SUPERVISOR
Milad Fathi,Mohammad Shahedi bagh khandan
میلاد فتحی (استاد راهنما) محمد شاهدی باغ خندان (استاد راهنما)
STUDENT
Setareh Ramezani
ستاره رمضانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
TITLE
Microencapsulation of Q10 by Complex Coacervation Method with Gelatin and Basil Seed Mucilage
Functional foods are defined as the foods which have beneficial effects on body functions and help to reduce the risk of disease or improve the health, beyond basic nutritional functions. The consumption and acceptability of functional foods are increasing and therefore various compounds are added to foods to produce these products. Coenzyme Q10 is one of the compounds that are used to enrich food. It plays an essential role in the production of cellular energy, antioxidant activity and boosting the immune system. It is naturally present in many foods and all cells have the ability to synthesis it. As the age increases, the ability to synthesize coenzyme Q10 decreases from the food and the body encounters quenching Q10. It has also been shown that some of the diseases affect the body's lack of quantification of Q10. Food enriching with this combination is a way to offset this shortage. The purpose of this study was to form a complex coacervation of gelatin –basil seed mucilage in order to microencapsulate coenzyme Q10. The mucilage was extracted from basil seeds at pH=10, water/ seeds ratio=50: 1 for 20 minutes and then freeze dried. To provide microcapsules, an oily dispersion of CoQ10 was added to an aqueous solution of gelatin at 40 °C and homogenized at 14000 rpm for 3 min. The pH increased to 8 with 0.1 M NaOH. Then the basil mucilage solution was added to the emulsion at 40 °C and the thermal conditions were applied using a magnetic stirrer equipped with a heater for 10 min. The coacervates were formed by decreasing the pH with 0.1 M HCl. The system was kept at 10 0C for 12 h. For drying, the samples were frozen at -40 °C for 24 h and placed in a freeze dryer for 24 h. Encapsulation efficiency was calculated by estimating hexane extractable surface and total oil in microcapsules. The response surface method (RSM) and the Box-Behnken design were used to determine the optimum level of the four formulation variables for maximum efficiency, loading, turbidity and minimum supernatant absorption. The optimum efficiency, loading, turbidity and supernatant absorption were 83.698, 16.325, 0.979 and 0.227, respectively. Investigating the morphological characteristics of microcapsules by scanning electron microscopy (SEM) showed that the microcapsules had the spherical appearance and uneven surfaces. The results of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermal analysis (DSC / TGA) of microcapsule confirmed the formation of a gelatin – basil seed mucilage complex loaded with CoQ10. The release profile of Q10 from microcapsules was conducted in simulated gastric and intestinal fluid. Coenzyme Q10 release levels in the first 2 hours (gastric environment) was about 9.21% and within the next 6 hours (intestinal environment) was about 44.96%. The produced optimum microcapsule was used to enrich the milk. This study indicated that fortifying milk with microcapsule containing CoQ10, released its core gradually. Keywords : Encapsulation, Basil seed mucilage, Gelatin, Coenzyme Q10, Release systems
غذاهای فراسودمند غذاهایی هستند که علاوه بر اثر تغذیهای، اثر یا اثرات مفیدی بر عملکردهای بدن دارند و از این طریق سلامت مصرف کننده را بهبود و یا خطر بیماری را کاهش میدهند. از آنجا که مصرف و مقبولیت غذاهای فراسودمند رو به افزایش است، ترکیبات مختلفی به منظور تولید این فرآوردهها به مواد غذایی افزوده میشود. آنزیمیار Q10 یکی از مواد غذایی است که به منظور غنی سازی مواد غذایی استفاده شده است. آنزیمیار Q10 نقش اساسی در تولید انرژی سلولی دارد و با فعالیت آنتی اکسیدانی خود موجب افزایش سیستم ایمنی بدن میشود. این ماده به طور طبیعی در بسیاری از مواد غذایی وجود دارد و همهی سلولها توانایی ساخت آن را دارند. با افزایش سن توانایی سنتز آنزیمیار Q10 از مواد غذایی کاهش مییابد و بدن با کمبود آنزیمیار Q10 مواجه میشود. همچنین مشخص شده است که بعضی از بیماریها در کمبود آنزیمیار Q10 در بدن مؤثرند. غنی سازی مواد غذایی با این ترکیب راهی برای جبران این کمبود است. هدف از انجام این تحقیق توده سازی مرکب موسیلاژ ریحان- ژلاتین به منظور ریزپوشانی آنزیمیار Q10 بود. موسیلاژ ریحان از دانه کامل و با استفاده از آب دیونیزه با نسبت آب به دانه 50 به 1 و pH معادل 8 استخراج و در خشک کن انجمادی خشک گردید. برای تولید ریزپوشینه ها ابتدا دیسپرسیون روغنی Q10 به محلول آبی ژلاتین در دمای 40 درجه سلسیوس اضافه و در 14000 دور بر دقیقه به مدت 3 دقیقه همگن شد. pH با استفاده از سود 1/0 مولار به 8 افزایش یافت. سپس محلول آبی موسیلاژ ریحان با دمای 40 درجه سلسیوس به امولسیون اضافه و شرایط گرمایی با استفاده از همزن مغناطیسی مجهز به گرمکننده به مدت 10 دقیقه اعمال شد. با کاهش pH با کلریدریک اسید 1/0 مولار، تودهها تشکیل شدند. سیستم به مدت 12 ساعت در انکوباتور با دمای 10 درجه سلسیوس قرار گرفت و فاز رویی آن جدا شد. برای خشک شدن، نمونهها به مدت 24 ساعت در دمای 40- درجه سلسیوس منجمد و در خشک کن انجمادی به مدت 24 ساعت قرار گرفتند. راندمان ریزپوشانی بر اساس استخراج روغن سطحی و روغن کل ریزپوشینهها با هگزان محاسبه شد. از روش سطح پاسخ (RSM) وطرح باکس- بنکن به منظور تعیین میزان بهینه 4 متغیر فرمولاسیون برای رسیدن به بیشترین راندمان، بارگذاری، کدورت و کمترین میزان جذب فاز رویی استفاده شد. مقادیر بهینه راندمان، بارگذاری، کدورت و جذب فاز رویی به ترتیب 698/83، 325/16، 979/0 و 227/0 به دست آمد. بررسی خصوصیات ظاهری ریزپوشینهها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که ریزپوشینههای تولیدی دارای ظاهر کروی و سطوح ناصاف بودند. نتایج حاصل از طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و آنالیز حرارتی (DSC/TGA) ریزپوشینهها تأیید کننده تشکیل کمپلکس موسیلاژ ریحان- ژلاتین بارگذاری شده با آنزیمیار Q10 بود. رهایش آنزیمیار Q10 از ریزپوشینهها در بافر شبیه سازی شده معده و روده بررسی شد. میزان رهایش آنزیمیار Q10 در 2 ساعت ابتدایی (بافر معده) حدود 21/9 % و طی 6 ساعت بعدی (بافر روده) حدود 96/44 % بود. ریزپوشینه بهینه تولیدی به شیر اضافه شد و آزاد شدن آنزیمیار Q10 در طی زمان اندازه گیری شد. میزان آنزیمیار Q10 موجود در شیر غنی شده با ریزپوشینه طی زمان افزایش یافت. کلمات کلیدی : ریزپوشینه کردن، موسیلاژ ریحان، ژلاتین، آنزیمیار Q10، سیستمهای رهایش