تولید امولسیون پیکرینگ پایدار با استفاده از ذرات هیبریدی متشکل از پلیمرهای زیستی

سابقه و هدف: امروزه از پیکرینگ امولسیون‌ها، به عنوان پایدارترین شکل امولسیون، به طور گسترده در محصولات مختلف غذایی، دارویی و بهداشتی استفاده می‌شود. به‌کارگیری پلیمرهای زیستی نظیر پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها به عنوان عوامل پایدارکننده و یا تغلیظ کننده در فرمولاسیون این نوع امولسیون‌ها، به دلیل ویژگی‌های عملکردی مناسب، آماده‌سازی آسان، ارزش تغذیه‌ای، زیست تخریب‌پذیری و زیست سازگاری، موجب افزایش گرایش محققین به طراحی انواع هیبریدی پیکرینگ پایدارکننده‌ها با خصوصیات عملکردی بهبودیافته گردید. از این‌رو در پژوهش حاضر نانوذرات کنژوگه کازئینات سدیم – پلی‌ساکاریدهای محلول سویا تولید و قابلیت پایدارکنندگی آن مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: ابتدا کنژوگه کازئینات سدیم – پلی‌ساکارید سویا (nacs/ssps) با نسبت پروتئین به پلی‌ساکارید 9 به 1 از طریق واکنش میلارد و به روش خشک در شرایط بهینه (دمای 60 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 75%) تولید و پس از تایید تشکیل پیوندهای کوالانسی با اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز تبدیل فوریه، قابلیت آن در ایجاد امولسیون روغن در آب پایدار بررسی و با بیوپلیمرهای سازنده آن مقایسه شد. سپس به‌منظور تولید نانوذرات کنژوگه nacs/ssps (پیکرینگ پایدارکننده) از روش فراصوت (توان 400 وات مدت زمان 28 دقیقه) استفاده و دو فاکتور مهم اندازه نانوذرات و قابلیت مرطوب شوندگی آن‌ها اندازه‌گیری شد. در پایان، قابلیت تولید پیکرینگ امولسیون با استفاده از نانوذرات کنژوگه بررسی و پایداری امولسیون حاصل با امولسیون پایدار شده توسط کنژوگه مقایسه شد. یافته‌ها: تشکیل پیوند کووالانسی بین کازئینات و پلی‌ساکاریدهای محلول سویا و تغییرات ساختاری طی فرایند کنژوگه شدن با نتایج اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز تبدیل فوریه تایید شد. پایداری امولسیون‌ها با استفاده از ترکیبات کنژوگه nacs/ssps در مقایسه با هر یک از بیوپلیمرهای تشکیل دهنده، با کاهش ناپایداری فیزیکی خامه‌ای شدن افزایش یافت. ضمن اینکه نتایج بدست آمده از گرماسنج روبشی افتراقی نشان داد که فرایند کنژوگه شدن موجب افزایش پایداری حرارتی پروتئین نیز شده است. نتایج پراکنش نور پویا (dls) نشان‌دهنده کاهش اندازه ذرات کنژوگه با اعمال تیمار فراصوت بوده که این کاهش اندازه برای تولید پیکرینگ امولسیون پایدار مطلوب می‌باشد. بعلاوه، اعمال تیمار فراصوت با آشکار کردن گروه‌های آبگریز پنهان در بخش های داخلی کنژوگه، موجب بهبود قابلیت مرطوب شوندگی آن گردید. بهبود این دو فاکتور اندازه گیری شده، موجب افزایش ویژگی‌های عملکردی نانوذرات کنژوگه در تولید پیکرینگ امولسیون پایدار در مقایسه با ترکیبات کنژوگه شد.نتیجه‌گیری: با توجه به تولید پیکرینگ امولسیون پایدار با استفاده از نانوذرات هیبریدی سنتز شده توسط ترکیب دو روش گلیکوزیلاسیون و فراصوت، استفاده از این نانوذرات به‌منظور تولید پیکرینگ امولسیون‌های عملگرا جهت انتقال ترکیبات زیست فعال پیشنهاد می‌شود.

fabrication of stable pickering emulsion using hybrid particles comprised of biopolymers

background and objectives: today, pickering emulsions, as the most stable type of emulsion, have been widely accepted for use in various food, pharmaceutical, and cosmetic products. the common use of biopolymers such as proteins and polysaccharides as stabilizing or thickening agents in the formulation of these emulsion systems, due to their inherent functional characteristics, easy preparation, nutritional value, biodegradability, and biocompatibility, encourages researchers to design new hybrid pickering stabilizers with enhanced functional properties. therefore, in the present study, the fabrication of sodium caseinate/soy soluble polysaccharides conjugate nanoparticles and the potential of these novel emulsifiers to stabilize the pickering emulsion was investigated.materials and methodsfirst, sodium caseinate/soy soluble polysaccharides conjugates (nacs/ssps) with a protein/polysaccharide ratio of 9 to 1 were produced through the maillard reaction using the dry heating method under optimal conditions (temperature of 60 oc and 75% relative humidity ), and after confirming the formation of covalent binding between nacs and ssps via attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy, the conjugate capability to create a stable emulsion was studied, and compared to native biopolymers. then, to produce nacs/ssps conjugate nanoparticles (pickering stabilizer), ultrasonic pulse treatment was applied (400 w 28 minute) and two important features of particle size and their wettability were measured. in the following, the potential of pickering emulsion formation using nacs/ssps conjugate nanoparticles was characterized and the stability of obtained emulsions was compared to that of untreated nacs/ssps conjugates.results:the formation of covalent binding between nacs and ssps and structural changes of nacs during conjugation reaction were detected through attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy. increased physical stability against creaming was observed for emulsions stabilized by conjugates when compared with those produced by the native biopolymers. in addition, differential scanning calorimetry results showed that the thermal stability of nacs was significantly increased by glycosylation reaction. based on the dynamic light scattering and contact angle measurements, the ultrasonic treatment led to a significantly decreased particle size and an increase in their wettability, which allowed the creation of a high stable pickering emulsion. the enhanced wettability of the nacs/ssps nanoparticles was achieved by exposing the hydrophobic sections hidden within the conjugate structure.conclusion: owing to the successful fabrication of high stable pickering emulsion using the hybrid nanoparticles produced by combining two techniques of conjugation and ultrasonic method, it can be suggested to employ nacs/ssps conjugate nanoparticles for the manufacture of pickering emulsion delivery systems for bioactive compounds.