بررسی ویژگی‌های ساختاری و رهایش د-لیمونن نانوپوشانی‌شده با صمغ دانۀ قدومه‌شیرازی به روش الکترواسپری

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در این پژوهش نانوکپسول‏های صمغ دانۀ قدومه‌شیرازی حاوی د-لیمونن به روش الکترواسپری تولید شد. به‌این‌منظور امولسیون د-لیمونن (10 و 20 درصد) در محلول آبی صمغ دانۀ قدومه‌شیرازی (0/5 درصد) تهیه گردید. ویژگی‏های امولسیون‏ها شامل خواص رئولوژیکی، کشش سطحی، هدایت الکتریکی و توزیع اندازۀ ذرات ارزیابی شد و ارتباط آنها با مورفولوژی نانوکپسول‏ها بررسی گردید. نتایج نشان داد غلظت د-لیمونن بر هدایت الکتریکی و اندازۀ قطره‌های امولسیون بیشترین تأثیر را داشت. برهمین‌اساس، مورفولوژی و اندازۀ ذرات کپسول‏ها نیز تحت‌تأثیر غلظت لیمونن بود. تصاویر FE-SEM موفقیت روش الکترواسپری در تولید نانوکپسول‏های کروی، هموار و با توزیع اندازۀ ذرات یکنواخت را تأیید کردند. کارایی انکپسولاسیون بالا (بیش از 87 درصد) از دیگر مزایای روش مورداستفاده بود. آزمون‏های پایداری نشان دادند حداکثر اُفت د-لیمونن نانوپوشانی‌شده پس از 3 ماه نگهداری، 11/67 درصد بود. در بررسی‏های رهایش طعم، آزادسازی سریع، کامل و تقریباً یکنواخت د-لیمونن به‌دلیل اندازۀ ذرات کوچک و یکنواخت نانوکپسول‏ها مشاهده شد. با بررسی کینتیکی رهایش مشاهده گردید مدل کورسمیر-پپاس ازنظر ریاضی بهترین توصیف را برای رهایش لیمونن در دو محیط آب دیونیزه و بزاق مصنوعی فراهم آورد.

کلیدواژه‌ها

Alborzi, S., Lim, L.-T., & Kakuda, Y. (2013). Encapsulation of folic acid and its stability in sodium alginate-pectin-poly (ethylene oxide) electrospun fibres. Journal of microencapsulation, 30(1), 64-71. doi:https://doi.org/10.3109/02652048.2012.696153
Arifin, D. Y., Lee, L. Y., & Wang, C.-H. (2006). Mathematical modeling and simulation of drug release from microspheres: Implications to drug delivery systems. Advanced Drug Delivery Reviews, 58(12), 1274-1325. doi:https://doi.org/10.1016/j.addr.2006.09.007
Bock, N., Dargaville, T. R., & Woodruff, M. A. (2012). Electrospraying of polymers with therapeutic molecules: State of the art. Progress in Polymer Science, 37(11), 1510-1551. doi:https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.03.002
Dickinson, E. (2003). Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systems. Food Hydrocolloids, 17(1), 25-39. doi:https://doi.org/10.1016/S0268-005X(01)00120-5
Eltayeb, M., Stride, E., & Edirisinghe, M. (2015). Preparation, characterization and release kinetics of ethylcellulose nanoparticles encapsulating ethylvanillin as a model functional component. journal of functional foods, 14, 726-735. doi:https://doi.org/10.1016/j.jff.2015.02.036
Fabra, M. J., López-Rubio, A., & Lagaron, J. M. (2016). Use of the electrohydrodynamic process to develop active/bioactive bilayer films for food packaging applications. Food Hydrocolloids, 55, 11-18. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.10.026
Ghorani, B., & Tucker, N. (2015). Fundamentals of electrospinning as a novel delivery vehicle for bioactive compounds in food nanotechnology. Food Hydrocolloids, 51, 227-240. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.05.024
Gómez-Estaca, J., Balaguer, M. P., Gavara, R., & Hernandez-Munoz, P. (2012). Formation of zein nanoparticles by electrohydrodynamic atomization: Effect of the main processing variables and suitability for encapsulating the food coloring and active ingredient curcumin. Food Hydrocolloids, 28(1), 82-91. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2011.11.013
Hesarinejad, M. A., Razavi, S. M., & Koocheki, A. (2015). Alyssum homolocarpum seed gum: Dilute solution and some physicochemical properties. International journal of biological macromolecules, 81, 418-426. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2015.08.019
Hosseini, S. M., Hosseini, H., Mohammadifar, M. A., Mortazavian, A. M., Mohammadi, A., Khosravi-Darani, K., . . . Khaksar, R. (2013). Incorporation of essential oil in alginate microparticles by multiple emulsion/ionic gelation process. International journal of biological macromolecules, 62, 582-588. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.09.054
Kaushik, V., & Roos, Y. H. (2007). Limonene encapsulation in freeze-drying of gum Arabic–sucrose–gelatin systems. LWT-Food Science and Technology, 40(8), 1381-1391. doi:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2006.10.008
Khoshakhlagh, K., Koocheki, A., Mohebbi, M., & Allafchian, A. (2017). Development and characterization of electrosprayed Alyssum homolocarpum seed gum nanoparticles for encapsulation of d-limonene. Journal of colloid and interface science, 490, 562-575. doi:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.11.067
Khoshakhlagh, K., Mohebbi, M., Koocheki, A., & Allafchian, A. (2018). Encapsulation of D-limonene in Alyssum homolocarpum seed gum nanocapsules by emulsion electrospraying: morphology characterization and stability assessment. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 16, 43-52. doi:https://doi.org/10.1016/j.bcdf.2018.03.001
Koocheki, A., Kadkhodaee, R., Mortazavi, S. A., Shahidi, F., & Taherian, A. R. (2009). Influence of Alyssum homolocarpum seed gum on the stability and flow properties of O/W emulsion prepared by high intensity ultrasound. Food Hydrocolloids, 23(8), 2416-2424. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.06.021
Koocheki, A., Mortazavi, S., Shahidi, F., Razavi, S., Kadkhodaee, R., & Milani, J. (2010). Optimization of mucilage extraction from Qodume Shirazi seed (Alyssum homolocarpum) using response surface methodology. Journal of Food Process Engineering, 33, 861-882. doi:https://doi.org/10.1111/j.1745-4530.2008.00312.x
Korsmeyer, R. W., Lustig, S. R., & Peppas, N. A. (1986). Solute and penetrant diffusion in swellable polymers. I. Mathematical modeling. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 24(2), 395-408. doi:https://doi.org/10.1002/polb.1986.090240214
Lee, P. I., & Peppas, N. A. (1987). Prediction of polymer dissolution in swellable controlled-release systems. Journal of Controlled Release, 6(1), 207-215. doi:https://doi.org/10.1016/0168-3659(87)90077-0
Lević, S., Pajić Lijaković, I., Đorđević, V., Rac, V., Rakić, V., Šolević Knudsen, T., . . . Nedović, V. (2015). Characterization of sodium alginate/d-limonene emulsions and respective calcium alginate/d-limonene beads produced by electrostatic extrusion. Food Hydrocolloids, 45, 111-123. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.10.001
López-Rubio, A., & Lagaron, J. M. (2012). Whey protein capsules obtained through electrospraying for the encapsulation of bioactives. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 13, 200-206. doi:https://doi.org/10.1016/j.ifset.2011.10.012
Machín, R., Isasi, J. R., & Vélaz, I. (2013). Hydrogel matrices containing single and mixed natural cyclodextrins. Mechanisms of drug release. European polymer journal, 49(12), 3912-3920. doi:https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.08.020
Ordoñez, M., & Herrera, A. (2014). Morphologic and stability cassava starch matrices for encapsulating limonene by spray drying. Powder technology, 253, 89-97. doi:https://doi.org/10.1016/j.powtec.2013.11.005
Pérez-Masiá, R., Lagaron, J. M., & López-Rubio, A. (2014). Development and optimization of novel encapsulation structures of interest in functional foods through electrospraying. Food and Bioprocess Technology, 7(11), 3236-3245. doi:https://doi.org/10.1007/s11947-014-1304-z
Pérez-Masiá, R., López-Nicolás, R., Periago, M. J., Ros, G., Lagaron, J. M., & López-Rubio, A. (2015). Encapsulation of folic acid in food hydrocolloids through nanospray drying and electrospraying for nutraceutical applications. Food Chemistry, 168, 124-133. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.07.051
Siepmann, J., Kranz, H., Bodmeier, R., & Peppas, N. (1999). HPMC-matrices for controlled drug delivery: a new model combining diffusion, swelling, and dissolution mechanisms and predicting the release kinetics. Pharmaceutical research, 16(11), 1748-1756. doi:https://doi.org/10.1023/A:1018914301328
Soottitantawat, A., Yoshii, H., Furuta, T., Ohgawara, M., Forssell, P., Partanen, R., . . . Linko, P. (2004). Effect of water activity on the release characteristics and oxidative stability of D-limonene encapsulated by spray drying. Journal of agricultural and food chemistry, 52(5), 1269-1276. doi:https://doi.org/10.1021/jf035226a
Sun, C., & Gunasekaran, S. (2009). Effects of protein concentration and oil-phase volume fraction on the stability and rheology of menhaden oil-in-water emulsions stabilized by whey protein isolate with xanthan gum. Food Hydrocolloids, 23(1), 165-174. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2007.12.006
Sun, J. (2007). D-Limonene: safety and clinical applications. Alternative Medicine Review, 12(3), 259.
Tapia-Hernández, J. A., Torres-Chávez, P. I., Ramírez-Wong, B., Rascón-Chu, A., Plascencia-Jatomea, M., Barreras-Urbina, C. G., . . . Rodríguez-Félix, F. (2015). Micro-and nanoparticles by electrospray: advances and applications in foods. Journal of agricultural and food chemistry, 63(19), 4699-4707. doi:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b01403
Torres‐Giner, S., Martinez‐Abad, A., Ocio, M. J., & Lagaron, J. M. (2010). Stabilization of a nutraceutical omega‐3 fatty acid by encapsulation in ultrathin electrosprayed zein prolamine. Journal of food science, 75(6), N69-N79. doi:https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01678.x
Van Ruth, S., Roozen, J., & Cozijnsen, J. (1994). Comparison of dynamic headspace mouth model systems for flavour release from rehydrated diced bell peppers. In D. G. v. d. H. H. Maarse (Ed.), Flavour Release From Dried Vegetables (pp. 59-64): Elsevier Science.
Vardhanabhuti, B., & Ikeda, S. (2006). Isolation and characterization of hydrocolloids from monoi (Cissampelos pareira) leaves. Food Hydrocolloids, 20(6), 885-891. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2005.09.002
Zahi, M. R., Liang, H., & Yuan, Q. (2015). Improving the antimicrobial activity of D-limonene using a novel organogel-based nanoemulsion. Food Control, 50, 554-559. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.10.001
CAPTCHA Image
دوره 9، شماره 1
اردیبهشت 1399
صفحه 11-26
  • تاریخ دریافت: 26 تیر 1397
  • تاریخ بازنگری: 27 شهریور 1397
  • تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1397