تولید نانوالیاف کامپوزیت پروتئین گاودانه –کیتوزان به روش الکتروریسی به منظور ریزپوشینه کردن اسانس نعناع

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

یکی از مشکلات عمده در زمینه تولید نانو الیاف خالص از کیتوزان ویسکوزیته‌ی بالای آن است که یکی از روش‌های غلبه بر این مشکل مخلوط کردن آن با پلیمرهای طبیعی دیگر مانند پروتئین ها است. گاودانه منبعی ارزان از پروتئین و انرژی است. هدف از این تحقیق تولید نانو الیاف ترکیبی از کیتوزان و پروتئین گاودانه به روش الکتروریسی می‌باشد. لذا نانوالیاف کمپلکس کیتوزان-پروتئین به روش الکتروریسی با ولتاژ 20 کیلو ولت و فاصله سوزن تا صفحه جمع کننده 15 سانتی متر و نرخ تغذیه 3/0 میلی لیتر بر ساعت تهیه شد. نانو الیاف تهیه شده تحت بررسی شکل الیاف، طیف مادون قرمز تبدیل فوریه و پراش پرتو ایکس قرارگرفت. نانوالیاف حاصل میانگین قطر 100 تا 250 نانومتر داشتند. نتایج بدست آمده از پراش پرتو ایکس نشان داد ساختارکریستالی بعد از تولید نانوالیاف کاهش پیدا کرده است. در ادامه امکان ریزپوشینه دار کردن اسانس نعناع در نانو الیاف کیتوزان-پروتئین بررسی شد. برای این منظور 20 درصد اسانس نعناع به محلول کمپلکس پروتئین-کیتوزان اضافه شده و همانند قبل الکتروریسی برای تولید نانوالیاف انجام شد. بررسی شکل الیاف، طیف مادون قرمز، پراش پرتو ایکس، رهایش اسانس و پایداری اسانس طی انبارداری بر روی نانوالیاف حاوی اسانس انجام شد. نتایج FTIR حضور اسانس نعناع در نانوالیاف تهیه شده را تایید کرد. راندمان ریزپوشینه دار کردن اسانس نعناع 71 درصد بود. ریزپوشانی کردن اسانس نعناع در نانوالیاف کیتوزان-پروتئین زمان ماندگاری اسانس را از 4 روز به 16 روز افزایش داد. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق می‌توان از نانو الیاف حاصل از کیتوزان و پروتئین گاودانه طی فرآیند الکتروریسی به عنوان بستری مناسب برای ریز پوشینه دار کردن ترکیبات آب گریز مانند اسانس نعناع استفاده کرد.

چکیده تصویری

تولید نانوالیاف کامپوزیت پروتئین گاودانه –کیتوزان به روش الکتروریسی به منظور ریزپوشینه کردن اسانس نعناع

تازه های تحقیق

  • نانوالیاف کمپلکس کیتوزان-پروتئین به روش الکتروریسی در شرایط بهینه تهیه شد.
  • نانوالیاف تهیه شده به‌عنوان پوشش برای ریزپوشانی اسانس نعناع مورد استفاده قرار گرفت.
  • ریزپوشانی کردن اسانس نعناع در نانوالیاف کیتوزان-پروتئین زمان ماندگاری اسانس را از 4 به 16 روز افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Preparation and Evaluation of Bitter Vetch Protein /Chitosan Composite Nanofibers by Electrospinning and its Use to Encapsulate Peppermint Essential Oil

نویسندگان [English]

  • Nushin Afshar 1
  • Hajar Shekarchizadeh 2
  • Mahdi Kadivar 3
  • Milad Fathi 2
1 MSc student, Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Professor, Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The high viscosity of pure chitosan solution, limits the production of pure chitosan nanofibers. One approach to overcome this limitation is to mix some other natural biopolymers including proteins with chitosan solution. Visia ervili is a natural protein with low cost and high content of energy. The aim of this study was to produce chitosan visia ervili nanofibers via electrospinning. Firstly, chitosan/visia ervili solutions were prepared in trifluroacetic acid solvent. Secondly, nanofibers were produced at the voltage 20 kV and tip to collector distance of 15 cm. Then the fiber morphology, FTIR, and XRD patterns were investigated. According to the result, nanofibers had diameter average of 100 to 250 nanometers. Crystalline structure was decreased after production of nanofiber. In the next step, mint essential oil was encapsulated within chitosan/ visia ervili nanofibers. Finally, according to the results, the ratio of 20% was selected as the best ratio and the morphology, FTIR, XRD of the nanofibers investigated. Also, the release and storage stability of essential oil were examined. FTIR results confirmed the presence of peppermint essential oil in the prepared nanofibers. The encapsulation efficiency of the peppermint essential oil was 71%. Encapsulation of peppermint essential oil in chitosan-protein nanofibers increased the essential oil shelf life from 4 days to 16 days. According to the findings, hydrophobic bioactives such as mint essential oil could be encapsulated within chitosan/visia ervili electrospun nanofibers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanocomposite
  • Bitter vetch
  • Chitosan
  • Electrospinning
  • Nanofibers
  • peppermint essential oil
[1] Lagaron, J.M., Lopez-Rubio, A. (2011). Nanotechnology for bioplastics: opportunities, challenges and strategies. Trends Food Sci. Tech., 22, 611-617.

[2] Megelski, S., Stephens, J.S., Chase, D.B. (2002). Micro- and nanostructured surface morphology on electrospun polymer fibers. Macro., 35, 4856-8466.

[3] دادگر، م. و مراتی، ع.ا. (1387). مقدمه‌ای بر الکتروریسی و نانوالیاف. انتشارات جهاد دانشگاهی.173-219.

[4]Ma, W., Tang, C.H., Xiao, Q.Y. (2013). Fabrication and characterization of kidney bean protein isolate-chitosan composite films at acidic ph. J. Food Hedro., 31, 237-247.

[5]Chen, Z.G., Wang, P.W., Wei, B., Mo, X.M., Cui, F.Z. (2010). Electrospun collagen-chitosan nanofibr A biomimetic extracellular matrix for endothelial cell and smooth muscell cell. Acta Biomarerialia., 6, 372-382.

 [6]Chen, Q., Wang. S .(2009). Poly (vinyl alcohol) nanocomposites based on cellulose/starech by electrospinning. J. Food Eng., 40, 218-226.

 [7] Wengsasulak, S.W., Pathumban, S. (2014). Effect of entrapped alfa-tocopherol on mucoadhesivity and evaluation of the release degradation and swelling characteristics of zein-chitosan composite electrospuun fibers. J. Food Eng., 120, 110-117.

[8] Geng, X., Kwon, O.H., Jang, J. (2005). Electrospinning of chitosan dissolved in concentrated acetic acid solution. Biomat., 26, 5427-5432.

[9] Kriegel, Ch., Arrechi, A., kit, K., Mcclements, D.J. (2012). A review on fabrication, functionalization and application of electrospinning biopolymer nanofibers. Food. Sci., 48,775-797.

[10] Huang, Z.M., Zhang, Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. (2003). A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Compos. Sci. Technol., 63, 2223-2253.

[11] Aceituno-Medina, M., Sandra, M., Beatriz, A. Rodriguez, J. Ampara, L.R. (2015). Improved antioxidant capacity of quercetin and ferulic acid during in-vitro digestion through encapsulation within food-grade electrospun fibers. J. Func Food., 12, 332-341.

[12] Li , Y., Yokoyama, L.A.W., Shoemaker, C.F., Wei, D., Ma, J., Zhong, F. (2013). Properties of chitosan-microencapsulated orange oil prepared by spray-drying and its stability to detergent. J. Agric. Food chem., 61, 3311-3319.

[13] Meng., J.Q., Yang-fang, Q., Yu ping, Z., Wei, J. (2015). Thermal behavior of electrospun gelatin and chitosan complex. J. Therm. Sci., 19, 1323-1326.

 [14] Kaya, F., Tamer, U. (2012). Encapsulation vanillin/cyclodextrin inclusion complex in electrospun polyvinyl alcohl nanoweb: prolonged shelf-life and high temperature. J. Food Chem., 133, 641-649.

[15] Paula,, H.C.B., Sombra, F.M. , M., Cavalcante, R.F., Abreu, O.M.S., Paula, R.C.M. (2011) Preparetion and characterization of chitosan/cashew gum beads loaded whit lippid sidoides essential oil. Mater. Sci., 31,173-178.