نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه بیوتکنولوژی صنعتی میکروارگانیسم‌ها، پژوهشکده بیوتکنولوژی صنعتی، جهاد دانشگاهى خراسان رضوى، مشهد، ایران

2 گروه پژوهشی کیفیت و ایمنی مواد غذایی، پژوهشکده علوم و فناورى مواد غذایی، جهاد دانشگاهى خراسان رضوى، مشهد، ایران

چکیده

فیکوسیانین رنگ‌دانۀ استخراج‌شدۀ جلبک اسپیرولینا پلاتنسیس است و در صنایع مختلفی ازجمله صنایع غذایی می‌تواند جایگزین مناسبی برای رنگ‌های سنتزی باشد. هدف از این تحقیق تثبیت رنگ‌دانۀ فیکوسیانین و ارزیابی روش تثبیت در پایداری رنگ‌دانه در شرایط مختلف pH می‌باشد. فیکوسیانین (در غلظت 500 پی‌پی‌ام) در محلول‌های آبی در سه pH (3، 5 و 7) با نسبت‌های مختلف (0، 75، 150، 225 و 300 پی‌پی‌ام) از ترکیبات پلی‌فنولی رزمارینیک اسید، تانیک اسید، دیگالیک اسید به‌صورت کوپلیمر مخلوط شد. محلول‌های حاوی رنگ‌دانه در ظروف استوانه‌ای با ابعاد یکسان و در برابر منبع نوری با شدت 7000 لوکس در دمای محیط قرار داده شد. تغییرات رنگ محلول‌ها  طی بازۀ 14 روز بررسی شد. ساختار ریزکپسول‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. اندازۀ متوسط قطر ذرات و اندازه‌گیری پتانسیل زتا ریزکپسول‌ها با استفاده از دستگاه مخصوص اندازه‌گیری ذرات تعیین شد. نتایج حاصل از بررسی پایداری رنگ‌دانه نشان داد که استفاده از ترکیب تانیک اسید به‌عنوان ترکیب کوپیگمنت‌کننده اثر مقاومت بیشتری در فیکوسیانین دارد و غلظت 300 پی‌پی‌ام بیشترین میزان مقاومت را ایجاد کرده است. مقایسۀ تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که ریزکپسول‌های حاوی مالتودکسترین، کروی‌تر با سطح صاف‌تر و دارای چین‌وچروک‌های کمتری نسبت به ریزکپسول‌های تهیه‌شده با صمغ عربی بودند. پایدارترین تیمار رنگ‌دانه مربوط به پوشش مالتودکسترین در نسبت برابر اسید با رنگ‌دانه در 7=pH و کمترین پایداری در نسبت 0/4 برابر اسید با رنگ‌دانه در 3=pH می‌باشد. اندازۀ ذرات میکروکپسول‌ها با نسبت‌های متفاوت در ترکیبات دیواره بین 159/2996 تا 6006/637 نانومتر متغیر است. همچنین شاخص بس‌پاشیدگی در میکروکپسول بین 0/299547 تا 3/252826 متغیر است که نشان‌دهندۀ پراکندگی بالای‌ ذرات و ناهمگن‌بودن اندازۀ ذرات می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

حجتی، م.، رضوی، س.، رضایی، ک. ا.، و گیلانی، ک. (1392). اثر ترکیب دیواره بر ویژگی‌های کانتاگزانتین طبیعی ریزپوشانی شده به روش خشک‌کن پاششی. علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، 8(3)، 45-54.
خطیب‌زاده، م.، و جعفرزاده، م. (1395، اردیبهشت). کوپیگمانتاسیون آنتوسیانین گلبرگزعفران با اسیدهای آلی و بررسی اثر pH ، غلظت و نوع کوپیگمنت بر آن. ارائه شده در دومین کنفرانس بین المللی یافته های نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/477866
شعبانپور، ب.، مهراد، ب.، پورعاشوری، پ.، و جعفری، س. (1397). اثر نوع دیواره و روش ریزپوشانی بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی ریزکپسول‌های روغن‌ماهی. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 7(1)، 13-28. doi:http://dx.doi.org/10.22101/jrifst.2018.05.19.712
غزالی، ا. س.، قره‌خانی، م.، و همیشه‌کار، ح. (1398). بررسی ویژگی‌های فیزیکی و آنتی‌اکسیدانی ریزکپسول‌های حاوی عصاره بهارنارنج تهیه شده با روش خشک‌کردن پاششی. فناوری‌های جدید در صنعت غذا، 6(3)، 441-453. doi:https://dx.doi.org/10.22104/jift.2018.2603.1614
قرآنی، ب.، کدخدایی، ر.، و آل‌حسینی، ع. (1396). تأثیر نوع بیوپلیمر، دما و رطوبت نسبی بر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و پایداری ترکیبات زیست فعال زعفران ریزپوشانی شده. مجله علوم و صنایع غذایی ایران، 14(64)، 127-142.
کمالی، آ.، شرایعی، پ.، نیازمند، ر.، و عین‌افشار، س. (1391). تأثیر غلظت‌های مختلف مالتودکسترین و پلی وینیل پیرولیدون بر پایداری ترکیبات مؤثره‌ی ریزپوشانی شده‌ی زعفران با روش خشک کن پاششی. پژوهش و نوآوری در علوم و صنایع غذایی، 1(4)، 241-254. doi:https://dx.doi.org/10.22101/jrifst.2013.03.15.142
نجف‌نجفی، م.، کدخدایی، ر.، مرتضوی، س.، و طباطبایی‌یزدی، ف. (1389). بررسی تأثیر بر هم کنش100 Hi-Cap و Tween 80 بر خصوصیات امولسیون روغن هل در آب و میکروکپسول تهیه شده از آن. نشریه پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران، 6(4)،. doi:https://dx.doi.org/10.22067/ifstrj.v6i4.9282
وطن‌خواه ‌لطف‌آبادی، ش.، مرتضوی، س.، یگانه‌زاد، س.، و صادقیان، ع. (1396). بررسی غلظت و نوع ماده دیواره بر خصوصیات ریزکپسول د-لیمونن تهیه شده جهت تعیین شرایط بهینه تولید نبات طعم‌دار. فناوری‌های جدید در صنعت غذا، 5(2)، 159-176. doi:https://dx.doi.org/10.22104/jift.2017.512
Akbas, E., Kilercioglu, M., Onder, O. N., Koker, A., Soyler, B., & Oztop, M. H. (2017). Wheatgrass juice to wheat grass powder: Encapsulation, physical and chemical characterization. Journal of Functional Foods, 28, 19-27. doi:https://doi.org/10.1016/j.jff.2016.11.010
Akhavan Mahdavi, S., Jafari, S. M., Assadpoor, E., & Dehnad, D. (2016). Microencapsulation optimization of natural anthocyanins with maltodextrin, gum Arabic and gelatin. Int J Biol Macromol, 85, 379-385. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.01.011
Chaiklahan, R., Chirasuwan, N., & Bunnag, B. (2012). Stability of phycocyanin extracted from Spirulina sp.: Influence of temperature, pH and preservatives. Process Biochemistry, 47(4), 659-664. doi:https://doi.org/10.1016/j.procbio.2012.01.010
Ghazali, E. S., Gharekhani, M., & Hamishekar, H. (2019). Study physical and antioxidant properties of the microencapsules of Citrus aurantium extract prepared by spray drying method. Innovative Food Technologies, 6(3), 441-453. doi:https://dx.doi.org/10.22104/jift.2018.2603.1614 (in Persian)
Ghorani, B., Kadkhodai, R., & Alhosseini, A. (2016). The Effect of Biopolymer Type, Temperature and Relative Humidity on the Physicochemical Characteristics and Stability of Microencapsulated Bioactive Compounds of Saffron. Journal of food science and technology(Iran), 14(64), 142-127. (in Persian)
Hadiyanto, Christwardana, M., Sutanto, H., Suzery, M., Amelia, D., & Aritonang, R. F. (2018). Kinetic study on the effects of sugar addition on the thermal degradation of phycocyanin from Spirulina sp. Food Bioscience, 22, 85-90. doi:https://doi.org/10.1016/j.fbio.2018.01.007
Helgason, T., Bohn, H., Weiland, A., Sowa, C., & Gottschalk, T. (2016). United States Patent No. US20160324745A1
Heras-Roger, J., Alonso-Alonso, O., Gallo-Montesdeoca, A., Díaz-Romero, C., & Darias-Martín, J. (2016). Influence of copigmentation and phenolic composition on wine color. Journal of food science and technology, 53(6), 2540-2547. doi:https://doi.org/10.1007/s13197-016-2210-3
Hojjati, M., Razavi, S. H., Rezaei, K., & Gilani, K. (2011). Spray drying microencapsulation of natural canthaxantin using soluble soybean polysaccharide as a carrier. Food Science and Biotechnology, 20(1), 63-69. doi:https://doi.org/10.1007/s10068-011-0009-6 (in Persian)
Hundre, S. Y., Karthik, P., & Anandharamakrishnan, C. (2015). Effect of whey protein isolate and β-cyclodextrin wall systems on stability of microencapsulated vanillin by spray-freeze drying method. Food Chemistry, 174, 16-24. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.11.016
Kamali, A., Sharayei, P., Niazmand, R., & Eynafshar, S. (2013). Effect of different concentration of maltodextrin and polyvinylpyrrolidone on stability of saffron’s effective compounds microencapsulated by spray drying. Research and Innovation in Food Science and Technology, 1(4), 241-254. doi:https://dx.doi.org/10.22101/jrifst.2013.03.15.142 (in Persian)
Khatibzadeh, M., & Jafarzadeh, M. (2016, May). Copygmentation of saffron petal anthocyanin with organic acids and evaluation of the effect of pH, concentration and type of copigment on it Paper presented at the 2nd International Conference on Research Achievements in Chemistry & Chemical Engineering, Tehran, Iran, May 5, 2016. https://civilica.com/doc/477866/ (in Persian)
Martelli, G., Folli, C., Visai, L., Daglia, M., & Ferrari, D. (2014). Thermal stability improvement of blue colorant C-Phycocyanin from Spirulina platensis for food industry applications. Process Biochemistry, 49(1), 154-159. doi:https://doi.org/10.1016/j.procbio.2013.10.008
Medina-Torres, L., Santiago-Adame, R., Calderas, F., Gallegos-Infante, J. A., González-Laredo, R. F., Rocha-Guzmán, N. E., . . . Manero, O. (2016). Microencapsulation by spray drying of laurel infusions (Litsea glaucescens) with maltodextrin. Industrial Crops and Products, 90, 1-8. doi:https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.06.009
Muhammad Farhadi, C., Aalami, M., Kadkhodaee, R., Maghsoudlou, Y., & Milani, E. (2018). Effect of thermosonication and thermal treatments on phytochemical stability of barberry juice copigmented with ferulic acid and licorice extract. Innovative food science & emerging technologies, 50, 102-111. doi:https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.09.004
Najaf Najafi, M., Kadkhodaee, R., Mortazavi, S. A., & Tabatabaei Yazdi, F. (2010). Influence of Hi-Cap 100 and Tween 80 Interaction on the Properties of Cardamom Oil–in-water Emulsion and its Microcapsules. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 6(4), -. doi:https://dx.doi.org/10.22067/ifstrj.v6i4.9282 (in Persian)
Pang, S. F., Yusoff, M. M., & Gimbun, J. (2014). Assessment of phenolic compounds stability and retention during spray drying of Orthosiphon stamineus extracts. Food Hydrocolloids, 37, 159-165. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.10.022
Purnamayati, L., Dewi, E., & Kurniasih, R. (2018). Phycocyanin stability in microcapsules processed by spray drying method using different inlet temperature. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 116, 012076. doi:https://doi.org/10.1088/1755-1315/116/1/012076
Rahman, D. Y., Sarian, F. D., van Wijk, A., Martinez-Garcia, M., & van der Maarel, M. J. E. C. (2017). Thermostable phycocyanin from the red microalga Cyanidioschyzon merolae, a new natural blue food colorant. Journal of Applied Phycology, 29(3), 1233-1239. doi:https://doi.org/10.1007/s10811-016-1007-0
Santana, A. A., Cano-Higuita, D. M., de Oliveira, R. A., & Telis, V. R. N. (2016). Influence of different combinations of wall materials on the microencapsulation of jussara pulp (Euterpe edulis) by spray drying. Food Chemistry, 212, 1-9. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.05.148
Shabanpour, B., Mehrad, B., Pourashouri, P., & jafari, s. m. (2018). The Effect of Wall Material and Encapsulation Method on Physicochemical Properties Micro-encapsulated Fish Oil. Research and Innovation in Food Science and Technology, 7(1), 13-28. doi:http://dx.doi.org/10.22101/jrifst.2018.05.19.712 (in Persian)
Tolun, A., Altintas, Z., & Artik, N. (2016). Microencapsulation of grape polyphenols using maltodextrin and gum arabic as two alternative coating materials: Development and characterization. Journal of Biotechnology, 239, 23-33. doi:https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.10.001
Tonon, R., Brabet, C., & Hubinger, M. (2008). Influence of process conditions on the physicochemical properties of açai (Euterpe oleraceae Mart.) powder produced by spray drying. Journal of food engineering., 88(3), 411-418. doi:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.02.029
Vatankhah Lotfabadi, S., Mortazavi, S. A., Yeganehzad, S., & Sadeghian, A. (2017). Evaluation of type and concentration of wall materials in D-Limonene microencapsulation to determination of optimum condition for flavored rock candy production. Innovative Food Technologies, 5(2), 159-176. doi:https://dx.doi.org/10.22104/jift.2017.512 (in Persian)
Zhang, S., Zhang, Z., Dadmohammadi, Y., Li, Y., Jaiswal, A., & Abbaspourrad, A. (2021). Whey protein improves the stability of C-phycocyanin in acidified conditions during light storage. Food Chemistry, 344, 128642. doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128642