بررسی تاثیر استفاده از امواج فراصوت بر تهیه و پایداری نانوامولسیون‌های روغن سیاه دانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ، دانشکده مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

2 دانشکده شیمی، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

3 عضو هیئت علمی سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران

4 گروه علوم و صنایع غذایی، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

روغن سیاه دانه دارای خواص شناخته شده آنتی اکسیدانی، آنتی میکروبی، ضد درد، ضد التهاب و ضد سرطان می‌باشد. به دلیل حلالیت پایین در آب و دسترسی زیستی پایین آن، به منظور استفاده از این روغن در صنایع غذایی و نوشیدنی، سامانه‌های انتقال بر پایه نانوامولسیون پیشنهاد مناسبی می‌باشند. در این پژوهش، نانوامولسیون‌های حاوی روغن سیاه دانه با به کار گیری سورفاکتانت‌های غیر یونی مختلف(توئین 80 و توئین 40)، نسبت‌های مختلف سورفاکتانت به امولسیون(SER) و زمان‌های مختلف سونیکاسیون(5، 10 و 15 دقیقه) به روش فراصوت تهیه و آزمون‌های تعیین اندازه و توزیع اندازه قطرات و کدورت انجام گرفت. تجزیه واریانس داده‌های پراکنش نور لیزر، کمترین اندازه ذرات را مربوط به نمونه‌های تهیه شده با غلظت 2 و 4 درصد سورفاکتانت توئین 40 در مدت زمان سونیکاسیون 15 دقیقه‌ایی نشان داد. تصاویر میکروسکوپی نیز تأییدی بر نتایج به دست آمده از اندازه گیری اندازة قطره‌ها توسط دستگاه اندازه گیری ذرات در مقیاس نانو (کمتر از 100 نانومتر) بود. اثر دمای نگهداری بر پایداری فیزیکی نانوامولسیون‌های بهینه نشان داد که این نانوامولسیون‌ها در دمای پایین به خوبی پایدار بودند اما در دمای بالا به دلیل افزایش اندازه قطرات (بالاتر از 400 نانومتر) دچار ناپایداری شدند. همچنین مطالعات اکسایشی نانوامولسیون‌های منتخب در طول 60 روز نگهداری نشان داد عدد پراکسید و اندیس آنیزیدین طی دوره نگهداری به میزان کمی افزایش یافته که نشان دهنده حضور ترکیبات آنتی اکسیدانی موثر در عسل و خود روغن سیاه دانه می باشد که مانع از اکسایش شدید روغن طی دوره نگهداری می‌شوند. در این پژوهش نمونه نانوامولسیونی حاوی سورفاکتانت توئین 40 با SER 4 در طول 60 روز درصد قدرت آنتی اکسیدانی بالایی را (15/0 ± 3/2) از خود نشان داد.

چکیده تصویری

بررسی تاثیر استفاده از امواج فراصوت بر تهیه و پایداری نانوامولسیون‌های روغن سیاه دانه

تازه های تحقیق

  • روش فراصوت قادر به تشکیل اندازه قطرات ریز (کمتر از 150 نانومتر) توسط سورفاکتانت توئین 40 بود.
  • نوع سورفاکتانت های غیر یونی استفاده شده در این مطالعه تاثیر قابل توجهی روی اندازه قطرات و توزیع اندازه آن­ها در سیستم­های نانوامولسیونی داشت
  • بالابودن قدرت آنتی اکسیدانی نمونه­های نانوامولسیونی بهینه در این پژوهش را می­توان به حضور ترکیباتی با خاصیت آنتی اکسیدانی در روغن سیاه دانه نسبت داد.
  • با افزایش غلظت سورفاکتانت، اندیس پراکسید روند کاهشی پیدا می­کند، که می­تواند مربوط به پوشش سطح ذرات چربی توسط سورفاکتانت­ها، افزایش ضخامت لایه سورفاکتانت و محافظت از تماس مستقیم با عوامل پرواکسیدانی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of ultrasonication on the stability and formation of nanoemulsions containing Nigella sativa L. seed oil

نویسندگان [English]

  • Masha Khorami 1
  • Mojtaba Nasr-Esfahani 2
  • Somayeh Rahimi 3
  • Aazam Aarabi 4
1 Ph.D. Student. Department of Food Science and Technology, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 Faculty of Chemistry, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
3 IROST
4 Department of Food Science and Technology, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
چکیده [English]

Nowadays,, owing to the increasing concern about the side effects of chemical drugs and the ineffectiveness of some of them in long term consumption, the use of natural compounds as an alternative or a complementary treatment has received increasing attention. Nigella sativa (black seed) is a common herbal medicine that renowned in traditional medicine because of its anti-cancer, antimicrobial, anti-inflammatory, and antioxidant activity. It has wide applications in Iran’s food and pharmaceutical industries. The seeds of this plant contain large amounts of essential fatty acids such as linolenic acid, antioxidants and vitamins However, hydrophobic essential oil of N. sativa with low bioavailability and sustainability properties is have not been fully usable. The nanoemulsion formulation methods are widely effective approach for increase performance of lipophilic compounds. The aim of this study was to develop black seed oil into nanoemulsions formulation via ultrasonication. Variance analysis of laser light scattering data showed the lowest particle size related to samples prepared with 2% and 4% concentration of Tween 40 surfactant during 15 minutes of sonication. The images of the electron microscopy also confirmed the results of measuring the size of droplets by particle size analyzer .The effect of storage temperature on the physical stability of optimum nanoemulsions showed that these nanoemulsions were completely stable at low temperature, but became unstable at high temperature due to the increase in droplet size. Furthermore, the oxidative studying (60 days) showed that the peroxide number and anisidine value increased slightly during the storage period, which indicates the presence of effective antioxidant compounds in honey and Nigella sativa L. seed oil (NSO), which prevents the oxidation of the oil. In this study, the nanoemulsion sample containing Tween 40 surfactant with SER 4% showed high antioxidant activity .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoemulsion
  • Nigella sativa L. seed oil
  • Tween
  • Sonication
  • Surfactant

مراجع

[1] Periasamy, V. S., Athinarayanan, J., & Alshatwi, A. (2016) . Anticancer activity of an ultrasonic nanoemulsion formulation of Nigella sativa L. essential oil on human breast cancer cells . Ultrason. Sonochem.,31,449-455. doi: 10.1016/j.ultsonch.2016.01.035
[2] Birhanu, K., Yohannes, P., Feyissa, T., & Mohammed, S.(2015). Molecular diversity study of black cumin (Nigella sativa  L.) from Ethiopia as revealed by inter simple sequence  repeat (ISSR) markers. Afr. J. Biotechnol., 14(18) 1543-1551. doi: 10.5897/AJB2015.14567
[3] Makouie, S., Alizadeh, M., Maleki, O., & Khosrowshahi, A. (2020). Investigation of physicochemical properties and oxidative stability of encapsulated Nigella sativa seed oil. Flavour Fragr. J., 36(2):233-42. doi: 10.1002/ffj.3638.
[4] Zarei, M., Fazlara, A., & Tulabifard, N. (2019). Effect of thermal treatment on physicochemical and antioxidant properties of honey. Heliyon., 5(6). doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e01894
[5] Razavi, R., Kenari, R. E., Farmani, J.,& Jahanshahi, M. (2020). Fabrication of zein/alginate delivery system for nanofood model based on pumpkin. Int. J. Biol. Macromol., 165:3123-3134. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.10.176
[6]Manickam, S., Sivakumar, K., & Pang. Ch. H. (2020). Investigations on the generation of oil-in-water (O/W) nanoemulsions through the combination of ultrasound and microchannel. Ultrason. Sonochem., 69. doi: 10.1016/j.ultsonch.2020.105258
[7].Najafi, N., Nemati, M., Mohammadi, S., Thani, A. and Kadkhodai, R. 2019. Evaluation of physical properties and stability of water nanoemulsion in oil containing saffron extract. Iranian Medicinal Plants Technology. 2(2), 12- 24.doi: 10.22092/MPT.2020.126339.1040 (In Persian)
[8] Komaiko, J. S., & McClements, D. J. (2016). Formation of food-grade nanoemulsions using  low-energy preparation methods: A review of available methods. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 15(2), 331-352. doi: 10.1111/1541-4337.12189
[9]Saberi, A, H., Fang,y., & McClements, D. J.(2013). Effect of glycerol on formation, stability, and properties of vitamin-E enriched nanoemulsions produced using spontaneous emulsification. J. Colloid Interface Sci., 411,105-13. doi: 10.1016/j.jcis.2013.08.041
[10] Branco, I. G., Rinaldi, C.,& Sen, K. (2020). Effect of sodium alginate and different types of oil on the physical properties of ultrasound-assisted nanoemulsions. Chem. Eng. Process., 153. doi: 10.1016/j.cep.2020.107942
[11] Zhang, J., & Reineccius, G. A. (2016). Factors controlling the turbidity of submicron emulsions stabilized by food biopolymers and natural surfactant. LWT - Food Science and Technology., 71, 162-168. doi: 10.1016/j.lwt.2016.03.035
[12] Sari, T. P., Mann, B., Kumar, R., Singh, R. R. B., Sharma, R., Bhardwaj, M., & Athira. (2015). Preparation and characterization of nanoemulsion encapsulating curcumin. Food Hydrocolloids., 43 , 540-546. doi:10.1016/j.foodhyd.2014.07.011
[13] Spizzirri, U.G., Caputo, P., Rossi, C.O., Crupi, P., Muraglia, M., Rago. V., Malivindi, R., Clodoveo, M.L., Restuccia, D.,& Aiello, F. (2020). A Tara Gum/Olive Mill Wastewaters Phytochemicals Conjugate as a New Ingredient for the Formulation of an Antioxidant-Enriched Pudding. Foods., 11(2),158. doi: 10.3390/foods11020158
[14] AOCS. (2017). Peroxide Value, Acetic Acid, Isooctane Method. In (Vol. Cd 8b-90, pp. 20). USA: The American Oil Chemists' Society
[15] Matthau S, B., & ÖzCaN, M. M. (2011). Fatty acids, tocopherol, and sterol contents of some Nigella species seed oil. Czech J. Food Sci., 29(2), 145-150. doi: 10.17221/206/2008-CJFS
[16] Gharby, S., Harhar, H., Guillaume, D., Roudani, A., Boulbaroud, S., Ibrahimi, M., Ahmad, M., Sultana, Sh., Hadda, T.B., Chafchaouni-Moussaoui, I., & Charrouf,Z. (2015). Chemical investigation of Nigella sativa L. seed oil produced in Morocco. J. Saudi Soc. Agric. Sci., 14 (2),172-177. doi:10.1016/j.jssas.2013.12.001
[17] Li, S., Zhang, B., Li, Ch., & Fu, X.(2020). Pickering emulsion gel stabilized by octenylsuccinate quinoa starch granule as lutein carrier: Role of the gel network. Food Chemistry., 305. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.125476
[18] Sondari, D., & Tursiloadi, S. (2018). The effect of surfactan on formulation and stability of nanoemulsion using extract of Centella Asiatica and Zingiber Officinale. In: Proceedings of the 3rd Int. Cong. of Green Chem.,  2049(1), 030014.doi:10.1063/1.5082515
[19] Mehmood, T., Ahmed, A., & Ahmed, Z. ( 2021). Food-Grade Nanoemulsions for the Effective Delivery of β-Carotene. Langmuir., 37(10),3086-3092. doi: 10.1021/acs.langmuir.0c03399
[20] Walker, R. M., Decker, E. A., & McClements, D. J. (2015). Physical and oxidative stability of fish oil nanoemulsions produced by spontaneous emulsification: Effect of surfactant concentration and particle size. J. Food Eng.,164,10-20. doi:10.1016/j.jfoodeng.2015.04.028
[21] Hassanzadeh, H., Alizadeh, M., Hassanzadeh, R., & Ganbarzadeh, B.(2022). Garlic essential oil-based nanoemulsion carrier: Release and stability kinetics of volatile components. Food Nutr Sci.,10(5),1613-1625. doi: 10.1002/fsn3.2784
[22] Lago, A. M. T., Neves, I.C.O., Oliviera, N.L., Botrel, D.A.,  Minim, L.A., Resende, J.V. (2019). Ultrasound-assisted oil-in-water nanoemulsion produced from Pereskia aculeata Miller mucilage. Ultrason Sonochem., 50, 339-353. doi: 10.1016/j.ultsonch.2018.09.036
[23] Jin, H., Wang, X., Chen, Z., Li, Y., Liu, Ch., & Xu, J. (2018).Fabrication of β-conglycinin-stabilized nanoemulsions via ultrasound process and influence of SDS and PEG 10000 co-emulsifiers on the physicochemical properties of nanoemulsions. Int. Food Res. J.,  106, 800-808. doi: 10.1016/j.foodres.2018.01.056
[24] Onsaard, E., Putthanimoon, J., Singthong, J., & Tammarutwasik, P.(2018). Oxidation stability of sesame oil encapsulated by spray drying. Int. Food Res. J., 25(2), 784-792.
[25] McClements, D. J. (2015). Food emulsions: principles, practices, and techniques.(3th ed). CRC press
[26]Ostertag, F., Weiss, J., & McClements, D. J.(2012).Low-energy formation of edible nanoemulsions: Factors influencing droplet size produced by emulsion phase inversion. J. Colloid Interface Sci., 388(1), 95-102. doi: 10.1016/j.jcis.2012.07.089.
[27] Guttoff, M., Saberi, A.M., & McClements, D. j. (2015). Formation of vitamin D nanoemulsion-based delivery systems by spontaneous emulsification:Factors affecting particle size and stability. Food Chem., 171,117-122. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.08.087
[28] Snoussi, A.,& Chouaibi, M. (2020). Microencapsulation of catechin using water-in-oil-in-water double emulsions (W1/OW2): Study of release kinetics, rheological and thermodynamical properties. J. Mol. Liq, 311,113304. doi:10.1016/j.molliq.2020.113304
[29] Smrity, S.Z., Saifuddin, A.,& Sultana, S.(2016). Stability Analysis of Formulated Emulsion Containing  Black Cumin (Nigella sativa) Oil. Am. J. Biomed. Sci., 4(3), 49-53. doi::10.11648/j.ajbls.20160403.15
[30] Alwadei, M., Kazi, M.,& Alanazi, F.K.(2019). Novel oral dosage regimen based on self-nanoemulsifying drug delivery systems for codelivery of phytochemicals – Curcumin and thymoquinone. Saudi J. Med. Pharm. Sci., 27(6) ,866-876. doi: 10.1016/j.jsps.2019.05.008
[31] Ozdemir, N., Kantekin-Erdogan, M. N., Tat, T., &  Tekin, A.(2018). Effect of Black Cumin Oil on the Oxidative Stability and Sensory Characteristics of Mayonnaise. Food Sci. Technol. Int., 55 (4),1562-1568. doi: 10.1007/s13197-018-3075-4
فناوری‌های جدید در صنعت غذا
دوره 11، شماره 2
بهمن 1402
صفحه 76-97

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری: 22 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 27 آبان 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار