Skip to main content
SUPERVISOR
علی محمد تمدن (استاد راهنما) هاجر شکرچی زاده (استاد مشاور) سمیراسادات ابوالمعالی (استاد مشاور) مهدی کدیور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Marjan Soleimanpour
مرجان سلیمان پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393
The present research was carried out for preparation of mesoporous starch (MPS) and schiff- base aerogel as carriers for genistein, a model of poorly water-soluble phytoestrogen isoflavone; and exploration of the impact of different fabrication parameters on structural and loading properties. MPS is considered as a highly porous biomaterial which typically possesses nanometer-sized porous microstructure and low density, providing a large effective specific surface area (SSA) and hydrophilic surface to improve solubility, stability and bioavailability of poorly water-soluble active agents. To fabricate MPS, various concentrations (8-14% w/v) of starch from different sources (corn, potato and tapioca) was used for gel formation and the successive solvent exchange process was performed with use of various ethanol concentrations (40-70% v/v), which were then dried by different techniques (rotary vacuum evaporation, microwave and freeze drying) . MPS quality attributes such as SSA, total porous volume, BJH pore diameter, swelling ratio, angle of ripose and compressability index were determined and effects of the fabrication parameters were investigated using L9-Taguchi orthogonal array design. The results indicate that second order polynomial regression models were well ?tted for all response variables. Interestingly, the starch components greatly in?uenced physical properties of MPS. Also, the drying type and ethanol concentration altered signi?cantly the model equations. The overall best fabrication condition (14% corn starch, 100% ethanol concentration in ageing step and rotary vacuum drying) resulted in favorable MPS preparation with mean size of 105.4 nm and unimodal distribution. In the next step, genistein was encapsulated in MPS microstructure at different ratios, resulting in high loading capacity and efficiency (44.71% and 79.9%, respectively ) at 1:1 weight ratio. According to the electron microscopy and XRD analysis, the degree of genistein crystallinity lowered remarkably after the impregnation in to MPS, indicating improved solubility. In-vitro release profile of genistein from MPS in the simulated gastrointestinal buffer solutions (pH 1.2 and 6.8) demonstrated that incorporating genistein into the MPS enhanced the dissolution rate compared with genistein powder. Release kinetic data were fitted to the Higuchi model (R 2 = 0.98), indicating diffusion controlled-release mechanism. In the following, for impromvment of muccoadheseive property of carrier and control release of genistein, amorphous Schiff- base aerogel was prepared from interaction of dialdehyde starch and carboxy methyl chitosan trough imine bond (according to FTIR and XRD analysis) at different weigh ratio. Dialdehyde starch was prepared by oxidation of starch with sodium periodate (1:1 mole ratio) with 62.35 % aldehyde groups. Work of Mucoadhesion of Schiff base aerogel (1:1 polymer ratio) was significantly (about 4 times) greater than MPS and with increase of CMCh concentration was increased. In the next step, genistein was encapsulated in Schiff base aerogel microstructure at different ratios, resulting in high loading capacity and efficiency (43.8% and 77.95%, respectively ) at 1:1 weight ratio. The experimental genistein adsorption data were found to be fitted well to the Langmuir model (R 2 = 0.989) in both carriers. In-vitro release profile of genistein from Schiff- base aerogel in the simulated gastrointestinal buffer solutions (pH 1.2 and 6.8) demonstrated that release of genistein was pH dependent (greater in pH 6.8), slower and in controlled manner compared with genistein release from MPS (according to MDT DE). Release kinetic data in pH 1.2 and 6.8, were fitted to the Higuchi and korsmeyer peppas models, repectively. Antioxidant activity of genstein was evaluated trough ABTS + scavenging ability. Incorporation of genistein in Schiff- base aerogel significantle caused increase in scavenging ability of genistein (about 2.3 and 1.42 times greater than genistein in ethanol and genistein in MPS, respectively). Finally, loaded genistein in schiff- base aerogel was used for enrichment of tortilla (100mg genistein/100g tortilla) and to evaluate its stability trough tortilla preparation steps. Stability of genistein significantly increased by incorporating in Schiff- base aerogel (89.17% genistein recovered after tortilla prepation). In addition, ABTS + radical scavenging activity of genistein loaded Schiff- base aerogel in tortilla was about 15.72% greater than genistein powder. Altogether, well-tuned MPS and Schiff- base aerogel fabrication method can be utilized for an efficient encapsulation, dissolution enhancement and controlled release of poorly soluble phytochemicals, such as genistein.
هدف از انجام این پژوهش افزایش پایداری، محلولیت و فراهمی زیستی ایزوفلاوون جنیستئین که به طور گسترده به عنوان آنتی اکسیدان استفاده می شود، بود. جنیستئین ترکیبی با حلالیت پایین در آب است که با افزایش زمان، دما و تغییرات pH و غلظت اکسیژن تخریب شده و فراهمی زیستی آن کاهش می یابد. با توجه به خصوصیات منحصر به فرد جنیستئین در پیشگیری از سرطان ها، دیابت، بیماری های قلبی و عروقی و پوکی استخوان، پایداری و فراهمی زیستی این ترکیب بسیار حائز اهمیت می باشد. استفاده از حامل هایی به منظور درون پوشانی جنیستئین، علاوه بر افزایش پایداری آن نسبت به شرایط فرآیند، می تواند در بهبود هضم، رهایش کنترل شده، جذب جنیستئین و فراهمی زیستی آن مؤثر باشد. در این تحقیق، در ابتدا پایداری جنیستئین تحت تاثیر پارامترهای متغیر دما (7، 25 و 60 درجه سانتیگراد)، زمان (5، 15 و 30 روز) و pH (قلیایی، اسیدی و خنثی) با استفاده از طرح فاکتوریل سه سطحی ارزیابی شد. با افزایش pH، دما و مدت زمان نگهداری پایداری جنیستئین کاهش یافت. در ادامه از نشاسته مزومتخلخل به عنوان حامل استفاده شد. از طرح تاگوچی به منظور ساخت نشاسته مزومتخلخل با بیشترین میزان سطح ویژه، حجم کلی حفرات ، اندازه حفرات در محدوده مزو حفره، میزان جذب آب، حداقل زاویه استراحت و شاخص فشردگی استفاده گردید. متغیر های آزمون شامل نوع نشاسته (ذرت، سیب زمینی و تاپیوکا)، غلظت نشاسته (8، 11 و 14 درصد)، غلظت اتانول (40، 70 و 100درصد) و روش خشک کردن (میکروویو، انجمادی و روتاری تحت خلاء) بود. شرایط بهینه جهت ساخت نشاسته مزومتخلخل مطلوب استفاده از نشاسته ذرت با غلظت 14 درصد، استفاده از اتانول 100 درصد در مرحله جایگزینی حلال و در نهایت خشک کردن با روش روتاری تحت خلاء بود. در شرایط بهینه در بهترین نمونه نشاسته مزومتخلخل، بزرگترین سطح ویژه حفرات، حجم حفرات و میزان جذب آب به ترتیب m 2 /g 93/77، cm 3 /g31/0 و 91/6 و میانگین اندازه حفرات m27/13 بدست آمد. در ادامه بارگیری جنیستئین درون نشاسته مزومتخلخل انجام گرفته و کارآیی بارگیری و ظرفیت بارگیری در نسبت های مختلف جنیستئین به حامل (2:1، 1:1، 1:5، 1:10 و 1:20) محاسبه شدند. در نسبت 1:1 جنیستئین به حامل مطلوب ترین میزان ظرفیت بارگیری (71/44 درصد) و کارآیی بارگیری (9/79 درصد) با تبعیت از مدل جذبی لانگمویر بدست آمد. در ادامه ایزوترم جذب و دفع نیتروژن، طیف مادون قرمز، پراش اشعه ایکس، مرفولوژی، اندازه ذرات و رهایش جنیستئین بعد از بارگیری در دو محیط رهایش با pH های 2/1 و 8/6 مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج از حاکی از بارگیری جنیستئین درون نشاسته مزومتخلخل به صورت فیزیکی و آمورف بود. اندازه ذرات و سطح ویژه حفرات نمونه به ترتیب بعد از بارگیری افزایش و کاهش یافتند. رهایش جنیستئین در مقایسه با جنیستئین خالص به طور معنی داری بهبود یافت. رهایش در ابتدا با سرعت بیشتر و در ادامه به طور آهسته انجام گرفت و میزان آن در محیط شبیه سازی شده روده با pH 8/6 بیشتر از محیط اسیدی بود. در ادامه به منظور رهایش کنترل شده و بهبود خاصیت مخاط چسبی حامل و تاثیر آن بر خاصیت آنتی اکسیدانی جنیستئین از فرم اکسید شده ی نشاسته مزومتخلخل با سدیم پریدات (دی آلدهید نشاسته با 35/62 درصد گروه های آلدهیدی) و واکنش آن با کربوکسی متیل کیتوزان (در دو نسبت 1:1 و 2:1) و تهیه ایروژل شیف- باز به عنوان حامل دوم استفاده شد. نتایج بررسی طیف مادون قرمز، پراش اشعه ایکس شیف- باز تهیه شده حاکی از ایجاد پیوند ایمیدی بین دو پلیمر و تشکیل ایروژلی آمورف بود. مطالعات مخاط چسبی ایروژل شیف- باز تهیه شده حاکی از افزایش معنی دار کار حاصل از مخاط چسبی با افزایش غلظت کربوکسی متیل کیتوزان بود. بارگیری جنیستئین در حامل جدید در نسبت 1:1 دارای مناسب ترین بازده و ظرفیت بارگیری بود. به کارگیری حامل جدید منجر به رهایش کنترل شده تر و وابسته به pH جنیستئین نسبت به حامل اول در دو محیط رهایش با pH های 8/6 و 2/1 شد و میزان رهایش کلی پس از 24 ساعت در محیط شبیه سازی شده روده بالاتر بود. در نتیجهجنیستئین از اثرات مخرب محیط اسیدی معده در امان مانده و در روده که محل اصلی جذب آن است، میزان جذب و در نهایت فراهمی زیستی آن افزایش می یابد. غنی سازی تورتیلا با جنیستئین بارگیری شده و بررسی میزان پایداری و خاصیت آنتی اکسیدانی در مواجهه با رادیکال ABTS + جنیستئین بعد از فرآیند تولید حاکی از آن بود که مقدار تخریب جنیستئین بعد از تولید محصول اندک بوده و نمونه تورتیلای غنی شده با جنیستئین بارگیری شده در حامل ثانویه دارای بالاترین میزان خاصیت آنتی اکسیدانی بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی