فناوری‌های جدید در صنعت غذا

فناوری‌های جدید در صنعت غذا

نانوامولسیون خوراکی زعفران با اندازه ذرات فوق‌ریز: بهینه‌سازی فرآیند و فرمولاسیون برای دستیابی به حداکثر شفافیت و پایداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه صنایع شیمیایی آلی و دارویی، پژوهشکده فناوری های شیمیایی، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران
2 سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، تهران
چکیده
هدف از این پژوهش، طراحی، فرمولاسیون و بهینه‌سازی نانوامولسیون خوراکی اسانس زعفران بر پایه آب بود. برای شناسایی ترکیب بهینه امولسیفایر و کمک‌امولسیفایر، تأثیر طیف گسترده‌ای از امولسیفایرها (تویین ۸۰، صمغ عربی، لسیتین، پروتئین آب پنیر، نشاسته اصلاح‌شده، Brij35 و اسپان ۲۰) و کمک‌امولسیفایرها (پروپیلن گلیکول، گلیسیرین و اتانول) بر پایداری و شفافیت ارزیابی شد. نتایج نشان داد که ترکیب تویین ۸۰ و پروپیلن گلیکول کارآمدترین سیستم است. در مرحله بعد، با روش سطح پاسخ، تأثیر غلظت تویین ۸۰، پروپیلن گلیکول، اسانس زعفران، توان و زمان اولتراسوند بر پاسخ‌های اندازه ذرات، پتانسیل زتا، شفافیت و پایداری بررسی گردید. فرمولاسیون بهینه شامل ۱۰ درصد تویین ۸۰، ۹ درصد پروپیلن گلیکول و ۳.۵ درصد اسانس زعفران با توان ۳۶۰ وات و زمان ۱۵۰ ثانیه بود. نانوامولسیون بهینه دارای میانگین اندازه ذرات ۱۴.۷ نانومتر، پتانسیل زتای ۴۵.۱۸- میلی‌ولت، شفافیت ۹۳.۱ درصد و پایداری ۱۰۰ درصد بود. آزمون‌های پایداری شتاب‌یافته (۴ هفته در ۴۵ درجه سانتی‌گراد و پاستوریزاسیون در ۷۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ۱۵ دقیقه) پایداری مطلوب را نشان داد. آنالیز GC-MS حضور ۲۹.۵۲ درصد سافرانال را تأیید کرد. ارزیابی حسی نشان داد نانوامولسیون در مقایسه با اسانس غیرامولسیونی برتری معناداری در مطلوبیت بو، طعم و پذیرش کلی دارد. همچنین نانوامولسیون در برابر انجماد (۱۸- درجه سانتی‌گراد)، pH (۲ و ۹) و الکترولیت (NaCl ۲۰۰ میلی‌مولار) پایداری کامل نشان داد. این پژوهش نشان داد با بهینه‌سازی سیستماتیک می‌توان نانوامولسیونی با ریزترین قطرات، شفافیت استثنایی و پایداری برتر تولید کرد که قابلیت کاربرد گسترده در صنایع غذایی به ویژه نوشیدنی‌های شفاف را دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Food-Grade Saffron Nanoemulsion with Ultrafine Particles: Process and Formulation Optimization for Maximum Transparency and Stability

نویسندگان English

Fariborz Mansouri 1
Akbar Mohammadi Zardkhoshoui 2
1 IROST
2 Iranian Research Organization for Science and Technology
چکیده English

The aim of this study was to design, formulate, and optimize a food-grade water-based saffron essential oil nanoemulsion for application in beverages and aqueous food products. To identify the optimal emulsifier and co-emulsifier combination, the effects of various emulsifiers (Tween 80, gum arabic, lecithin, whey protein, modified starch, Brij35, and Span 20) and co-emulsifiers (propylene glycol, glycerin, and ethanol) on initial stability and transparency were evaluated. The results showed that the combination of Tween 80 and propylene glycol was the most efficient emulsifying system. Subsequently, using response surface methodology with a central composite design, the effects of five independent factors (Tween 80 concentration, propylene glycol concentration, saffron essential oil concentration, ultrasonication power, and time) on droplet size, zeta potential, transparency, and initial stability were investigated. The optimal formulation consisted of 10% Tween 80, 9% propylene glycol, and 3.5% saffron essential oil, produced under ultrasonication conditions of 360 W power for 150 s. The optimized nanoemulsion exhibited a mean droplet size of 14.7 nm, zeta potential of -45.18 mV, transparency of 93.1%, and initial stability of 100%. Accelerated stability tests (4 weeks at 45°C and pasteurization at 75°C for 15 min) demonstrated excellent physical and optical stability. GC-MS analysis confirmed the presence of 29.52% safranal in the final nanoemulsion. Sensory evaluation using the Hedonic scale revealed that the nanoemulsion had significantly superior odor, taste, and overall acceptability compared to non-emulsified saffron essential oil. Furthermore, the nanoemulsion maintained complete physical stability under freeze-thaw cycles (-18°C), extreme pH conditions (2 and 9), and in the presence of electrolyte (200 mM NaCl). This study demonstrated that systematic optimization of formulation and process parameters can produce a saffron nanoemulsion with ultrafine droplets, exceptional transparency, and superior physicochemical and sensory stability, offering great potential for widespread application in the food industry, particularly in clear beverage production.

کلیدواژه‌ها English

Nanoemulsion
Saffron
Ultrasonication
Optimization
Stability
Sensory Evaluation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 07 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 09 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 20 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 20 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 20 تیر 1405