SUPERVISOR
Milad Fathi,Ali Nasirpour
میلاد فتحی (استاد راهنما) علی نصیرپور (استاد راهنما)
STUDENT
Arezoo Kiani
آرزو کیانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Production and Characterization of Vitamin E Loaded Lipid Nanocarriers for Milk Enrichment
Vitamin E is one of the important lipid soluble antioxidant compounds that protect biological membranes, lipoproteins and storage lipids against oxidation. This vitamin prevents unsaturated fatty acids against free radical-mediated oxidation and thus it will prevent vascular damage, cancer and infections. Based to these benefits, interest to enrichment of many processed foods and beverages with vitamin E has been increased. However, vitamin E is sensitive to certain environmental conditions. Nanoencapsulation is a method for overcome problem of instability, lack of physical stability and opacity of fortified drinks and also increase of its bioavailability. Lipid based nanocarriers are acceptable carriers for delivery of active ingredient and have received much attention due to their features such as high efficiency, low toxicity, and possibility of large scale production. Nanostructured lipid carriers (NLCs) are a new generation of lipid nanocarriers with solid lipid matrix that are formed with mixing of different lipid molecules. Lipid nanocapsules (LNCs) are semi-solid particles that consist of lipid core and a membrane contains emulsifiers. The purposes of this study are production and evaluation of the physical properties of vitamin E nanocarriers; examine release behavior in stomach and intestines conditions. Milk was enrichmented and characterized for their sensory features. NLCs were produced using emulsification – diffusion method. Glyceryl behenate and glyceryl monostearate as solid lipids, olive oil as a liquid lipid, lecithin and tween 80 as emulsifiers were used. The optimum ratio of liquid to solid lipid and vitamin to total formulations were determined 20:80, and 10%, respectively. LNCs were produced using the phase inversion temperature. Labrafac as lipid, solutol and lecithin as emulsifiers were used to produce these nanocarriers. The optimal amount of applied lipid and vitamin to the total formulation, were, 8.16% and 4% respectively. The particle size, polydispersity index, zeta potential, encapsulation efficiency and encapsulation loading were 18.20±0.31 nm, -3.58±0.10 mV, 0.165±0.008, %90.71±0.80 and %9.07±0.08, respectively. These parameters for LNCs also were 35.47±2.68 nm, -4.65±0.49 mV, 0.318±0.004, %99.71±0.015 and %4.22±0.0006, respectively. The results of X-ray diffraction for produced nanocarriers, indicating a new crystalline lattice with a lower degree of crystallinity for vitamin E nanocarriers. Fourier transforms infrared spectrometer also indicates that there is no adverse reaction between vitamin E and lipids. The results showed that the release profile in 2 first hours in osmotic media was about 28.73% and over the next 6 hours in the intestine media was about 52.9%, and finally about 81.63% of vitamin released after 8 hours. These release values for LNCs were 4% (osmotic media), 32.5% (intestine media), and finally 36.53% (after 8 hours), respectively. Sensory evaluation indicated the acceptability of fortified milk with vitamin loaded nanocarriers Keywords: Lipid nanocapsules, Nanostructured lipid carriers, Nanoencapsulation, Vitamin E
ویتامین E، یکی از آنتی اکسیدان های محلول در چربی است که از غشاهای بیولوژیک، لیپوپروتئین ها و ذخائر چربی، در مقابل اکسیداسیون محافظت می کند. این ویتامین، مانع از اکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع شده و در نتیجه مانع از تخریب عروق و اثرات عواملی مانند پیری، سرطان، عفونت و غیره خواهد شد. با توجه به این مزایا، علاقه به غنی سازی مواد غذایی و نوشیدنی ها با ویتامین E افزایش یافته است. با این حال، این ویتامین در برابر برخی شرایط نامساعد محیطی حساس می باشد. نانوانکپسولاسیون یکی از روش های غلبه بر مشکل ناپایداری و مسائلی از قبیل عدم ثبات فیزیکی و کدورت در نوشیدنی های غنی شده با این ویتامین است و همچنین سبب افزایش زیست فراهمی آن می شود. سیستم های لیپیدی روش قابل قبولی جهت رسانش ماده hy;ی فعال بوده و بدلیل زیست فراهمی و راندمان بالا، سمیت کم و امکان تولید در مقیاس وسیع، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. حامل های لیپیدی نانوساختار، نانوحامل هایی با ماتریکس لیپیدی جامد می باشند که از اختلاط مولکول های لیپیدی متفاوت، تشکیل می شوند. نانوکپسول های لیپیدی نیز ذرات شبه جامد شامل هسته ی لیپیدی و غشایی جامد یا نیمه جامد از امولسیفایر می باشند. هدف از این مطالعه تولید و بررسی خصوصیات فیزیکی نانوحامل های مذکور حاوی ویتامین E، بررسی رهایش در شرایط معده و روده، غنی سازی شیر و بررسی خصوصیات حسی آن می باشد. بدین منظور، حامل های لیپیدی نانوساختار، با استفاده از روش امولسیون سازی- نفوذ، با بکارگیری گلیسریل بهنات و گلیسرول مونواستئارات بعنوان لیپید جامد، روغن زیتون بعنوان لیپید مایع و لسیتین و توئین 80 بعنوان امولسیفایر تولید شدند. مقدار بهینه ی نسبت لیپید مایع به جامد و مقادیر ویتامین به کل فرمولاسیون، به ترتیب 20:80 و 10% تعیین شد. نانوکپسول های لیپیدی نیز با استفاده از روش دمای وارونگی فاز تولید شدند. مقدار بهینه ی لیپید و ویتامین بکار رفته نسبت به کل فرمولاسیون، به ترتیب 8/16% و 4% بدست آمد. اندازه ی ذرات، شاخص بس پاشیدگی، پتانسیل زتا، راندمان و بارگیری انکپسولاسیون برای حامل های لیپیدی نانوساختار به ترتیب 31/0±20/18 نانومتر، 10/0±58/3- میلی ولت، 008/0±165/0، 80/0±71/90% و 08/0±07/9% و برای نانوکپسول های لیپیدی، به ترتیب 68/2±47/35 نانومتر، 49/0±65/4- میلی ولت، 004/0±318/0، 015/0±71/99% و 0006/0±22/4%، بدست آمد. همچنین بررسی پروفایل رهایش در حامل های لیپیدی نانوساختار نشان داد که در 2 ساعت ابتدایی (محیط معده)، حدود 73/28% از ویتامین و طی 6 ساعت بعدی (محیط روده)، حدود 9/52% از آن آزاد شد. در نانوکپسول های لیپیدی نیز، این مقادیر به ترتیب برابر با 4% و 5/32% بود. نتایج بدست آمده از بررسی با پراش پرتوی ایکس، نشان دهنده ی شبکه ی جدید با میزان کمتر بلورینگی در نانوحامل های حاوی ویتامین بود. مطالعات طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز نیز بیانگر عدم رخ دادن واکنش نامطلوب بین ویتامین و نانوحامل ها و همچنین انکپسوله شدن مناسب آن در نانوحامل ها بود. نتایج ارزیابی حسی نشان داد شیر غنی شده با نانوحامل های ویتامین E دارای پذیرش قابل قبولی می باشد. کلمات کلیدی: حامل های لیپیدی نانوساختار، نانوکپسول های لیپیدی، نانوانکپسولاسیون، ویتامین E