SUPERVISOR
Mohammad Shahedi bagh khandan,Milad Fathi
محمد شاهدی باغ خندان (استاد راهنما) میلاد فتحی (استاد مشاور)
STUDENT
Morteza Eslami
مرتضی اسلامی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Functional Bread Production Using Micro-Encapsulated Vitamin D3
Functional food is usually defined as the foods with one or more essential nutrients that provide the best opportunities for health, well-being, and reduced risks of diseases. Vitamin D is a nutrient that its deficiency in recent years in developing countries as well as, Iran. Vitamin D refers to a group of steroid compounds with anti-rickets effect. The most important natural forms of this vitamin are vitamin D3 (cholecalciferol) and vitamin D2 (Ergocalciferol).The Recommended Daily Intake (RDI) of Vitamin D3 is 400 International Unites per day. The main roles of vitamin D3 calcium and phosphor absorption in body and supporting bone, as well as prevents the onset of many diseases such as rickets, osteoporosis or osteoporosis, the disease MS, colon cancer and etc. vitamin D3 originates from 7-dehydrocholesterol when synthesized in the skin following exposure to UV, but various limitations is caused deficiency of this vitamin in the body. The simplest way to compensate is the addition of vitamin D3 to food. Vitamin D3 is sensitive to light, high temperatures, oxygen and acidic media. Encapsulation is a strategy to increase the efficacy and application of a large variety of natural functional compounds and delivery systems. Among different food, bread is suitable as a carrier for vitamin D3 due to being the staple food and is the main food of the low-income people. In this study, the functional bread is produced by microcapsules containing vitamin D3. Alginate is used as the primary coating to encapsulate of vitamin D3 and to optimize the encapsulation process, Response surface methodology (RSM) in three variables of alginate percentage, the ratio of the vitamin to alginate percentage and ultrasonic time at three levels are used. The results showed that maximum encapsulation efficiency (92/86%) and loading capacity (30/1%) are achieved in 0/23% alginate percentage, 1:5 ratio of the vitamin to alginate percentage and 13/7 min ultrasonic time. After optimizing, alginate capsules were coated by chitosan. The morphological characteristics of microcapsules are investigated by SEM. FTIR spectra from the microcapsules of vitamin D3 is showed that the peak at 1453 cm?1 of alginate after loading and also interaction with chitosan, the intensity of the peak is sharper and shifted by a few cm–1.The modeling and release profile of alginate and Alginate-chitosan hydrogels contains vitamin D are conducted in simulated gastric (SGF) and intestinal fluid (SIF), the highest release of Alginate microcapsules (93% of the initial amount of vitamin D3) is in SIF And with second coating reduced from 93 to 71%. Results showed that water absorption, development time, stability time were increased, whereas Degree of softening and Mixing tolerance index decreased by adding microcapsules to bread dough. The characteristics of bread were investigated after the addition of microcapsules. This addition caused a reduction in the specific volume and weight loss during baking of the bread. The result of texture profile analysis (TPA) showed that the addition of alginate microcapsules increased Hardness, Gumminess, and Chewiness of the bread. The image analysis indicated that fortification bread with alginate microcapsules caused the increase of the density and decrease of the porosity. Color measurement of bread showed that the crumb and crust of bread become brighter with adding alginate microcapsules comparing to control bread. Overall acceptability of functional bread produced was lower. The vitamin D3 loss during baking and storage of fortified bread with alginate-chitosan showed less than the control samples. So alginate-chitosan suitable coating for encapsulation of vitamin D.
غذاهای فراسودمند غذاهایی هستند که علاوه بر تأمین نیازهای معمولی بدن، باعث کاهش ابتلا به بیماری و بهبود در سلامت مصرف کننده می شود. ویتامین D یکی از مواد مغذی که در چند دهه اخیر کمبود آن بهطور واضح در اکثر کشورهای دنیا ازجمله کشور ایران شناخته شده است. ویتامین D به گروهی از ترکیبات استروئیدی با فعالیت ضد نرمی استخوان اطلاق میگردد. مهمترین شکلهای طبیعی این ویتامین، ویتامین 3D (کوله کالسیفرول) و ویتامین 2D (ارگو کالسیفرول) است. مصرف روزانه ویتامین D، 400 واحد بین المللی گزارش شده است. نقش اصلی این ویتامین در بدن، استخوانسازی با کمک به جذب کلسیم و فسفر در بدن میباشد و از بروز بسیاری بیماریها مانند راشیتیسم، نرمی استخوانی، پوکی استخوان یا استئوپوروز، بیماری MS و غیره جلوگیری میکند. ویتامین 3D بهطور طبیعی با تابش اشعه ماوراءبنفش به استرولهای پیش ساز ویتامین D در پوست به دست میآید؛ اما محدودیتهای مختلف باعث کمبود این ویتامین در بدن افراد شده است. یکی از راهکارهای جبران این کمبود، افزودن این ویتامین به مواد غذایی است. این در صورتی است که ویتامین 3D، حساس به نور، دماهای بالا، اکسیژن و محیط اسیدی میباشد. ریزپوشینهدار کردن، یک استراتژی جهت افزایش تأثیر و کاربرد انواع زیادی از ترکیبات فراسودمندی طبیعی و استفاده از سیستمهای رهایش است. در بین مواد غذایی مختلف، نان به دلیل استفاده عموم مردم و قیمت پایین حامل مناسبی برای ویتامین 3D است. در این تحقیق نان فراسودمند توسط ریزپوشینههای ویتامین 3D تولید شد. در ابتدا از آلژینات بهعنوان پوشش اولیه ویتامین 3D استفاده شد. برای بهینهسازی بیشترین راندمان ریزپوشینهدار کردن و ظرفیت بارگیری، از طرح سطح پاسخ (RSM) در سه سطح درصد آلژینات، نسبت ویتامین به آلژینات و زمان فراصوت برای بهینهسازی بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که با 23/0 درصد آلژینات، نسبت 2:1 ویتامین به درصد آلژینات و 7/13 دقیقه زمان فراصوت، بالاترین درصد راندمان ریزپوشینهدار کردن (86/92 درصد) و ظرفیت بارگیری (1/30 درصد) را خواهیم داشت. بعد از بهینهسازی، از کیتوزان بهعنوان پوشش ثانویه استفاده شد. خصوصیات ظاهری ریزپوشینهها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی گردید. طیفهای نورسنجی مادون قرمز (FTIR) حاصل از ریزپوشینه های ویتامین 3D نشان داد که در پیک cm -1 1453 آلژینات خالص کمی جابهجا و شدت آن نیز بیشتر شده است. آزادسازی و مدلسازی هیدروژل آلژینات و آلژینات-کیتوزان حاوی ویتامین 3D در سیال شبیهسازیشده معده و روده صورت گرفت و بیشترین میزان آزادسازی ریزپوشینه های آلژینات در شرایط روده مشاهده شد و با پوشش دوم توسط کیتوزان این مقدار از 93 درصد به 71 درصد کاهش یافت. نتایج نشان داد که افزودن ریزپوشینهها به نان، باعث افزایش میزان جذب آب، زمان گسترش خمیر و مقاومت خمیر در برابر مخلوط کردن میشود درحالیکه درجه نرم شدن و تحمل مخلوط کردن کاهش مییابد. علاوه بر این حجم ویژه و کاهش وزن نان طی پخت نیز کاهش مییابد. در ارزیابی نان، سفتی، صمغی بودن و قابلیت جوندگی در طول نگهداری در دو روز نسبت به نمونه شاهد افزایش و خاصیت فنری و خاصیت انسجام کاهش بیشتری نشان دادند. نتایج پردازش تصویر نشان داد که افزودن ریزپوشینهها بر تخلخل و اندازه حفرات بافت تأثیرگذار هستند و نان غنیشده با ریزپوشینهها دارای ساختار فشردهتری بود. همچنین ریزپوشینهها رنگ مغز و پوسته نان را روشنتر و پذیرش نان را کمتر میکند. در بررسی انجام شده بر میزان از بین رفتن طی زمان و پخت، نانهای غنیشده با ویتامین 3D بارگیری شده در آلژینات-کیتوزان نسبت به نمونه شاهد کاهش کمتری نشان دادند. بنابراین هیدروژل آلژینات-کیتوزان ماده مناسب برای ریزپوشینهدار کردن ویتامین 3D میباشد. کلمات کلیدی : غنیسازی مواد غذایی، ویتامین 3D، نان، ریزپوشینهدار کردن، ریزپوشینه های آلژینات-کیتوزان