بهینه‌سازی فرآیند تولید امولسیون‌های لیکوپن در صمغ عربی و مالتودکسترین با استفاده از روش سطح پاسخ

سابقه و هدف: لیکوپن رنگدانه ‌کاروتنوئیدی با تاثیرات مثبت بر سلامتی انسان است و تحقیقات حاکی از آن بوده‌اند که در پیشگیری برخی بیماری‌ها مانند سرطان می‌تواند مثمر ثمر باشد. با این حال، به دلیل وجود چندین پیوند دوگانه در ساختارش، بسیار حساس به شرایط محیطی است. تخریب سریع آن در در طی فرآیند، یکی از موانع استفاده از این ترکیب مفید در صنایع غذایی بوده است. یکی از روش‌های کنترل تخریب آن، ریزپوشانی و احاطه کردن توسط مواد بیوپلیمری درون میکروکپسول‌هاست. از آنجا که لیکوپن ترکیبی غیرقطبی است، گام اول در این راستا، تولید امولسیون‌هایی با حداکثر پایداری است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از بیوپلیمر صمغ عربی (ag) به همراه مالتودکسترین به عنوان مواد جامد با قابلیت انحلال در آب، استفاده شد تا همراه با لیکوپن وارد فرآیند امولسیون سازی گردند. بدین منظور، ابتدا لیکوپن در روغن حل شد تا ماده روغنی لیکوپن 5% تولید شود. سپس صمغ عربی و مالتودکسترین بطور جداگانه در آب مقطر حل شدند و یک شب ماندند تا از انحلال کامل آن‌ها اطمینان حاصل شود. سپس مواد آماده شده وارد فرآیند امولسیون‌سازی شدند. برای تولید امولسیون‌ها، دور هموژنایزر، مقدار مواد جامد و لیکوپن به‌عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شده و با استفاده از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی، نتایج بهینه‌سازی شدند. همچنین مقدار آلفا بر اساس انتخاب گزینه وجهه مرکزی، معادل یک گرفته شد. به منظور انجان فرآیند بهینه سازی، از نرم افزار دیزاین اکسپرت نسخه 6.0.2 استفاده شد. بر اساس چیدمان طرح روش سطح پاسخ، اثر سه متغیر مستقل شامل سرعت دور هموژنایزر (14000-18000 دور در دقیقه)، مقدار ماده جامد (صمغ عربی+ مالتودکسترین، 30-40% وزنی/وزنی) و مقدار لیکوپن (10-20% وزنی/وزنی) بر سه متغیر وابسته شامل اندازه قطرات امولسیون، اندیس کرمی شدن وویسکوزیته به عنوان پاسخ‌ها، مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: بر اساس نتایج بدست آمده، تاثیر افزایش دور هموژنایزر، مقدار مواد جامد و لیکوپن بر هر سه متغیر وابسته، معنی دار بود (0.05>p). بدین ترتیب که با افزایش دور هموژنایزر، اندازه قطرات، اندیس کرمی شدن کاهش یافتند اما ویسکوزیته تا حدودی افزایش یافت. با افزایش مقدار مواد جامد در سیستم، ویسکوزیته افزایش یافت اما اندیس کرمی شدن و اندازه قطرات کاهش یافتند. از طرفی دیگر، با افزایش مقدار لیکوپن، ویسکوزیته، اندازه قطرات و اندیس کرمی شدن افزایش یافتند. در پایان، با اعمال فرآیندهای بهینه‌سازی، بهترین شرایط برای تولید پایدارترین امولسیون عبارت بود از 37.02% مواد جامد، 19.52% لیکوپن و سرعت 18000 دور در دقیقه برای هموژنایزر. استنتاج: با توجه به نتایج به‌دست آمده، برای اینکه بتوانیم به پایداری مطلوب در امولسیون‌های لیکوپن برسیم، لازم است دور هموژنایزر و مقدار مواد جامد را افزایش دهیم اما این عمل نباید منجر به افزایش بیش از حد ویسکوزیته و یا احتمال برخورد مجدد قطرات فاز گسسته و نهایتا ناپایداری کل سیستم گردد.