Skip to main content
SUPERVISOR
Milad Fathi
میلاد فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arezoo Fahami
آرزو فهامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Production and Evaluation of Physicochemical Properties of Vitamin A Loaded Cress Seed Mucilage Nanofiber
Mucilage and hydrocolloids are hydrophilic biopolymers with high molecular weight and due to their functional properties are used as stabilizer, emulsifier or in film formatting agent in food industries. Recently biodegradable and biocompatible polymers are used in nanofiber formation. Cress seed mucilage (CSM) is a new source of hydrocolloid and because of its inherited biodegradability and biocompatibility can be used in this field. In this study CSM was used to fabricate nanofiber. To obtain CSM, the mucilage was extracted from cress seeds at pH=10, water/seeds ratio= 30:1 for 15 minutes and then freeze dried. The viscosity and electrical conductivity of electrospun solutions were measured. With increasing CSM in the solutions, the viscosity and electrical conductivity were increased. CSM (3%)/PVA (10%) at different ratios (80:20, 40:60, 60:40 and 20:80) with voltage/distances ratio of 18/17 and 23/17 kV/CM were produced. SEM analysis showed the effect of voltage and CSM/PVA ratio on nanofiber diameters. With increasing CSM ratio the diameters of nanofibers reduced whereas by increasing voltage, nanofiber diameters increased. CSM/PVA nanofibers in the ratio of 60:40 and the mean diameter of 172.2±43.5 were recognized as the best sample and were used for further analysis. FTIR analysis showed no interaction between CSM and PVA. Amorphous structure of nanofibers verified by XRD analysis. TGA analysis showed three thermal degradation steps for nanofibers and it was indicated that the thermal stability of CSM nanofiber was higher than CSM. Vitamin A was encapsulated in CSM/PVA (60:40). Encapsulation efficiency decreased from 99% to 97% and encapsulaiton load increased from 9.9% to 29.5% by increasing of vitamin A ratio. Based on SEM results, with encapsulation of vitamin A, the nanofiber diameters increased from 172/2± 43/50 to276/36 ±99/33. FTIR analysis verified the presence of main peaks of vitamin A without any reaction with CSM and PVA in nanofibers. Crystalline structure of nanofiber encapsulated with vitamin A with the crystallinity of 55% was observed by XRD analysis. TGA analysis showed that thermal resistance of encapsulated vitamin A was higher than non-encapsulated vitamin A. The release of vitamin A was analyzed in gastrointestinal media and showed higher release rate in intestine in comparison to gastric media. Release modeling of vitamin A also performed and Hixson-Crowell, Kopcha and Ritger-Peppas, showed the best fitness with experimental data by having the highest amount of R 2 /MSE, i gastric, intestine and whole time of the release, respectively. Keywords: Electrospinning, Cress Seed Mucilage، nanofibers, Encapsulation, Vitamin A
موسیلاژها و هیدروکلوئیدها، بیوپلیمرهایی با وزن مولکولی بالا وآبدوست هستند که به‌عنوان اجزای عملگرا یا کارکردی در فرمولاسیون ‌های غذایی جهت افزایش قوام، امولسیون کنندگی و تشکیل فیلم استفاده می‌شوند. در حال حاضر از پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر برای تولید نانو الیاف استفاده می‌شود. موسیلاژدانه شاهی یک منبع جدید از هیدروکلوئیدها می باشد که به دلیل زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری در این حوزه مورد توجه است. در این تحقیق از موسیلاژدانه شاهی و پلی وینیل الکل (کمک الکتروریسی) برای تولید نانو الیاف استفاده شد. موسیلاژدانه شاهی از دانه کامل و با استفاده از آب دیونیزه با نسبت آب به دانه 30 به 1 و pH معادل 10 استخراج و در خشک کن انجمادی خشک گردید. ویسکوزیته و هدایت الکتریکی محلول‌های الکتروریسی اندازه گیری شد. با افزایش میزان موسیلاژدانه شاهی ویسکوزیته و هدایت الکتریکی محلول افزایش یافت. نانو الیاف موسیلاژدانه شاهی (3%)/ پلی وینیل الکل (10%) در نسبت‌های متفاوت (80:20،40:60،60:40،20:80) با نسبت ولتاژ/ فاصله 18/ 17 و 23 /17 kV/cm تولید شدند. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که با افزایش ولتاژ، قطر نانو الیاف افزایش و با افزایش میزان موسیلاژدانه شاهی، قطر نانو الیاف کاهش یافته است. نانو الیاف موسیلاژدانه شاهی/ پلی وینیل الکل با نسبت 60 :40 و میانگین قطر50/43 ± 2/172 به عنوان بهترین نمونه انتخاب گردید و مورد بررسی سایر آنالیزها قرار گرفت. نتایج FT-IR نانو الیاف مبین وجود پیک مشخص موسیلاژ دانه ی شاهی و پلی وینیل الکل که نشان دهنده ی عدم انجام واکنش شیمیایی بین آن‌ها بود. نتایج XRD ساختار آمورف نانو الیاف را نشان داد. آنالیز گرما سنجی مبین سه مرحله تخریب نانو الیاف بود و هم چنین افزایش پایداری حرارتی آن را نسبت به موسیلاژدانه شاهی نشان داد. از نانو الیاف تولیدی موسیلاژدانه شاهی/ پلی وینیل الکل (60 :40) برای ریز پوشانی نمودن ویتامین A استفاده شد. با افزایش میزان ویتامین A، راندمان ریز پوشانی از 99 به 97 کاهش و راندمان بارگذاری از 9/9 تا5/29 افزایش یافت. طبق تصاویر SEM قطر نانو الیاف ریز پوشانی شده با ویتامین A به 33/92±36/267 افزایش پیدا کرد. آنالیز FT-IR حضور پیک شاخص ویتامین A را بدون هیچ گونه واکنش شیمیایی بین نانو الیاف و ویتامین را تأیید نمود. آنالیز XRD نشان دهنده‌ی ساختار کریستالی نانو الیاف حاوی ویتامین با درصد کریستالیزاسیون 55% بود. نتایج DTG افزایش مقاومت دمایی ویتامین A ریز پوشانی شده نسبت به ویتامین A آزاد را نشان داد. میزان رهایش ویتامین A در محیط گوارش (معده و روده) مورد بررسی قرار گرفت. در محیط روده رهایش بیشتری نسبت به محیط معده صورت گرفته بود و همچنین مدل سازی رهایش آن انجام گرفت. در محیط اسیدی، مدل هیکسون-کرول، در محیط قلیایی، مدل کویچا و در کل زمان رهایش، مدل پپاس- ریتگر به‌ عنوان بهترین مدل‌ها با بالاترین میزان R 2 /MSE انتخاب شدند. کلمات کلیدی: الکتروریسی، نانو الیاف، موسیلاژدانه شاهی، ریز پوشینه کردن، ویتامین A

ارتقاء امنیت وب با وف بومی