نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ دکتری، گروه بهداشت مواد غذایی و آبزیان، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران‌

2 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران‌

3 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه علوم پزشکی نیشابور، نیشابور، ایران

چکیده

در این مطالعه به‌منظور ریزپوشانی کافئین به‌عنوان مدل ماده طعمی از کلوئیدوزوم هیدروژل با پوستۀ میکروذرات کربنات کلسیم استفاده شد. وقتی ذرات کربنات کلسیم در روغن آفتاب‌گردان پراکنده و سپس امولسیون آب در روغن تولید شد، با اضافه‌کردن گلوکونو دلتا-لاکتون، قطره‌های آب که محتوی آلژینات بودند با لایۀ خارجی ذرات کربنات کلسیم، به آهستگی درون هیدروژل‌هایی در اندازۀ چند 10 میکرومتر و بدون انعقاد ژلی شدند. میکروذرات کربنات کلسیم هم اتصال‌دهندۀ آلژینات و هم پایدارکنندۀ امولسیون آب در روغن هستند. بعد از 48 ساعت سکون، کلوئیدوزوم‌های هیدروژلی حاصل به‌دلیل نیروی ثقل در کف ظرف جدا شدند. نتایج آزمون طیف‌سنجی مادون‌قرمز نشان داد که پیک‌های شاخص گروه‌های عاملی کافئین در طیف نمونۀ کلوئیدوزوم بارگذاری‌شده ظاهر گردیده و موقعیت آن جابه‌جا شده است. نتایج آزمون حرارتی نشان داد که اختلاف نقطۀ ذوب بین نمونه‌های کلوئیدوزوم با مقادیر متفاوت میکروذرات کربنات کلسیم در فرمول آنها ارتباط دارد. نتایج آزمون پراش اشعۀ ایکس نیز مبین تغییر در درجۀ کریستالی کافئین بود. نمونۀ کلوئیدوزوم بعد از 5 ساعت، رهایش کافئین در آب را حداکثر تا 55 درصد ادامه داد. این در حالی است که با اعمال شرایط دهان در همان دما برای این نمونه، میزان رهایش کافئین بارگذاری‌شده 33 درصد افزایش نشان داد. به‌طورکلی، نتایج آنالیز دستگاهی و آزمون رهایش نشان داد که کافئین درون شبکۀ هیدروژلی آلژینات به‌خوبی ریزپوشانی‌شده است و رهایش مناسبی در شرایط شبیه‌سازی‌شدۀ دهان دارد.

کلیدواژه‌ها

  1. شهیدی‌نوقابی، م.، و ملاویسی، م. (1399). استفاده از ترکیبات دیوارۀ صمغ عربی، مالتودکسترین و اینولین جهت ریزپوشانی و رهایش سریع ترکیبات مؤثرۀ اسانس هل در بزاق. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 9(1)، 57-72. doi:https://doi.org/10.22101/JRIFST.2019.09.22.e1071
  2. محبی، م.، وریدی، م.، نوشاد، م.، و خلیلیان‌موحد، م. (1398). ارزیابی رهایش وانیلین از ریزکپسول‌های چندلایه تحت ‌شرایط شبیه‌سازی‌شدۀ دهان. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 8(2)، 111-124. doi:https://doi.org/10.22101/JRIFST.2019.07.22.821
  3. Anbinder, P. S., Deladino, L., Navarro, A. S. d. R., Amalvy, J., & Martino, M. N. (2011). Yerba mate extract encapsulation with alginate and chitosan systems: interactions between active compound encapsulation polymers. Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences, 1, 80-87. doi:http://dx.doi.org/10.4236/jeas.2011.14011
  4. Ca yre, O. J., Noble, P. F., & Paunov, V. N. (2004). Fabrication of novel colloidosome microcapsules with gelled aqueous cores. Journal of Materials Chemistry, 14(22), 3351-3355. doi:https://doi.org/10.1039/B411359D
  5. Chorilli, M., Calixto, G., Rimério, T. C., & Scarpa, M. V. (2013). Caffeine encapsulated in small unilamellar liposomes: characerization and in vitro release profile. Journal of dispersion science and technology, 34(10), 1465-1470. doi:https://doi.org/10.1080/01932691.2012.739535
  6. Córdoba, A. L., Deladino, L., & Martino, M. (2013). Effect of starch filler on calcium-alginate hydrogels loaded with yerba mate antioxidants. Carbohydrate Polymers, 95(1), 315-323. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.03.019
  7. Cunha, D., Ben Yahia, M., Hall, S., Miller, S. R., Chevreau, H., Elkaïm, E., . . . Serre, C. (2013). Rationale of drug encapsulation and release from biocompatible porous metal–organic frameworks. Chemistry of Materials, 25(14), 2767-2776. doi:https://doi.org/10.1021/cm400798p
  8. Dinsmore, A., Hsu, M. F., Nikolaides, M., Marquez, M., Bausch, A., & Weitz, D. (2002). Colloidosomes: selectively permeable capsules composed of colloidal particles. Science, 298(5595), 1006-1009. doi:https://doi.org/10.1126/science.1074868
  9. Hwang, Y.-J., Oh, C., & Oh, S.-G. (2005). Controlled release of retinol from silica particles prepared in O/W/O emulsion: The effects of surfactants and polymers. Journal of Controlled Release, 106(3), 339-349. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.jconrel.2005.05.007
  10. Karaman, S., & Kayacıer, A. (2009). Rheological properties of salep drink flavored with cocoa powder. Scientific Works of the University of Food Technologies-Plovdiv, 56(1), 175-178.
  11. Lee, D., & Weitz, D. A. (2008). Double emulsion‐templated nanoparticle colloidosomes with selective permeability. Advanced Materials, 20(18), 3498-3503. doi:https://doi.org/10.1002/adma.200800918
  12. Liédana, N., Marín, E., Téllez, C., & Coronas, J. (2013). One-step encapsulation of caffeine in SBA-15 type and non-ordered silicas. Chemical engineering journal, 223, 714-721. doi:https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.03.041
  13. Litzenberger, A. L. (2010). A microfluidic method to measure diffusion in hydrogels. (Master's thesis), Bucknell University. Retrieved from https://digitalcommons.bucknell.edu/masters_theses/36/  
  14. Liu, H., Wang, C., Gao, Q., Liu, X., & Tong, Z. (2008). Fabrication of novel core-shell hybrid alginate hydrogel beads. International journal of pharmaceutics, 351(1-2), 104-112. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2007.09.019
  15. Madadlou, A., Jaberipour, S., & Eskandari, M. H. (2014). Nanoparticulation of enzymatically cross-linked whey proteins to encapsulate caffeine via microemulsification/heat gelation procedure. LWT-Food Science and Technology, 57(2), 725-730. doi:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.02.041
  16. Madene, A., Jacquot, M., Scher, J., & Desobry, S. (2006). Flavour encapsulation and controlled release–a review. International journal of food science & technology, 41(1), 1-21. doi:https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2005.00980.x
  17. Matoušková, P., Patočková, K., Doskočil, L., & Márová, I. (2012). Encapsulation of caffeine into organic micro-and nanoparticles. Paper presented at the NANOCON 2012–2nd. International Conference on Nanotechnology. Conference Proceedings.
  18. McClements, D. J., Decker, E. A., & Weiss, J. (2007). Emulsion‐based delivery systems for lipophilic bioactive components. Journal of food science, 72(8), R109-R124. doi:https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00507.x
  19. Moffatt, A. C. (1986). Clarke's Isolation and Identification of Drugs (2nd ed.): Pharmaceutical Press.
  20. Mohebbi, M., Varidi, M., Noshad, M., & Khalilian Movahhed, M. (2019). Evaluation of the Release of Microcapsulated Vanillin under Simulated Oral Conditions. Research and Innovation in Food Science and Technology, 8(2), 111-124. doi:https://doi.org/10.22101/JRIFST.2019.07.22.821 (in Persian)
  21. Olukman, M., Sanli, O., & Solak, E. K. (2012). Release of anticancer drug 5-Fluorouracil from different ionically crosslinked alginate beads. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 3(04), 469-479. doi:https://dx.doi.org/10.4236/jbnb.012.34048
  22. Paseta, L., Potier, G., Abbott, S., & Coronas, J. (2015). Using Hansen solubility parameters to study the encapsulation of caffeine in MOFs. Organic & biomolecular chemistry, 13(6), 1724-1731. doi:https://doi.org/10.1039/C4OB01898B
  23. Pothakamury, U. R., & Barbosa-Cánovas, G. V. (1995). Fundamental aspects of controlled release in foods. Trends in food science & technology, 6(12), 397-406. doi:https://doi.org/10.1016/S0924-2244(00)89218-3
  24. Prestidge, C. A., & Simovic, S. (2006). Nanoparticle encapsulation of emulsion droplets. International journal of pharmaceutics, 324(1), 92-100. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.06.044
  25. Rajendran, A., & Basu, S. K. (2009). Alginate-chitosan particulate system for sustained release of nimodipine. Tropical journal of pharmaceutical research, 8(5), 433-440. doi:https://doi.org/10.4314/tjpr.v8i5.48087
  26. Roberts, D., Pollien, P., & Milo, C. (2000). Solid-phase microextraction method development for headspace analysis of volatile flavor compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(6), 2430-2437. doi:https://doi.org/10.1021/jf991116l
  27. Rosenberg, R. T. (2010). Controlling transport using surface porosity in colloidosomes (Vol. 71).
  28. Rosenberg, R. T., & Dan, N. (2011). Self-Assembly of colloidosome shells on drug-containing hydrogels. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2(01), 1-7. doi:https://doi.org/10.4236/jbnb.2011.21001
  29. Rosenberg, R. T., & Dan, N. R. (2010). Controlling surface porosity and release from hydrogels using a colloidal particle coating. Journal of colloid and interface science, 349(2), 498-504. doi:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.05.095
  30. Rossier-Miranda, F., Schroën, C., & Boom, R. (2009). Colloidosomes: Versatile microcapsules in perspective. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 343(1-3), 43-49. doi:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.01.027
  31. Sacanna, S., Kegel, W., & Philipse, A. (2007). Spontaneous oil-in-water emulsification induced by charge-stabilized dispersions of various inorganic colloids. Langmuir, 23(21), 10486-10492. doi:https://doi.org/10.1021/la701311b
  32. Sarmento, B., Ferreira, D., Veiga, F., & Ribeiro, A. (2006). Characterization of insulin-loaded alginate nanoparticles produced by ionotropic pre-gelation through DSC and FTIR studies. Carbohydrate Polymers, 66(1), 1-7. doi:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2006.02.008
  33. Shahidi Noghabi, M., & Molaveisi, M. (2020). Using Arabic Gum, Maltodextrin and Inulin for Wall Compounds Microencapsulation and Rapid Release of the Bioactive Compounds from Cardamom Essential Oil in Saliva. Research and Innovation in Food Science and Technology, 9(1), 57-72. doi:https://doi.org/10.22101/JRIFST.2019.09.22.e1071 (in Persian)
  34. Steffe, J. F. (1996). Rheological methods in food process engineering: Freeman press.
  35. Thompson, K. L., Armes, S., Howse, J., Ebbens, S., Ahmad, I., Zaidi, J., . . . Burdis, J. (2010). Covalently cross-linked colloidosomes. Macromolecules, 43(24), 10466-10474. doi:https://doi.org/10.1021/ma102499k
  36. Tønnesen, H. H., & Karlsen, J. (2002). Alginate in drug delivery systems. Drug development and industrial pharmacy, 28(6), 621-630. doi:https://doi.org/10.1081/DDC-120003853
  37. Tripathi, R., & Mishra, B. (2012). Development and evaluation of sodium alginate–polyacrylamide graft–co-polymer-based stomach targeted hydrogels of famotidine. Aaps Pharmscitech, 13(4), 1091-1102. doi:https://doi.org/10.1208/s12249-012-9824-1
  38. Wang, C., He, C., Tong, Z., Liu, X., Ren, B., & Zeng, F. (2006). Combination of adsorption by porous CaCO3 microparticles and encapsulation by polyelectrolyte multilayer films for sustained drug delivery. International journal of pharmaceutics, 308(1-2), 160-167. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2005.11.004
  39. Wang, H., Zhu, X., Tsarkova, L., Pich, A., & Möller, M. (2011). All-silica colloidosomes with a particle-bilayer shell. Acs Nano, 5(5), 3937-3942. doi:https://doi.org/10.1021/nn200436s
  40. Wang, J., Liu, G., Wang, L., Li, C., Xu, J., & Sun, D. (2010). Synergistic stabilization of emulsions by poly (oxypropylene) diamine and Laponite particles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 353(2-3), 117-124. doi:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.11.002
  41. William, K. (1996). Organic spectroscopy (3rd ed.). Hong Kong: Macmilliam.
  42. Zarzycki, R., Modrzejewska, Z., & Nawrotek, K. (2010). Drug release from hydrogel matrices. Ecological Chemistry and Engineering S, 17(2), 117-136.
  43. Zhao, Y. (2013). Engineering of Barrier Properties of Colloidosome Interface to Reduce Oxidation and Control the Release of Encapsulants. (Master's thesis), Drexel University. Retrieved from http://hdl.handle.net/1860/4260 
  44. Zuidam, N. J., Nedovic, . (2010). Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing. 1nd ed .Springer