نانوانكپسولاسيون اسيدهاي چرب امگا 3 توسط حامل هاي پكتين - كازئينات : بررسي تشكيل كمپلكس، اندازه ذرات و كارايي انكپسولاسيون

Nanoencapsulation of omega-3 fatty acids using caseinate-pectin based complexes: FTIR, DSC, particle size, and encapsulation efficiency

سابقه و هدف: كمپلكس هاي پروتئين- پلي ساكاريد مي توانند براي توليد نانوانكپسول هاي حاوي تركيبات مغذي و فعال به كار روند. هدف از اين پژوهش، تعيين شرايط بهينه براي توليد نانوكمپلكس هاي كازئينات ـ پكتين حاوي اسيدهاي چرب امگا 3 با كوچكترين اندازه و توزيع اندازه ذرات و بررسي پايداري و كارايي انكپسولاسيون آن مي باشد. مواد و روشها: نانوكپسول ها با افزودن نمك هاي الكتروليت به محلول هاي كازئيناتي (0/5، 1 و 1/5 w/v%) حاوي محلول امگا 3 و افزودن محلول پكتيني (0/2، 0/45 و 0/7 w/v%) به سيستم و سپس تنظيم pH به زير نقطه ايزوالكتريك كازئينات (6/4) توليد شدند. تعيين اندازه و توزيع ذرات، با روش پراكنش نور ليزري و تشخيص تشكيل كمپلكس و نوع برهمكنش هاي ايجاد شده بين بيوپليمرها و اسيد چرب امگا 3 با آزمون هاي طيف سنجي فروسرخ (FTIR) و گرماسنجي افتراقي (DSC) بررسي شدند. از كروماتوگرافي گازي (GC) براي تعيين مقدار امگا 3 كپسوله شده استفاده شد. در اين تحقيق از آناليز آماري فاكتوريل سطح پاسخ Box-bhenken و نرم افزار minitab 15 براي آناليز اندازه ذرات استفاده شد. يافته ها: كمپلكس حاوي كازئينات سديم 1%، پكتين 0/45% در 4/1=pH، داراي كوچكترين اندازه ذره (86 نانومتر) و كمترين كدورت بود و با كپسولاسيون امگا 3، اندازه ذرات تا 118 نانومتر افزايش يافت. نتايج FTIR، تشكيل كمپلكس و ايجاد برهمكنش (الكتروستاتيك و آبگريز) بين بيوپليمرها و امگا 3 و نتايج DSC، تشكيل ساختارهاي جديد را نشان دادند. كروماتوگرافي گازي، كارايي كپسولاسيون را براي فرمولاسيون هاي مختلف بين 12-76% نشان داد. نتيجه گيري: نتايج نشان داد كه pH و غلظت بيوپليمرهاي پكتين و كازئينات نقش مهمي در اندازه ذرات كمپلكس و نهايتاً پايداري و كارايي انكپسولاسيون دارند و اين سيستم مي تواند بطور موثري براي درون پوشاني (انكپسولاسيون) امگا 3 در نوشيدني هاي با pH نسبتاً اسيدي به كار رود.

Background and Objectives: A protein-polysaccharide complex can be used to produce nanocapsules containing nutrients and active compounds. This study determined optimum conditions for producing caseinate-pectin based nanocomplexes containing omega-3 fatty acids with minimal particle size and size distribution and evaluated the stability and encapsulation efficiency of this system. Materials and Methods: Caseinate-pectin nanocapsules were formed by the addition of electrolyte salts into the caseinate solution (0.5%، 1%، 1.5%) containing omega-3 and pectin solution (0.2%، 0.45%، 0.7%) into the system. The pH was then adjusted to below the isoelecteric point of the protein. Determination of the size and size distribution was done using the laser light scattering method. Infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to detect complex formations and the types of interaction between the biopolymers and omega-3 and the thermal behavior of the complexes. Gas chromatography (GC) was used to determine the encapsulation of omega-3. A three-level four-factorial Box-Behnken experimental design was employed using Minitab 15 software to analyze particle size. Results: The complex containing 1% sodium caseinate and 0.45% pectin at pH = 4.1 had a the smallest particle size (86 nm) and turbidity; with omega-3 capsulation، the particle size increased to 118 nm. FTIR results showed complex formation and interaction (electrostatic and hydrophobic) between the biopolymers and omega-3 and DSC results showed formation of new structures. Gas chromatography results showed an encapsulation efficiency of 12%-76% for the different formulations. Conclusions: The results showed that pH، pectin، and caseinate biopolymer concentrations played important roles on the particle size of the complex، stability، and encapsulation efficiency. This system can be used to encapsulate omega-3 in beverages having relatively acidic pH values.