایل است نه تنها ارزش غذایی فراوردهها را هنگام فرآوری آنها حفظ نماید بلکه محصولات نهایی از دید فیزیولوژیکی نیز برای سلامتی انسان سودمند باشند. این ترکیبات زیست فعالَ معمولاً به عوامل محیطی مانند نور و اکسیژن، شرایط فرایندی نظیر فرآوری حرارتی و شرایط داخلی دستگاه گوارش حساس می باشند. درون پوشانی روش موثری برای محافظت از این ترکیبات است. در این روش ترکیبات فعال در داخل حاملی ُ مناسب به دام افتاده و سعی میشود انتقال و تحویل دهی مولکول های زیست فعال - مانند آنتی اکسیدان ها، مواد معدنی، ویتامینها، فیتواسترولها، اسیدهای چرب، لیکوپن و ... - و سلول های زنده - مانند پروبیوتیکها - در غذاها بهبود داده شود - Nedovic وهمکاران، . - 2011 این فناوری در غذاها و نوشیدنی ها به منظور رهایش کنترل شدهی مواد، محافظت از آنها، کاهش افت طعم در طول نگهداری، حفظ طعم و احساس دهانی به مدت طولانی و بهبود زیست دسترسی و کارایی ترکیبات به کار گرفته میشود Klypradit - وHuang، Luo ;2008 و همکاران، . - 2013
در گذشته، درون پوشانی بیشتر برای پوشاندن طعم نامطلوب ترکیبات خاصی مورد استفاده قرار میگرفت ولی در سالهای اخیر، جنبهی رهایش کنترل شدهی ترکیبات درون پوشانی شده در زمان و محل مشخص، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. رهایش کنترل شدهی ترکیبات یک قابلیت کلیدی است که می تواند به وسیلهی درون پوشانی تامین شده، اثربخشی افزودنی های غذایی را بهبود بخشیده و محدودهی کاربرد اجزای مواد غذایی را گسترش دهد Gouin - ، . - 2004 پروتئینها به دلیل داشتن ویژگیهای منحصر به فرد، ماتریکس ایدهآلی برای درون پوشانی ترکیبات زیست فعال هستند. زئین، پروتئین ذرت از گروه پرولامینها است که به دلیل توانایی تشکیل فیلم، زیست تجزیه پذیری بالا و همچنین زیست سازگاری زیاد، کاربرد زیادی یافته است. خاصیت آمفی فیلیک زئین، نیرویمحرکه ای برای خویش سرهم شدن مولکولهای زئین میباشد. در این مقاله، روند تهیه میکرو و نانوذرات زئین به روشهای مختلف به منظور درون پوشانی ترکیبات زیست فعال، عوامل موثر در اندازه و مورفولوژی و دیگر ویژگیهای کارکردی آنها مورد بررسی و جمع بندی قرار گرفته است.
انتخاب مادهی دیواره ای برای درون پوشانی :
ویژگی های فیزیکوشیمیایی مادهی دیوارهای در عملکرد پوشینهِ اهمیت به سزایی دارد. کربوهیدراتهایی مانند نشاسته، مالتودکسترین و شربت ذرت خشک و پودر شده اغلب به دلیل ویژگی های خشک شوندگی مطلوب و توانایی تشکیل ماتریکس برای درون پوشانی مورد استفاده قرار می گیرند اما کربوهیدراتها معمولاً از نظر ویژگی های بین سطحی ضعیف بوده و نیاز به اصلاح شیمیایی دارند تا فعالیت سطحی آنها بهبود یابد. افزایش علاقه به درون پوشانی با پروتئین در سال های اخیر را می توان به امولسیون کنندگی عالی و ویژگی های تشکیل ژل و فیلم آنها نسبت داد. علاوه بر این پوشش دهنده های پروتئینی به وسیلهی آنزیم های گوارشی قابل تجزیه هستند بنابراین می توانند برای توسعهی کاربردهای غذایی در زمینهی رهایش کنترل شده ی مواد هستهای مورد استفاده قرار گیرند Wang - و همکاران، . - 2011
زئین به عنوان پروتئین ذخیرهای، %50-45 پروتئینهای ذرت را تشکیل میدهد. این پروتئین در آب نامحلول اما در حلالهای آبی الکلی محلول است. زئین زیست تخریب پذیری خوبی داشته و از طرف ادارهی غذا و داروی ایالات متحده - FDA - به عنوان ترکیب غذایی و ایمن انگاشته تایید شده است. توانایی زئین برای تشکیل ساختار سفت، شیشهای و آبگریز - هیدروفوب - ، همچنین مقاومت در برابر تهاجم میکروبی سبب جذابیت تجاری آن شده است Shukla - وCheryan، . - 2001 زئین به دلیل جذب آب کم، مقاومت حرارتی بالا و ویژگی های خوب مکانیکی به عنوان پوششی خوراکی برای غذاها و داروها مورد توجه است.
و به دلیل آبگریزی زیاد، حامل مناسبی برای درون پوشانی و رهایش کنترل شدهی ترکیبات محلول در روغن می باشد. البته به دلیل گلوتامین زیاد، در الکل خالص نیز نامحلول میباشد Regier - ، . - 2011 وزن مولکولی آن 40 کیلودالتون بوده، به طور غالب در اندوسپرم دانهی ذرت قرار دارد. حدود یک چهارم اسیدآمینه های آن آبدوست و سه چهارم آبگریز می باشند. بیشترین اسیدهای آمینهی زئین به ترتیب گلوتامیک اسید - %26-21 - ، لوسین - %20 - ، پرولین - %10 - و آلانین - %10 - میباشد. این پروتئین در اسیدهای آمینهی اسیدی و بازی دچار کمبود بوده و اسیدهای آمینهی تریپتوفان و لیزین ندارد. میزان بالای اسیدهای آمینهی غیر قطبی و کمبود اسیدهای آمینهی اسیدی و بازی تعیین کنندهی حلالیت زئین است Shukla - وCheryan، . - 2001
روش تولید نانوذرات و میکرو ذرات زئین حاوی ترکیبات زیست فعال :
از دو روش تبخیر حلال و افزودن ضدحلال میتوان برای تولید ذرات استفاده نمود. اساس این دو روش بر مبنای حلالیت زئین می باشد. بدین معنی که در این روشها، می توان حلالیت زئین را در حلال الکلی آبی کاهش داده و ذرات زئین را به دست آورد. در روش تبخیر حلال، پس از حل کردن زئین در حلال الکلی آبی، کاهش سهم فراکسیون الکل حلال از راه تبخیر، سبب خویش سرهم شدنّ مولکول های زئین و تولید ذرات میشود Wang - و Padua، 2010؛ Kim و Xu، . - 2008 خاصیت آمفی فیلی زئین نیروی محرکه ای برای خویش سرهم شدن می باشد. مولکول هایی که دارای عوامل قطبی و ناقطبی می باشند، تمایل دارند که برهم کنش های نامطلوب با آب را از طریق تراکم ْ کاهش دهند که در این صورت، گروه های هیدروفیل در معرض آب قرار گرفته و گروه های هیدروفوب در برابر آب محافظت می شوند - Wang و Padua، . - 2008
در اثر تبخیر اتانول، با گذشت زمان مقدار آب محلول افزایش یافته و خاصیت هیدروفیلی محلول افزایش می یابد. در نتیجه محیط هیدروفیل، سبب اتصالات هیدروفوب شده و سبب به هم پیوستن زئین می شود Wang - و Padua، . - 2010 در روش افزودن ضدحلال، کاهش سهم فراکسیون الکل از طریق افزایش میزان آب حلال انجام میشود و اتصالات هیدروفوب به دلیل افزایش محیط هیدروفیل رخ می دهد. Parris - و همکاران، 2005؛ Zhong و Jin، 2009؛ Zhong و همکاران، 2009؛ Wu و همکاران، 2012؛ Luo و همکاران، 2013؛ Zhang و همکاران، 2014؛ Li و همکاران، . - 2013 حال با افزودن ترکیبات آبگریزی مانند روغن ماهی و یا اسانس های روغنی در صنایع غذایی و یا داروهای غیر محلول در آب در صنایع داروسازی به حلال آبی- الکلی و سپس کاهش سهم فراکسیون الکلی حلال می توان این ترکیبات را درون ذرات زئین تشکیل شده درون پوشانی کرد.
عوامل موثر بر اندازهی ذرات :
-1 غلظت زئین : افزایش غلظت زئین سبب افزایش اندازه ذرات می شود Zhong - وJin ، Wang ;2009 و Padua، . - 2010 در غلظت بالای پلیمر، میزان بالای فوق اشباعیت، سبب ایجاد هسته های زیادی می شود. هسته های زیاد سبب ته نشینی سریع تر ودر نتیجه رشد تجمعات بر روی هستهها می شود - Zhong وJin ، . - 2009
-2 غلظت اتانول : افزایش غلظت اتانول از 70 تا 90 درصد سبب کاهش اندازهی ذرات و بالاتر از 90 درصد سبب افزایش اندازه ذرات می شود. این پدیده به این دلیل است که در کمتر از 90 درصد، زئین متراکم شده ساختار میسل مانندی تشکیل می دهد که بخش هیدروفیل به محیط حلال تمایل دارد. در این حالت بار سطح ذرات باعث دفع ذرات شده و ذرات کوچک تولید می شود. ولی در بالای 90 درصد اتانول، بخش هیدروفیل به مرکز تجمع تمایل داشته و بخش هیدروفوب به حلال تمایل دارد. در این حالت ذرات یکدیگر را جذب می کنند و تجمع رخ می دهد Kim - و Xu، . - 2008
-3 اثر تنش : میزان تنش هنگام تشکیل ذرات بر اندازه ذرات موثر است. کوچکترین اندازه ذرات در 10000 rpm به دست آمد Zhong - و Jin، . - 2009
