بررسی ویژگی های کلوئیدی نانوامولسیون های حاوی آلفا توکوفرول تولید شده با استفاده از روش کم انرژی بر پایه سورفاکتانت

سیستم های تحویل کلوییدی به طور گسترده در صنایع غذایی و دارویی برای انکپسولاسیون ترکیبات لیپیددوست عملگرا استفاده شده اند (given و همکاران، 2009؛ mcclements و rao، 2011) ترکیبات لیپیددوست انکپسوله شده می توانند شامل انواع گوناگونی از مولکول ها با عملکرد های متفاوت باشند از جمله تری آسیل گلیسرول ها، روغن مرکبات، چربی های ضروری، فیتواسترول ها، کاروتنوئیدها، ویتامین های محلول در چربی و داروهای لیپیددوست. این ترکیبات لیپیددوست در ویژگی های مولکولی و فیزیکوشیمیایی از قبیل: قطبیت، فعالیت سطحی، دانسیته، ویسکوزیته، نقط? ذوب و نقط? جوش از هم تفاوت دارند (mcclements، 2012). در این میان ویتامین ها ترکیبات آلی هستند که به مقدار جزئی برای سوخت و ساز موادغذایی و اعمال حیاتی بدن، رشد و نمو و تندرستی مورد نیازند. تغذی? ناقص و رژیم غذایی نامناسب، سبب کمبود یا فقدان یک یا چند ویتامین می شود و این کمبود می تواند موجب بروز برخی عوارض و گاهی بیماری گردد. با غنی سازی مواد غذایی با ویتامین ها می توان فقدان های ناشی از دریافت و تولید اندک این ترکیبات در بدن را جبران کرد. ویتامینe یک ماد? مغذی ضروری است که از محصولات مختلف مانند جو، گندم و سویا بدست می آید. ویتامین e چندین ایزومر دارد که شامل ?، ?، ?، ?- توکوفرول و توکوترینول می شوند و فعالیت و دسترسی زیستی هر کدام به ساختارشان بستگی دارد. در میان این ایزومرها ?- توکوفرول بیشترین فعالیت زیستی را دارد و دسترسی زیستی آن از سایر سری های ویتامین e بیشتر است (hatanaka و همکاران، 2010). ویتامینe مهمترین آنتی اکسیدان طبیعی محلول در چربی در بدن است، سیستم ایمنی بدن را تقویت می کند و از بیماری-های عروق کرونری قلب جلوگیری می نماید (biesalski، 2001(. با این اوصاف مصرف ?- توکوفرول به عنوان ترکیب عملگرا در غذا و نوشیدنی ها با توجه به حساس بودن آن به گرما و اکسیژن، حلالیت ضعیف در آب و دسترسی زیستی کم، محدود شده است (westergren و kalikstad، 2010). تاکنون سیستم های تحویل متنوعی طراحی شده اند تا بر این مشکلات غلبه شود که شامل نانوامولسیون ها و امولسیون های روغن در آب (hatanaka و همکاران، 2010؛ yang و همکاران 2012)، نانودیسپرسیون ها (cheong و همکاران، 2008)، نانوساختارهای لیپیدی (helgan و همکاران، 2008)، لیپوزوم ها (marsanasco و همکاران، 2011)، نانوقطرات بیوپلیمری (somchue و همکاران، 2010) می شوند. در سالهای اخیر، از نانوامولسیون ها برای پایداری و تحویل داروهای کم محلول در آب استفاده می شود، اما اخیراً فرمولاسیون نانوامولسیون های حاوی غذا- داروهای شدیداً لیپوفیل در تولید نوشابه ها، غذاهای مایع و ژل ها نیز مورد بررسی قرار گرفته است (hatanaka و همکاران، 2010). نانوامولسیون ها از لحاظ ترکیب ساختار و ویژگی های ترمودینامیکی با امولسیون های معمولی (ماکروامولسیون) مشابه هستند (macclements ، 2012). تفاوت اصلی بین این 2 نوع سیستم کلوییدی شعاع قطرات آنها است. در نانوامولسیون ها، شعاع قطرات کمتر از 100 نانومتر می باشد در حالی که در ماکروامولسیون ها، شعاع قطرات بیشتر از 100 میکرومتر می باشد. این تفاوت در انداز? قطرات ممکن است ویژگی های عملکردی خیلی متفاوتی ایجاد کند. انداز? قطرات در نانوامولسیون ها اغلب کوچکتر از طول موج نور مرئی است و بنابراین آنها نمی توانند نور را به طور قوی پراکنده کنند که باعث می شود از لحاظ نوری شفاف و یا تا قسمتی کدر باشند ( mcclements و rao، 2011). بنابراین می توان از آنها برای افزودن ترکیبات فعال لیپوفیل به محصولات آبی شفاف مانند بسیاری از غذاها و نوشیدنی ها استفاده نمود. انداز? کوچک قطرات در نانوامولسیون ها همچنین سبب می شود تا در مقایسه با ماکروامولسیون ها نسبت به مکانیسم های مختلف پایداری اعم از تفکیک گرانشی، انبوهش و هم آمیختن مقاوم باشند (tadros و همکاران، 2004). نهایتا دسترسی زیستی ترکیبات فعال انکپسوله شده به دلیل انداز? کوچک قطرات در نانوامولسیون ها افزایش می یابد (hatanaka و همکاران، 2010؛ acosta، 2009؛ huang و همکاران، 2010) که به احتمال زیاد به خصوصیات سیستم بستگی دارد (mcclements و xiao، 2012). لازم است یکسری از شباهت ها و تفاوت های بین نانوامولسیون ها و میکروامولسیون ها بیان شود زیرا این دو نوع از دیسپرسیون های کلوییدی اغلب گیج کننده هستند (mcclements، 2012). از نظر ساختاری نانوامولسیون ها و میکروامولسیون ها می توانند نسبتا مشابه و متشکل از قطرات سورفاکتانت- لیپید کوچک (r<100 nm) پراکنده شده در یک محیط آبی باشند. نانوامولسیون ها و میکروامولسیون ها همچنین ممکن است از نظر ویژگی های فیزیکوشیمیایی از جمله شفافیت بالا، پایداری خوب در برابر تفکیک گرانشی، انبوهش و توانایی حل کردن ترکیبات لیپوفیل به هم شبیه باشند. اگرچه نانوامولسیون ها از نظر ترمودینامیکی سیستم های ناپایداری هستند، میکروامولسیون ها از نظر ترمودینامیکی پایدارند. از این رو ساختار نهایی و ویژگی های نانوامولسیون ها به روش استفاده شده برای تولید آنها بستگی دارد، در حالی که در میکروامولسیون ها اینگونه نیست. نانوامولسیون ها می توانند با استفاده از روش های مختلف که معمولا به روش های پرانرژی و کم انرژی طبقه بندی می شوند تولید گردند (mcclements و rao، 2011). در روش های پرانرژی از ابزارهای مکانیکی، قادر به همزدن و اختلاط فازهای روغن و آب استفاده می شود. در حال حاضر از روش های پرانرژی به طور گسترده برای تشکیل ماکروامولسیون ها و نانوامولسیون ها در صنعت غذا استفاده می شوند (mcclements و rao، 2011). روش های کم انرژی به طور عمده به کنترل پدید? بین سطحی در مرز بین فازهای آب-روغن تکیه دارند و به شدت به ماهیت هر مولکول فعال سطحی حاضر مثل حلالیت و ساختار مولکولی آنها وابسته اند ( mcclements و rao، 2011). این روش ها در حال حاضر به طور گسترده در صنعت غذا استفاده نمی شوند. با این وجود مطالعات نشان داده اند که روش های کم انرژی اغلب در تولید قطرات ریز از روش های پرانرژی کارآمدتر هستند. در این پژوهش نانوامولسیون خوراکی حاوی ویتامین e استات با استفاده از روش معکوس شدن امولسیون (eip ) تولید شد که یک نوع روش کم انرژی بوده و نیاز به تجهیزات گران قیمت ندارد. این روش به تشکیل قطرات خیلی ریز روغن با تیتراسیون فاز آبی به مخلوط روغن و سورفاکتانت تکیه دارد. ابتدا اثر نسبت سورفاکتانت به امولسیون (ser ) از 6/6 تا 5/14درصد در مقدار ثابت روغن به امولسیون (6/6 درصد) بر روی انداز? قطرات بررسی شد و کوچکترین قطرات در serهای 10، 1/12 و 3/13 درصد تشکیل گردید. . ترکیب فاز روغن ( نسبت ویتامین e به میگلیول) نیز تاثیر زیادی روی انداز? قطرات داشت و کوچکترین قطرات در مقدار 50 درصد وزنی ویتامین e و 50 درصد وزنی میگلیول تشکیل شدند. همچنین اثر نوع سورفاکتانت بر انداز? قطرات بررسی شد و از سورفاکتانت های غیریونی غذایی، تویین 20، 40، 80 و 85 و ترکیبی از آنها به نسبت مساوی استفاده شد که در بین آنها تویین 80 و همچنین ترکیبی از سه سورفاکتانت انداز? قطرات ریزتری را تشکیل دادند. به منظور بررسی تاثیر استفاده از دیول ها بر تولید نانوامولسیون ها با استفاده از این روش از اتانول و پلی اتیلن گلیکول 400 (peg400) استفاده شد. نمونه های حاوی پلی اتیلن گلیکول 400 دارای قطرات بسیار ریز و ظاهر شفاف بودند و استفاده از اتانول باعث افزایش بسیار زیاد انداز? قطرات در این پژوهش شد. با اضافه افزودن نانوامولسیون به نوشیدنی ها نباید خصوصیات جریانی آنها تغییر زیادی پیدا کند و بررسی خصوصیات جریانی نانوامولسیون ها، حاکی از رفتار نیوتنی آنها بود. برای بسیاری از کاربردهای تجاری خواص نوری سیستم های تحویل نانوامولسیونی مهم هستند به همین منظور خصوصیات نوری سیستم های تولید شده با اندازه گیری-های ابزاری مورد بررسی قرار گرفت و غلظت بهینه برای تولید یک نوشیدنی شفاف با در نظر گرفتن مقدار مجاز دریافت روزان? ویتامین e، مقدار 0033/0 درصد تعیین شد. نکت? مهم دیگری که باید در مورد سیستم های نانوامولسیونی در نظر گرفته شود پایداری این فرمولاسیون ها است. بررسی نانوامولسیون بهینه در دمای 25 و در طول مدت 30 روز نگه داری حاکی از پایدار بودن این فرمولاسیون بود.