تهیه میکروکپسول آلژینات حامل عصاره زعفران بارگذاری شده به روش اکستروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

زعفران یکی از مهم ترین و گران قیمت ترین ادویه های مورد مصرف در صنایع غذایی است که برای بهبود رنگ، عطر و طعم بسیاری از محصولات به کار می رود. معمولاً، بخش قابل توجهی از ترکیبات مؤثره زعفران (کروسین (رنگ)، سافرانال (عطر) و پیکروکروسین (طعم)) به دلیل فرار بودن و یا حساسیت نسبت به اکسایش، طی مدت زمان نگهداری از بین می روند. بدین منظور در پژوهش حاضر، ریزپوشانی عصاره آبی زعفران به روش اکستروژن و با کمک صمغ آلژینات (دیواره) در غلظت های 4 و 6 ٪، نمک کلرید کلسیم در غلظت های 5/0، 1 و 5/1 M و هم چنین نسبت حجمی آلژینات سدیم: کلرید کلسیم در مقادیر 1:1، 2:1 و 4:1 به منظور حفاظت از ترکیبات مؤثره زعفران انجام شد. در ادامه مقدار ترکیبات مؤثره زعفران، راندمان ریزپوشانی، اندازه ذرات، سفتی بافت و هم چنین ساختار میکروسکوپی ریزپوشینه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که اثر تمامی متغیر های مستقل بر متغیرهای مورد بررسی در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار بوده (05/0>P) و بالاترین میزان راندمان ریزپوشانی برابر با 80/99% (برای کروسین در روز صفر) در ریزپوشینه های تهیه شده با کمترین غلظت کلرید کلسیم و کمترین نسبت حجمی آلژینات سدیم:کلرید کلسیم بدست آمد. تمامی ریزپوشینه ها دارای شکل نسبتا کروی و سطحی صاف بوده و میانگین اندازه ذرات آن ها در محدوده 01/0±29/0 تا 01/0±11/0 mm قرار داشت. ارزیابی سفتی بافت نیز نشان داد که غلظت بالاتر آلژینات سدیم (6٪) می تواند استحکام دیواره ریزپوشینه را افزایش دهد (2/1 N). بدین ترتیب ریزپوشینه تهیه شده با آلژینات سدیم با غلظت 6٪، کلرید کلسیم با غلظت 5/0 M و نسبت حجمی آلژینات سدیم:کلرید کلسیم 1:1، به عنوان تیمار برتر شناخته شد.

چکیده تصویری

تهیه میکروکپسول آلژینات حامل عصاره زعفران بارگذاری شده به روش اکستروژن

تازه های تحقیق

  • این مطالعه با هدف کپسوله کردن اجزای فعال عصاره زعفران در دانه های ژل آلژینات به منظور افزایش ماندگاری، تسهیل نگهداری و بهبود کیفیت انجام شد. این تکنیک نیازی به دمای بالا یا استفاده از حلال های آلی ندارد. دانه های آلژینات بارگذاری شده حاوی عوامل فعال را می توان برای آزادسازی کنترل شده هسته استفاده کرد.
  • روش اکستروژن در حال حاضر برای کپسوله کردن بسیاری از عوامل فعال ترکیبات طبیعی استفاده می شودولی تاکنون، گزارشی در مورد عصاره زعفران وجود ندارد.
  • نتایج این کار روش اکستروژن را به عنوان روشی کاربردی برای افزایش ماندگاری زعفران به عنوان گران ترین ادویه دنیا پیشنهاد می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Fabrication of alginate microcapsules carrying saffron extract-loaded by extrusion method

نویسندگان [English]

  • Somayeh Rahimi 1
  • Negin Movahedipour 2
1 IROST
2 MSc Graduate, Department of Food Science & Technology, Shahr-e-Qhods Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Saffron is one of the most valuable and expensive spices used to improve the color and flavor of many products in the food industry. A considerable portion of the active components of saffron (crocin (color), safranal (aroma), and picrocrocin (taste)) is destroyed during storage due to their volatility or sensitivity to environmental conditions. This research encapsulated saffron aqueous extract via the extrusion method with alginate gum (wall material) at 4 and 6% (w/w), calcium chloride at 0.5, 1, and 1.5 M, and sodium alginate:calcium chloride ratios of 1:1, 1:2, and 1:4 (v/v) was studied. Then the encapsulation efficiency of saffron’s active components, bead size, and stiffness were measured, and ESM images were taken. Results showed that the effect of all independent variables was significant (p<0.05), and the highest encapsulation efficiency of 99.80±0.14% (for crocin at day 0) was obtained in gel beads prepared with the lowest concentration of salt to volume ratio. All beads were spherically shaped with a smooth surface and had aa mean size of about 0.11±0.01 to 0.29±0.01 mm. The result of stiffness showed that higher concentrations of sodium alginate (6%) increased the strength of the bead (1.2 N). Therefore, samples prepared with 6% w/w sodium alginate, 0.5 M calcium chloride, and a 1:1 volume ratio of outer phase were recognized as the best ones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Saffron
  • Encapsulation
  • Extrusion
  • Alginate bead

مراجع

  1. Garavand,, Rahaee, S., Vahedikia, N., & Jafari, S.M. (2019). Different techniques for extraction and micro/nanoencapsulation of saffron bioactive ingredients. Trends Food Sci Technol., 89, 26–44. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.05.005
  2. Jafari, S.M., Bahrami, I., Dehnad, D., & Shahidi, S.A. (2018). The influence of nanocellulose coating on saffron quality during storage. Carbohyd Polym., 181, 536–542. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.12.008
  3. Chranioti, C., Nikoloudaki, A., & Tzia, C. (2015). Saffron and beetroot extracts encapsulated in maltodextrin, gum Arabic, modified starch and chitosan: Incorporation in a chewing gum system. Crabohyd Polym., 127, 252–263. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.03.049
  4. Moghaddam, A. D., Garavand, F., Razavi, S. H., & Talatappe, H. D. (2018). Production of saffron-based probiotic beverage by lactic acid bacteria. J Food Meas Charact., 12 (4), 2708–2717. https://doi.org/10.1007/s11694-018-9888-z
  5. Hashemi, M., & Hosseinzadeh, H. (2019). A comprehensive review on biological activities and toxicology of crocetin. Food Chem Toxicol., 130, 44–60. https://doi.org/10.1016/j.fct.2019.05.017
  6. Faridi Esfanjani, A, jafari, S.M, Assadpoor, E, & Mohammadi, A. (2015). Nano-encapsulation of saffron extract through double-layered multiple emulsions of pectin and whey protein concentrate. J Food Eng., 165, 149–155. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.06.022            
  7. Hadavi, R., Jafari, S.M., & Katouzian, I. (2020). Nanoliposomal encapsulation of saffron bioactive compounds; characterization and optimization. Int J Biol Macromol, 164, 4046–4053. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.028
  8. Rajabi, H., Ghorbani,, Jafari, S.M., Sadeghi Mahoonak, A., & Rajabzadeh, G. (2015). Retention of saffron bioactive components by spray drying encapsulation using maltodextrin, gum Arabic and gelatin as wall materials. Food Hydrocolloid., 51, 327–337. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.05.033
  9. Abbasi, S. & Rahimi, S. (2008). Microwave‐assisted encapsulation of citric acid using hydrocolloids. Int J Food Sci Tech., 43 (7), 1226– https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2007.01595.x
  10. Chan E. (2011). Preparation of Ca-alginate beads containing high oil content: Influence of process variables on encapsulation efficiency and bead properties. Carbohyd Polym., 84, 1267– https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.01.015
  11. Wandrey, C., Bartkowiak, A., & Harding, S.E. (2010). Materials for Encapsulation. In: Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing, N.J. Zuidam and V.A. Nedovic (eds.), Springer, 31–100.
  12. Vreeker, R., Li, L., Fang, Y., Appelqvist, I., & Mendes, E. (2008). Drying and Rehydration of Calcium Alginate Gels. Food Biophys, 3, 361–369. https://doi.org/10.1007/s11483-008-9087-2
  13. Chávarri, M., Maraňón, I., Ares, R., Ibáňez, F. C., Marzo, F., & Villarán, M. C. (2010). Microencapsulation of a probiotic and prebiotic in alginate-chitosan capsules improves survival in simulated gastro-intestinal conditions. Int J Food Microbiol., 142 (1-2), 185– https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.06.022
  14. Lević, S., Lijaković, I.P., Đorđević, V., Rac, V., Rakić, V., Knudsen, T., Š., Pavlović., V., Bugarski, B., & Nedović ., V. (2015). Characterization of sodium alginate/d-limonene emulsions and respective calcium alginate/d-limonene beads produced by electrostatic extrusion. Food Hydrocolloid., 45, 111– https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.10.001
  15. Zhang, Z., Zhang, R., Zou, L., & McClements, D. J. (2016a). Protein encapsulation in alginate hydrogel beads: Effect of pH on microgel stability, protein retention and protein release. Food Hydrocolloid., 58, 308– https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.03.015
  16. Zhang, Z., Zhang, R., & McClements, D. J. (2016b). Encapsulation of β-carotene in alginate-based hydrogel beads: Impact on physicochemical stability and bioaccessibility. Food Hydrocolloid., 61, 1– https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.04.036
  17. Li, J., Kim, S.Y., Chen, X., & Park, H.J. (2016). Calcium-alginate beads loaded with gallic acid: Preparation and characterization. LWT-Food Sci Technol., 68, 667– https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.01.012
  18. Bokkhim, H., Bansal, N., Grøndahl , L., & Bhandari , B. (2016). Characterization of alginate–lactoferrin beads prepared by extrusion gelation method. Food Hydrocolloid., 53, 270– https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.12.002
  19. Calvo, T.R.A., Busch, V.M., & Santagapita, P.R. (2017). Stability and release of an encapsulated solvent-free lycopene extract in alginate-based beads. LWT-Food Sci Technol., 77: 406– https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.11.074
  20. Chan, E.S., Yim, Z.H., Phan, S.H., Mansa, R.F., & Ravindra, P. (2010). Encapsulation of herbal aqueous extract through absorption with ca-alginate hydrogel beads. Food Bioprod Process., 88, 195–201. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2009.09.005
  21. Laos, K., Lõugas, T., Mändmets, A., & Vokk, R. (2007). Encapsulation of β-carotene from sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides) Juice in furcellaran beads. Innov Food Scie Emerg., 8, 395–398. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2007.03.013
  22. Nehvi, F.A., Dhar, J.K., Sheikh, S.S., Iqbal, A.M., & John, A.A. (2018). Conventional postharvest practices and their impact on saffron quality ‒ a study. Acta Hortic., 139– https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2018.1200.23
  23. Sharayei, P., Eynafshar, S., Kamali, A., & Niazmand, R. (2014). Effect of Type and Concentration of Wall Material on Microencapsulated Saffron Color Compounds by Freeze Drying. Journal of Agricultural Engineering Research, 15 (1): 25–38 [in Persian]. https://doi.org/10.22092/aridse.2014.102059
  24. Kamali, A., Sharayei, P., Niazmand, R., & Eynafshar, S. (2013). Effect of different concentration of maltodextrin and polyvinylpyrrolidone on stability of saffron’s effective compounds microencapsulated by spray drying. Research and Innovation in Food Science and Technology, 1 (4): 241–254 [in Persian]. https://doi.org/22101/JRIFST.2013.03.15.142
فناوری‌های جدید در صنعت غذا
دوره 12، شماره 3
اردیبهشت 1404
صفحه 263-271

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری: 09 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش: 21 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار