مقاله مروری بر روش های کپسوله کردن روغن های با میزان امگا 3 بالا

بخشی از مقاله

مروری بر روش های کپسوله کردن روغن های با میزان امگا 3 بالا

مقدمه :

اسیدهای چرب امگا - 3 به صورت فزاینده ای به عنوان بخش مهمی از رژیم غذایی جهت سلامت و پیشگیری از بیماری به کار گرفته می شود . این اسیدهای چرب به صورت طبیعی در ماهی های چرب مانند ماهی آزاد و ماهی تون و مکمل های روغن ماهی به وفور وجود دارند .شمار فرآیند هایی از مواد غذایی که معمولا منبع اسیدهای چرب امگا - 3به شمار نمی روند( مانند محصولات لبنی و نان )را میتوان با مقادیر کمی از این اسیدهای چرب، غنی کرد .به نظر می رسد که رواج یافتن اخیر استفاده از اسیدهای چرب امگا 3 – به علت توصیه های صورت گرفته در مورد مصرف این اسیدهای چرب توسط گروه های علمی مانند انجمن قلب آمریکا باشد .جستجو در مورد مکانیسم های مولکولی و سلولی تاثیر اسیدهای چرب امگا - 3 بر روی سلامت و بیماری منجر به ایجاد حجم زیادی از شواهد گردید که حاکی از آنند که این لیپیدهای رژیم غذایی، فرایندهای متعددی را تنظیم می نمایند که از آن جمله نمو مغزی و بینایی، واکنشهای التهابی، ترومبوز و کارسینوژنز را می توان نام برد .یک پرسش مشخص که یک فرد ناآشنا با اسیدها چرب امگا- 3 ممکن است بپرسد این است که :چگونه این مواد مغذی می توانند بر فرآیندهای بسیاری که به ظاهر ارتباطی با هم ندارند، در انواع مختلف سلولها و بافت ها اثر بگذارند؟ هدف این مقاله مروری، ارایه شرحی در مورد وسعت تاثیر اسیدهای چرب امگا 3- بر روی سلامت و بیماری نیست بلکه یک مرور کلی بر روی ماهیت این اجزای رژیم غذایی ارایه میکند و برخی از مکانیسم های تعدیل کارکردهای سلولی توسط آنها را بیان می نماید(آندرسون و همکاران،.(2004

بسیاری از ترکیبات فعال نظیر آنتی اکسیدان ها که چربی دوست هستند و به فرم مایع وجود دارند، باید از اثرات محیطی محافظت شوند. (گیپس وهمکاران ،.(1999که یکی از روش های نگهداری آنها ریز پوشانی است . ریزپوشانی تکنیکی است که در آن به کمک یک یا چند ماده, ترکیب مورد نظر به دام افتاده و پوشش داده می شود. تکنولوژی ریزپوشانی از دهه 1950 آغاز گردیده و امروزه توسعه زیادی یافته است و در صنایع مختلف نظیر داروسازی، صنایع شیمیایی ، غذایی و چاپ کاربردهای فراوانی پیدا کرده است.(آگوستین, (2001 روغن ها و چربی ها, ترکیبات مولد طعم و بو, اولئورزین ها, ویتامین ها, مواد معدنی, ترکیبات رنگی و آنزیم ها از جمله موادی هستند که در فرآورده های غذایی ریزپوشانی شده اند.

بیان مسئله :

فرآیند ریزپوشانی ترکیباتمعمولاً شامل دو مرحله است :

ابتدا یک امولسیون از ماده فعال مانند ترکیبات مولد طعم و بو بر پایه چربی، در یک محلول سنگین تر ماده دیواره( مانند یک پلی ساکارید یا پروتئین) تولید میشود و سپس فرآیند خشک کردن انجام می گیرد.

طی سال های اخیر، صنایع غذایی پیشرفتهای زیادی در بهره گیری از ترکیبات متفاوت، روشهای فرآوری و مواد مورد استفاده در بسته بندی به منظور افزایش مدت زمان نگهداری ترکیبات مولد طعم و بو و توزیع مناسب آنها داشته است.( ماین موتو, (1998 پایداری ماتریکس ها (دیوارهها) ، یک شرط مهم برای حفظ ترکیبات مولد طعم و بو محسوب میشود .عوامل متعددی نظیر جنس ماده دیواره (

ایمیگی, (1992روش ریزپوشانی و شرایط نگهداری ( ماین موتو, (1998، بر پایداری و حفظ ترکیب ریزپوشانی شده در مقابل اکسیداسیون مؤثر هستند. در تکنیک ریزپوشانی از انواع مختلف کربوهیدراتها غالباً به عنوان ماده دیواره یا حامل استفاده می شود. (مک نیم, (1998 کربوهیدرات هایی نظیر صمغ ها (صمغ عربی، صمغ آکاسیا و ...)، انواع نشاسته، مالتودکسترین ها، شربت جامد ذرت به دلیل دارا بودن تنوع و قیمت ارزان و به علاوه خصوصیاتی نظیر ویسکوزیته پایین درغلظتهای بالا و حلالیت مطلوب، در سیستمهای ریز پوشانی به وفور استفاده می گردند. (ماتکا و همکاران, (1998

و همچنین میتوان به ترکیباتی مانند نشاسته مقاوم ذرت , (resistant maize starch ) فروکتو الیگوساکاریدها, گالاکتو الیگو ساکاریدها, پکتین ها و اینولین اشاره کرد. ( سولتانا و همکاران, ( 2000 و اسیدهای چرب غیراشباعی امگا 3 موجب زیست دسترسی بیشتر آن ها شوند .این

1
پژوهش با هدف تهیه ی نانولیپوزوم های حاوی EPA و DHA به روش های اکستروژن و سونیکاسیون میله ای و ارزیابی ویژگی های آن ها انجام شد.
مواد و روشها:

ابتدا لیپوزوم خالی از فسفولیپید دیپالمیتوئیل فسفاتیدیل کولین DPPC به روش فیلم لایه نازک تهیه شد . پس از

درون پوشانی EPA و DHA به روشهای اکستروژن و سونیکاسیون میله ای ، نانولیپوزومها از لحاظ اندازه ی ذره ای، توزیع اندازه ی ذره ای، پتانسیل زتا، شکل، درصد درون پوشانی اسیدهای چرب و ترکیبات آلدئیدیفرّار بررسی شدند.

یافته ها:

با وجود شباهت مقادیر میانگین اندازه ی ذره ای، توزیع اندازه ی ذره ای و پتانسیل زتا، کارایی درون پوشانی EPA و DHA در نانولیپوزومهای تهیه شده به روش سونیکاسیون میله ای افزایش معنیداری نسبت به روش اکستروژن داشت ( Q > 0/01 ) مطالعات میکروسکپ الکترونی عبوری, نانولیپوزوم های تهیه شده به هر دو روش را کروی و هموژن نشان داد. نانولیپوزوم های تهیه شده به روش سونیکاسیون توزیع اندازه ی ذرهای مناسب با میانگین 90/1± 2/3 نانومتر و پتانسیل زتا 43/8± 2/4 میلی ولت داشتند. درصد درون پوشانی EPA و DHA به ترتیب 56/9 ± 5/2 درصد و 38/6 ± 1/8 درصد بود. ترکیب آلدئیدیفرّار اصلی در هر دو روش، پروپانال (به عنوان شاخص اکسیداسیون ثانویه ی اسیدهای چرب امگا( 3 بود.
نتیجه گیری: روش سونیکاسیون میله ای برای لیپوزومهای از قبل تهیه شده به درون پوشانی قابل توجه EPA و DHA در غشای نانولیپوزومی در مقایسه با روش اکستروژن منجر شد. بارگذاری بهینه ی EPA و DHA در لیپوزوم علاوه بر این که به ویژگی های فیزیکی شیمیایی این ترکیبات بستگی دارد، بلکه ترکیب غشای دولایه و روش ساخت آن از عوامل مؤثر و مهم هستند .بنابراین، درونپوشانیِ توأم EPA و DHA در نانولیپوزومهای از قبل تهیه شده به روش سونیکاسیون میله ای میتواند یک حامل مناسب با کارایی لازم برای بررسیهای بیشتر و انجام مطالعات آینده برای سایر ترکیبات زیست فعال ارائه کند.

واژگان کلیدی: نانولیپوزوم، ایکوزاپنتاانوئیک اسید، دکوزاهگزاانوئیک اسید، اکستروژن، سونیکاسیون میله ای

2

اسیدهای چرب غیر اشباعی با پیوندهای متعدد در شکل های آلفالینولئیک اسید ( ALA. 18:3 n-3 ) ایکوزاپنتاانوئیک اسید EPA. 22:6 n- 3 و دوکوزاهگزاانوئیک اسید ( ( DHA.22:6 n- 3 وجود دارند .طی چند دهه ی اخیر، مطالعات بالینی روی انسان ها ثابت کرده که اصلاح محتوای اسیدهای چرب رژیم غذایی می تواند بر نمایه ی لیپوپروتئین / لیپید مؤثر باشد .ازدهه ی 1970 مطالعات متعددی در زمینه ی اثرات سودمند مشتقات اسیدهای چرب امگا 3 در پیشگیری از بیماری ها به ویژه بیماری قلبی عروقی صورت گرفته و محققان را در جهت گروه های محافظت کننده فراهم کرد. ( آندرسون و همکاران , ( 2004 فرایند اکسیداسیون و تخریب اکسیداتیو که منجر به ایجاد بدطعمی و کاهش کیفیت و افت ارزش تغذیه ای روغن ها و چربیها

می شود یکی از اساسی ترین مشکلات صنعت روغن محسوب می شود .آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که گسترش بدطعمی و رنسیدیته را با توسعه زمان پایداری به تاخیر می اندازند. ( یانیش لیوا, ,(2001 در سالهای اخیر تلاش برای یافتن منابع جدید آنتی اکسیدان های طبیعی بدلیل مشکلات و اثرات سوء ناشی از مصرف آنتی اکسیدان های مصنوعی گسترش یافته است .روغن ماهی یک منبع غنی از اسیدهای چرب امگا 3- بویژه ایکوزاپنتانوئیک اسید و دوکزاهگزانوئیک اسید میباشد که دریافت کافی آنها در رژیم غذایی روزانه، بدلیل اثرات مفید تغذیه ای و جلوگیری و درمان احتمالی بسیاری از بیماریها و اختلالات بویژه بیماریهای قلبی و عروقی اخیرا مورد توجه و توصیه بسیاری از کارشناسان و محققین قرار گرفته است..( کایتنرا و همکاران, . (1992

حال با وجود این مزایا و خصوصیات منحصر بفرد، یکی از مهمترین مشکلات مصرف روغن ماهی حساسیت اکسیداتیو بسیار بالای آن بدلیل داشتن مقادیر بالایی از اسیدهای چرب چند غیراشباعی و کمبود آنتی اکسیدان های طبیعی می باشد که منجر به فساد شدید اکسیداتیو و ایجاد بدطعمی نامطلوب و در نتیجه کاهش تمایل به مصرف روغن ماهی می شود. (واناسوندرا, (1998

آنتی اکسیدان های مصنوعی از قبیل , BHA , BHT , TBHQ آلفاتوکوفرول استات و EDTA برای جلوگیری از اکسیداسیون روغن ماهی استفاده می شوند .ولی استفاده از این مواد شیمیایی مصنوعی بوسیله سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) محدود شده است که علت آن خطراتی است که بر ایمنی و سلامتی غذایی دارد.سمیّت احتمالی و جهش زایی این آنتی اکسیدان ها سالهای زیادی است که مورد بررسی قرار گرفته است .بنابراین تلاش برای یافتن آنتی اکسیدان های طبیعی و استفاده از آن در روغن ماهی امری ضروری می باشد. (یوکو و همکاران, ( 2007

مروری بر مطالعات انجام گرفته: مطالعات داخلی:

بحرانی, ساجده و قنبرزاده, بابک ( ( 1392 در تحقیقی تحت عنوان (( نانوانکپسولاسیون اسیدهای چرب امگا3 توسط حامل های پکتین – کازئینات ))اظهار داشتند:کمپلکس های پروتئین – پلی ساکارید می توانند برای تولید نانوانکپسول های حاوی ترکیبات مغذی و فعال به کار روند

. هدف از این پژوهش: تعیین شرایط بهینه برای تولید نانوکمپلکس های کازئینات- پکتین حاوی اسیدهای چرب امگا 3 با کوچکترین اندازه و توزیع اندازه ذرات و بررسی پایداری و کارایی انکپسولاسیون آن می باشد.

مواد و روشها:

نانوکپسول ها با افزودن نمک های الکترولیت به محلول های کازئیناتی(( (( %W/V 1/5 , 1 . 0 /5 حاوی محلول امگا 3 و افزودن محلول پکتینی ( ( %W/V 0/7 0/45 0/2 به سیستم و سپس تنظیم PH به زیر نقطه ایزوالکتریک کازئینات (6/4) تولید شدند. تعیین اندازه و توزیع ذرات با روش پراکنش نور لیزری و تشخیص تشکیل کمپلکس و نوع برهمکنش های ایجاد شده بین بیوپلیمرها و اسید چرب امگا 3 با آزمون های طیف سنجی فروسرخ((FTIR و گرماسنجی افتراقی (DSC) بررسی شدند .از کروماتوگرافی گازی (GC) برای تعیین مقدار امگا 3 کپسوله شده استفاده شد. در این تحقیق از آنالیز آماری فاکتوریل سطح پاسخ BOX – BHENKEN و نرم افزار MINITAB 15 برای آنالیز اندازه ذرات استفاده شد.

یافته ها: کمپلکس حاوی کازئینات سدیم %1 پکتین % 0/45 درPH 4/1 دارای کوچکترین اندازه ذره 86) نانومتر) و کمترین کدورت بود و با کپسولاسیون امگا ,3 اندازه ذرات تا 118 نانومتر افزایش یافت. نتایج FTIRتشکیل کمپلکس و ایجاد برهمکنش ( الکتروستاتیک و آبگریز) بین بیویپلیمرها و امگا 3 و نتایج DSC تشکیل ساختارهای جدید را نشان دادند. کروماتوگرافی گازی, کارایی کپسولاسیون را برای فرمولاسیون های مختلف بین 12 -% 76 نشان داد.

3

نتیجه گیری: نتایج نشان داد که PH و غلظت بیوپلیمرهای پکتین و کازئینات نقش مهمی در اندازه ذرات کمپلکس و نهایتا پایداری و کارایی انکپسولاسیون دارند و این سیستم می تواند بطور موثری برای درون پوشانی ( انکپسولاسیون) امگا 3 در نوشیدنی های با PH نسبتا اسیدی به کار رود.

صابری و همکاران((1392 در تحقیقی تحت عنوان (( استفاده از اینولین و کازئین به عنوان دیواره در ریز پوشانی کردن روغن ماهی))به بررسی اثر اینولین و کازئین در ریزپوشانی کردن روغن ماهی پرداختند. در این مقاله برای اولین بار از اینولین و کازئین با نسبت های متفاوت برای ریزپوشانی کردن روغن ماهی استفاده شد. روش مورد استفاده به شرح زیر بود:

روغن ماهی از شرکت فرآوری ماهی قشم ایران, توئین,80 کازئین و -N هگزان از شرکت شیمیایی مرک, اینولین از شرکت سیکما آلدریچ تهیه شد.
ترکیب دیواراه به میزان %20 با نسبت های متفاوتی از اینولین و کازئین که در جدول 1 ذکر شده است با آب مقطر مخلوط شد.

4

سپس این محلول به مدت 1 شبانه روز در دمای محیط باقی ماند تا حداکثر جذب آب توسط دیواره انجام شود و روغن ماهی در دو مقدار %8 و 4 % با توئین 80 مخلوط شد و به محلول اولیه اضافه شد. نانوامولسیون ها توسط دستگاه مولد امواج فراصوت مدل S-4000-010 تهیه شدند. استفاده از امواج فرا صوت با شدت 24 کیلوهرتز به مدت 120 ثانیه بوسیله نرم افزار دستگاه تنظیم گردید. برای کلیه نمونه ها زمان و شدت اعمال امواج فراصوت به عنوان کمیت های ثابت در نظر گرفته شد و هیچ گونه تغییری در آن اعمال نگردید.

ریزکپسوله کردن نانوامولسیون با خشک کن پاششی:

نانوامولسیون های تهیه شده در یک اسپری درایر کوچک ( (Buchi Mini Spray drier B-191 در فشار 600 kpa و دور پمپ 10 rpm و نازل پاششی به قطر 0/7 میلی متر با دمای ورودی و خروجی به ترتیب 120 و 65  5 درجه سانتیگراد بصورت پودر در می آیند. برای جلوگیری از جذب رطوبت, پودرهای تهیه شده بلافاصله به قوطی های پلاستیکی درب دار منتقل شده و بوسیله فویل آلومینیومی پوشانده شد و برای آنالیزهای بعدی در دمای یخچال نگهداری شد.

تهیه شربت حاوی پودرهای ریز کپسوله شده:

200 گرم شکر, 50 گرم پودر ریز کپسوله روغن ماهی، 0/5 میلی گرم بر لیتر آسپارتام, 10 گرم بر لیتر اسید آدپیک, 20 میلی گرم بر کیلوگرم ریبوفلاوین5 ppm رنگ دهنده طبیعی کورکومین ( دی فرویل متان) را در 800 گرم آب مخلوط کردیم.

ارزیابی حسی

برای ارزیابی اثر 10 تیمار و نمونه شاهد بر روی ویژگی های شربت شامل: رنگ, طعم, مزه, یکنواختی بافت, غلظت و رایحه, آزمون چشایی توسط 7 ارزیاب آموزش دیده کارخانه تک به تک انجام شد و ارزیاب ها از عالی تا ضعیف امتیاز 1 تا 5 را دادند.

نتایج اندازه گیری راندمان ریز پوشانی در تیمارهای مختلف حاکی از این بود که تغییرات دیواره و میزان نسبت آنها تاثیر معنی داری بر راندمان ریزپوشانی داشت ( p > 0/05) همان گونه که در نمودار (1) مشاهده می شود.

5

ریز کپسوله های حاوی 20 درصد کازئین و 8 درصد روغن ماهی, بیشترین راندمان ریزپوشانی را به خود اختصاص داده اند .این افزایش را می توان به دلیل خصوصیات منحصر به فرد پروتئین کازئین به دلیل حضور گروههای عملکردی هیدروکسیل و کربوکسیل آنها دانست که می توانند با سورفکتانت توئین 80 واکنش مناسبی را ایجاد کنند و لایه فشرده تر و نفوذ ناپذیرتری را در اطراف قطرات روغن تشکیل دهند. در واقع خصوصیات گروه های باردار بر روی کازئین موجب گردید که کازئین به عنوان ماده پوشاننده مناسبی به نسبت اینولین برای ریز کپسوله کردن روغن ماهی با روش خشک کردن پاششی معرفی شود. ( هیوای, (1992 در بررسی نتایج ارزیابی حسی شربت حاوی ریز کپسوله های روغن ماهی به این نتیجه رسیدند که:

مجموع امتیازات نمونه ها و همچنین اختلافات هر یک از آنها در مورد هر 5 ویژگی ذکر شده در سطح 5 درصد مقایسه گردید . با توجه به نتایج میزان روغن ماهی هیچگونه اثر معنی داری بر رایحه, غلظت, رنگ و یکنواختی بافت نوشیدنی نشان نداد.

( p > 0/05 ) .اما در مورد طعم و مزه نتایج نشان داد که سطوح مختلف میزان روغن ماهی بر طعم و مزه دارای اختلاف کاملا معنی دار می باشد( . (p >0/01

همچنین میزان دیواره هیچگونه اثر معنی داری بر رنگ, طعم, یکنواختی بافت و رایحه نشان نداد ( ( p > 0/05 اما در مورد غلظت, نتایج نشان دادند سطوح مختلف نوع و غلظت دیواره ها بر غلظت نوشیدنی دارای اختلاف معنی دار می باشد ( 0/01> p > 0/05 ) و همچنین در اثر متقابل میزان روغن ماهی و دیواره بر ویژگی های حسی, اختلاف معنی داری مشاهده نشد ( p > 0/05 ) با افزایش مقدار روغن ماهی از 4 درصد به 8 درصد, افزایش در غلظت شربت مشاهده شد که این امری بدیهی است. ( نمودار .(2

نمودار:2 اثر درصد روغن ماهی و نوع دیواره ونسبت آنها بر غلظت و طعم ومزه شربت

طعم و مزه آبمیوه های حاوی ریز کپسوله های روغن ماهی یکی از ویژگی های مهم بود که مورد ارزیابی قرار گرفت چون یکی از اهداف تحقیق حاضر پوشاندن طعم و مزه بد روغن ماه با ریز پوشانی نمودن آن بود.

طبق نتایج, اثر سطح 4 درصد روغن ماهی در مقایسه با سطح 8 درصد بر طعم و مزه کیفیت پایین تری را نشان داد. این ارزیابی با نتایجی که از درصد راندمان ریزپوشانی گرفتیم مطابقت دارد زیرا طبق نمودار (1) درصد راندمان ریز پوشانی روغن ماهی 8 درصد بالاتر بود.

جدول شماره – 2ارزیابی حسی در تیمارهای مختلف(انحراف معیار  میانگین

6

در نهایت تیمار حاوی 20 درصد کازئین و 8 درصد روغن ماهی تیمار برتر بود زیرا دارای بالاترین درصد ریزپوشانی بوده و به شکل بهتری طعم و بوی روغن ماهی را پوشاند. این نتایج در ارزیابی حسی نیز مشهود بود و در مورد طعم و مزه شربت حاوی ریز کپسوله های روغن ماهی این تیمار از کیفیت بالاتری برخوردار بود.

نتایج این مطالعه نشان دهنده کارایی مناسب نمک های کلسیمی درمحافظت شکمبه ای و اهمیت نسبت روغن موجود در ریزکپسولها بر خصوصیات پایداری و ارزش تغذیه ای آنها است .بر اساس نتایج پژوهش حاضر، محافظت بیشتر اسیدهای چرب غیراشباع روغن ماهی در برابر زیست هیدروژن دار شدن در اثر استفاده از فرایند ریزپوشانی در مقایسه با نمکهای کلسیمی، نشان دهنده توانایی این روش برای تولید محصولات حافظت شده در شکمبه است .با این حال عدم آزادسازی کامل روغن ریزپوشانی شده و وجود محدودیت در میزان روغن قابل بارگذاری در ساختار ریزکپسولها نسبت به نمکهای کلسیمی میتواند عاملی محدود کننده در زمینه استفاده عملی از این فرایند باشد .انجام آزمایش های بیشتر به خصوص در شرایط درون تنی به منظور بررسی دقیق تر قابلیت محافظت و آزادسازی در دستگاه گوارش می تواند سبب روشن شدن بیشتر مزایا و معایب ریزپوشانی در محافظت اسیدهای چرب غیراشباع در مقایسه با سایر روشها باشد.