گردآورنده: سپیده تیموری
دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی علوم و صنایع غذایی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
مقدمه
این تکنولوژی در سال 1954 برای اولین بار به صورت تجاری برای کاهش کربن بکار برده شد(1). کپسوله کردن یک روش تکنولوژی جدیدی برای بسته بندی مواد جامد، مایع یا گازی در کپسول های بسیار کوچک شناور در آب است که محتویات آنها می توانند به روش های خاص تحت شرایطی کنترل شود. کپسوله کردن شامل مشارکت اجزاء مواد خوراکی، آنزیم ها، سلول ها یا دیگر موارد در پوششی کوچک است. کاربرد این روش به خاطر اینکه مواد در پوشش قرار داده شده از رطوبت، گرما یا دیگر شرایط حفاظت می شوند، افزایش یافته است.
در صنعت غذا تقرببا این تکنیک جدید می باشد و مورد مصرف زیادی هم پیدا کرده است. محافظت و نگهداری مواد مغذی و عناصر مفید غذاها و تحویل این مواد در ارگانهای مورد نظر در بدن عاملی است که این روش را در صنایع غذایی پر طرفدار نموده است. این روش برای انکپسوله کردن روغن ماهی به منظور افزایش جذب روغنهای با اسید چرب چند غیر اشباعی استفاده می شود(2) و همچنین برای انکپسوله کردن باکتریهای پروبایوتیک در غذاهای لبنی یخ زده استفاده می شود(1).
کلمات کلیدی : میکروانکپسوله کردن، ویتامین c و خشک کن پاششی
میکرو انکپسوله کردن
میکرو انکپسوله کردن از واکنشهای شیمیایی نامطلوب عناصر مفید غذاها با سایر ترکیبات جلوگیری می کند و نیز توانایی کنترل رها سازی این عناصر را در زمانهای معین دارا می باشد(3). این تکنیک شامل انتقال جرم و حرکت در مسیری بین هسته(عناصر مغذی ) و پوسته(کپسول یا پوشش) می باشد. مواد به دام انداخته شده معمولا مایع هستند اما شاید جامد یا گاز هم باشند. این روش باعث کاهش واکنش ماده هسته با محیط بیرون(نور،اکسیژن و آب)، کاهش سرعت تبخیر ماده هسته به محیط بیرون، افزایش مهار کردن آسانتر مواد هسته ازکلوخه شدن، ایجاد یکنواختی در مواد هسته، تبدیل شکل از مایع به جامد، کنترل بر رهاسازی مواد هسته به منظور به دست آوردن زمان مناسب و نیز محرک موردنظر، پوشاندن مزه ماده هسته، توزیع یکنواخت ماده هسته در زمانی که مقدار این ماده ناچیز باشد. کپسول بسیار کوچک و دراندازه قطر تقریبی 5-300 میکرون می باشد(4). کپسول می تواند مرکب از یک منطقه پیوسته "هسته" که بوسیله دیواره ای پیوسته احاطه شده است باشد یا می تواند شامل قطعات کوچکی از ماده هسته باشد که بطور نامنظم در ماتریکس دیواره پخش شده اند(3)
عموما یک هسته هیدروفوبیک توسط یک دیواره هیدروفیلیک محافظت می شود و هسته هیدروفیلیک توسط یک دیواره هیدروفوبیک محافظت می شود دیواره می تواند شامل یک یا چندین ماده باشد. دیواره کپسول طوری طراحی شده که از دیفوزیون ماده هسته به محیط بیرون که همان ماده غذایی می باشد تا رسیدن زمان مناسب جلوگیری می کند. کاربرد این روش در محافظت از عناصر حساس غذاها مانند طعم ها، ویتامینها یا نمک از آب، اکسیژن و نور می باشد و همچنین مایعهایی که کار کردن با آنها مشکل می باشد را به پودرهایی که به راحتی در آب غوطه ور می شوند تبدیل می کند و عناصر خاص را از سایر مواد موجود در ماده غذایی در طی زمان نگهداری محافظت می کند.
مواد سازنده کپسول
1-پلی ساکاریدها:
مانند صمغ عربی، نشاسته های تغییر یافته، نشاسته های هیدرولیز شده(مالتو دکسترین)، آلژینات ها، پکتین و کاراجینان. کربوهیدراتهایی مانند نشاسته و سیکلودکسترینها توانایی بسیار خوبی برای جذب مواد فرار از محیط را دارند که این مواد، مناسب برای انکپسوله کردن طعم ها می باشند.
2-چربیها و مومها:
مانندروغنهای گیاهی هیدروژنه شده، موم زنبور عسل و پروتئینهای سویا. آلژینات ها و هیدروکلوئید های بدست آمده از آشنه دریایی و ترکیب آن با یون کلسیم باعث تولید ژلی با مقاومت بالا شده است که از آن برای به دام انداختن طعم روغنها در دماهای محیط استفاده می شود.
3-پروتئینها:
مانند ژلاتین(نوع AوB )، پروتئینهای آب پنیر و کازئینات سدیم. مواد با پایه پروتئین می توانند تولید امولسیونهای پایدار برا ی عناصر طعمی نمایند ولی قابل حل بودن آنها در آب سرد و میل آنها به واکنش با کربونیل ها و قیمت زیاد آنها باعث محدود شدن کاربرد آنها شده است.
تعداد مواد سازنده دیواره در دسترس برای تولید انواع مواد غذایی کپسوله شده متنوع و فراوان هستند ولی این مواد همه خصوصیات مورد نظر را برای کپسوله کردن مواد مغذی دارا نمی باشند. اغلب آنها بصورت ترکیب با سایر مواد پوشش دهنده یا مواد تغییر یافته مانند مهار کننده اکسیژن، آنتی اکسیدانها، چلات کننده ها و سورفاکتانتها بکار می روند(5 ). اتیل سلولز یک ماده مناسب برای انکپسوله کردن ویتامینهای محلول در آب می باشد زیرا این ماده قابل حل در آب بوده ونیز ضخامت دیواره را افزایش داده و نفوذپذیری آب را به داخل هسته کاهش می دهد(5).
مکانیسم های رها سازی
مواد مورد استفاده برای تکنیک میکرو انکپسوله طوری ساخته شده که کنترل مناسب بر روی زمان رها سازی مواد هسته بوجود آید. رها سازی ممکن است در طی فرآیند، نگهداری یا در طی آخرین مرحله آماده سازی قبل از مصرف رخ دهد. از موارد افزودنیهای غذایی که تکنیک رهاسازی می تواند برای آن مفید باشد می توان به نگاهدارنده ها، عوامل احیاء، رنگها، شیرین کننده ها و آنزیمها اشاره کرد. عموما عواملی که برای رها سازی مواد هسته از کپسول در نظر گرفته می شود شامل دما و رطوبت برای مواد هسته ای(encapsulants ) هیدروفیلیک، و رهاسازی حرارتی برای کپسولهای چربی می باشد(6). از دیگر روشهای رها سازی می توان به کنترل pH، اضافه کردن سورفاکتانت، رهاسازی آنزیمی، اولترا سونیک(فراصوت)، آسیاب کردن و آزادسازی نوری اشاره کرد.
تکنیک های ساخت
روشهای زیادی برای انکپسوله کردن مواد مغذی در غذاها وجود دارد ولی یک فرآیند به تنهایی جوابگوی انواع مواد هسته یا تولید کاربردی نمی باشد.
در زیر روشهای مورد استفاده برای کپسوله کردن مواد مغذی ذکر شده است:
1-خشک کن پاششی(spray drier ) : برای موادی از جمله ویتامینها، طعم ها، کشت آغازگر کاروتنوئیدها، چربیها و روغنها، عوامل ابری کننده.
2-سرد کردن پاششی و خنک کردن پاششی(spray cooling and spray chilling ) : برای موادی از جمله فروس سولفات، ویتامینها، مواد معدنی و مزه های ترش.
3-اکستروژن(extrusion ) : برای موادی از جمله ویتامینC و رنگها.
4-بستر سیال(fluidized bed coating ) : برای موادی از جمله ویتامینC، اسید سیتریک، اسید لاکتیک، اسید سوربیک و بی کربنات سدیم.
5-پوشاندن توسط لبپوزوم(liposome entrapment ) : برای موادی از جمله واکسنها، هورمونها، آنزیمها و ویتامین ها.
6- توسط متراکم کردن(coacervation) : برای ویتامین C.
برای تمامی این روشها سه مرحله اصلی جهت انکپسوله کردن مواد مغذی (ساخت دیواره) وجود دارد که شامل:
شکل دادن و ساخت دیواره اطراف مواد مورد نظر، بازدید و جلوگیری کردن از نشت وچکه کردن، اطمینان از خروج کامل مواد نامطلوب.
میکرو انکپسوله کردن ویتامین C
ویتامین C (اسید آسکوربیک) یک ویتامین محلول در آب می باشد. این ویتامین در میوه ها و سبزیجاتی مانند پرتقال، گوآوا، سیب، فلفل دلمه ای، توت فرنگی، کیوی و گل کلم یافت می شود. ویتامین C برای تولید کلاژن، التیام زخمها، ایمنی سلامت بدن و سیستم عصبی بسیاری ضروری می باشد. همچنین یک آنتی اکسیدان مناسب برای جلوگیری از بیماریها می باشد(7). این ویتامین در حالت پودری پایدار می باشد ولی هنگامی که در آب حل می شود این پایداری کاهش می یابد. فاکتورهای محیطی مانند دما، pH، اکسیژن، یونهای فلزی، اشعه X و پرتو UV اثر سوء بر ثبات این ویتامین دارند(8).
آسکوربیک اسید قدرت اکسیداتیوی بالایی دارد که می تواند سبب مشکلات زیادی در سیستم غذایی شود. در مرحله فرآیند این ویتامین تغییر رنگ از سفید به زرد می دهد که بر روی رنگ غذا اثر می گذارد، همچنین می تواند با سایر اجزاء مواد غذایی واکنش داده و سبب بوجود آمدن تغییرات نامطلوب در رنگ و طعم غذا شود. میزان pH غذا بر روی اسید آسکوربیک تاثیر دارد چنانچه سرعت اکسیداسیون اسید آسکوربیک در 5 وpH 11/5 به بیشترین مقدار خود می رسد(9). به هر حال این خاصیت اکسیداتیو باعث شده که اسید آسکوربیک یک آنتی اکسیدان مناسب شود. سطح ویتامین C ملاک مناسبی برای میزان استحکام و استقامت غذاها می باشد. میکروانکپسوله کردن می تواند به پایداری و مقاومت ویتامین C کمک کند. 4 روش متفاوت برای میکروانکپسوله کردن ویتامین C وجود دارد:
1-جداسازی فاز گرمایی(Thermal phase separation )
2-پراکنش ذوبی(Melt dispersion )
3-تبخير حلال (Solvent evaporation )
4-خشک کردن پاششي (Spray drier)
در جدا سازی فاز گرمایی اتیل سلولز را برای دیواره با وزنهای مولکولی مختلف استفاده کردند. با افزایش وزن مولکولی اتیل سلولز سایز میکرو کپسول تولیدی کاهش می یابد ونیز میزان رها سازی به کمترین مقدار می رسد. که دلیل اصلی آن کاهش تجمع میکروکپسولها می باشد. سرعت رهایی، نسبت اسید آسکوربیک رها شده در محلول به وزن اولیه میکروکپسول شده ها می باشد. میزان اسید آسکوربیک رها شده توسط اسپکتروفتومتر ماوراء بنفش اندازه گیری می شود.
در روش پراکنش ذوبی از موم کارنوبا برای دیواره استفاده می شود. که در این روش میکرو کپسولهای کروی با سایز 50 میکرومتر بدست می آید. نسبت رها سازی در این روش اساسا کمتر و آهسته تر از استفاده از اتیل سلولز در جداسازی فاز گرمایی می باشد پس می توان نتیجه گرفت که موم کارنوبا در نگهداری اسیدآسکوربیک در حالت پایدار بیشتر موفق می باشد. تکنیک تبخیر حلال برای مشاهده تاثیر فاکتورهایی مانند دما، نسبت هسته به دیواره و حضور پلاستیسایزرها (تری اتیل سیترات) در میکرو کپسوله کردن اسیدآسکوربیک طراحی شده است. نتایج میدهد که، میکرو کپسوله کردن اسید آسکوربیک از تغییر رنگ آن جلوگیری می کند، پایداری آن را افزایش می دهد، باعث کند کردن سرعت رها سازی اسیدآسکوربیک می شود و مزه اسید اسکوربیک را می پوشاند، برای کاهش نسبت رها سازی می توان از صمغ کارنوبا به جای اتیل سلولز استفاده کرد، نشاسته و بتا سیکلو دکسترین باعث به کاهش از بین رفتن اسید آسکوربیک می شوند(8 ).
اسیدآسکوربیکی که با نشاسته حاوی 1% ژلاتین پوشیده شده بود پایداری مناسبی در دمای اتاق و نیز دماهای بالاتر و رطوبت نسبی بالا را دارا نمی باشد. اسید آسکوربیک پوشیده با صمغ عربی پایداری بهتری در دمای اتاق داشته و با تغییر دما مقدار کاهش جزئی در پایداری آن بوجود می آید در حالی که در رطوبتهای نسبی مختلف تغییری در پایداری اسید آسکوربیک دیده نشد(9). در صورتیکه فسفاتید کولین تخم مرغ(pc) به همراه کلسترول (CH) و DL آلفا توکوفرول برای فرم دادن به لیپوزومها بکار رود کلسترول استفاده شده باعث کاهش نفوذپذیری و افزایش پایداری لیپوزومها می شود. اسید آسکوربیک انکپسوله شده در لیپوزومها برای تولید غذاهای آبزی پروری و نیز برای حفاظت ویتامین C در فرمولاسیون غذای کودک کاربرد فراوان دارد.
نتایج
با میکروانکپسوله کردن، پایداری ویتامینها خصوصا ویتامین C بطور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد. تکنیکهای مختلف میکروانکپسوله کردن نتایج تقریبا مشابهی دارند. فرآیندهای میکروانکپسوله کردن را می توان با انتخاب مواد دیواره مناسب، نسبت هسته به دیواره، افزودنیها و دماهایی که استفاده می کنیم به بیشترین بازدهی و نیز بالاترین پایداری برسانیم. میکرو کپسوله کردن ویتامینها برای غنی سازی مواد غذایی و نیز به عنوان آنتی اکسیدان کاربرد فراوان دارد با افزایش زمان ماندگاری و پایداری ویتامینها در غذاها آنها را ایده آل برای اضافه کردن به انواع نان، فرمولهای غذایی کودک، غلات صبحانه و محصولات لبنی می سازد.
منابع
1.Dziezak, J. D. 1988. Microencapsulation and encapsulated ingredients. Food Technology, 4:136-159.
2.Higgins, S., Carroll, Y. L., O’Brien, N. M. and Morrissey, P. A. 1999. Use of microencapsulated fish oil as a means of increasing n-3 polyunsaturated fatty acid intake. Journal of Human Nutrition & Dietetics, 12 (4): 265-272.
3.Vilstrup, P. 2001. Microencapsulation of food ingredients. England: Leatherhead Publishing. Watanabe, Y., Fang, X., Minemoto, Y., Adachi, S. and Matsuno, R. 2002. Suppresive effect of saturated acyl L-ascorbate on the oxidation of linoleic acid encapsulated with maltodextrin or gum Arabic by spray drying. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 50: 3984-3987.
4.Gibbs, B. F., Kermash, S., Alli, I. and Mulligan, C. N. 1999. Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 50: 213-224.
5.Shahidi, F. and Han, X. Q. 1993. Encapsulation of food ingredients. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 33 (6): 501-547.
6.Risch, S. J. and Reineccius, G. A. (Eds). 1995. Encapsulation and controlled release of food ingredients. USA: American Chemical Society. Rodgers, S. 2004. Value adding with functional meals. Food Service Technology, 4: 149-158.
7.Schrooyen, P. M. M., van der Meer, R. and Kruif, C. G. 2001. Microencapsulation: its applicationin nutrition. Proceedings of the Nutrition Society, 60: 475-479.
8.Uddin, M. S., Hawlader, M. N. A. and Zhu, H. J. 2001. Microencapsulation of ascorbic acid: effect of process variables on product characteristics. Journal of Microencapsulation, 18 (2): 199-209.
9.Desai, K. G. H. and Park, H. J. 2005. Encapsulation of vitamin C in tripoly phosphate cross-linked chitosan microspheres by spray dr ying. Journal of Microencapsulation, 22 (2):179.
10.***by, C. J., Whittle, C. J., Rigby, N., Coxon, D. T. and Law , B. A. 1991. Stabilisation of ascorbic acid by microencapsulation in liposomes. International Journal of Food Science and Technology, 26 (5): 437-449
دانشجو کارشناسی ارشد مهندسی علوم و صنایع غذایی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
مقدمه
این تکنولوژی در سال 1954 برای اولین بار به صورت تجاری برای کاهش کربن بکار برده شد(1). کپسوله کردن یک روش تکنولوژی جدیدی برای بسته بندی مواد جامد، مایع یا گازی در کپسول های بسیار کوچک شناور در آب است که محتویات آنها می توانند به روش های خاص تحت شرایطی کنترل شود. کپسوله کردن شامل مشارکت اجزاء مواد خوراکی، آنزیم ها، سلول ها یا دیگر موارد در پوششی کوچک است. کاربرد این روش به خاطر اینکه مواد در پوشش قرار داده شده از رطوبت، گرما یا دیگر شرایط حفاظت می شوند، افزایش یافته است.
در صنعت غذا تقرببا این تکنیک جدید می باشد و مورد مصرف زیادی هم پیدا کرده است. محافظت و نگهداری مواد مغذی و عناصر مفید غذاها و تحویل این مواد در ارگانهای مورد نظر در بدن عاملی است که این روش را در صنایع غذایی پر طرفدار نموده است. این روش برای انکپسوله کردن روغن ماهی به منظور افزایش جذب روغنهای با اسید چرب چند غیر اشباعی استفاده می شود(2) و همچنین برای انکپسوله کردن باکتریهای پروبایوتیک در غذاهای لبنی یخ زده استفاده می شود(1).
کلمات کلیدی : میکروانکپسوله کردن، ویتامین c و خشک کن پاششی
میکرو انکپسوله کردن
میکرو انکپسوله کردن از واکنشهای شیمیایی نامطلوب عناصر مفید غذاها با سایر ترکیبات جلوگیری می کند و نیز توانایی کنترل رها سازی این عناصر را در زمانهای معین دارا می باشد(3). این تکنیک شامل انتقال جرم و حرکت در مسیری بین هسته(عناصر مغذی ) و پوسته(کپسول یا پوشش) می باشد. مواد به دام انداخته شده معمولا مایع هستند اما شاید جامد یا گاز هم باشند. این روش باعث کاهش واکنش ماده هسته با محیط بیرون(نور،اکسیژن و آب)، کاهش سرعت تبخیر ماده هسته به محیط بیرون، افزایش مهار کردن آسانتر مواد هسته ازکلوخه شدن، ایجاد یکنواختی در مواد هسته، تبدیل شکل از مایع به جامد، کنترل بر رهاسازی مواد هسته به منظور به دست آوردن زمان مناسب و نیز محرک موردنظر، پوشاندن مزه ماده هسته، توزیع یکنواخت ماده هسته در زمانی که مقدار این ماده ناچیز باشد. کپسول بسیار کوچک و دراندازه قطر تقریبی 5-300 میکرون می باشد(4). کپسول می تواند مرکب از یک منطقه پیوسته "هسته" که بوسیله دیواره ای پیوسته احاطه شده است باشد یا می تواند شامل قطعات کوچکی از ماده هسته باشد که بطور نامنظم در ماتریکس دیواره پخش شده اند(3)
عموما یک هسته هیدروفوبیک توسط یک دیواره هیدروفیلیک محافظت می شود و هسته هیدروفیلیک توسط یک دیواره هیدروفوبیک محافظت می شود دیواره می تواند شامل یک یا چندین ماده باشد. دیواره کپسول طوری طراحی شده که از دیفوزیون ماده هسته به محیط بیرون که همان ماده غذایی می باشد تا رسیدن زمان مناسب جلوگیری می کند. کاربرد این روش در محافظت از عناصر حساس غذاها مانند طعم ها، ویتامینها یا نمک از آب، اکسیژن و نور می باشد و همچنین مایعهایی که کار کردن با آنها مشکل می باشد را به پودرهایی که به راحتی در آب غوطه ور می شوند تبدیل می کند و عناصر خاص را از سایر مواد موجود در ماده غذایی در طی زمان نگهداری محافظت می کند.
مواد سازنده کپسول
1-پلی ساکاریدها:
مانند صمغ عربی، نشاسته های تغییر یافته، نشاسته های هیدرولیز شده(مالتو دکسترین)، آلژینات ها، پکتین و کاراجینان. کربوهیدراتهایی مانند نشاسته و سیکلودکسترینها توانایی بسیار خوبی برای جذب مواد فرار از محیط را دارند که این مواد، مناسب برای انکپسوله کردن طعم ها می باشند.
2-چربیها و مومها:
مانندروغنهای گیاهی هیدروژنه شده، موم زنبور عسل و پروتئینهای سویا. آلژینات ها و هیدروکلوئید های بدست آمده از آشنه دریایی و ترکیب آن با یون کلسیم باعث تولید ژلی با مقاومت بالا شده است که از آن برای به دام انداختن طعم روغنها در دماهای محیط استفاده می شود.
3-پروتئینها:
مانند ژلاتین(نوع AوB )، پروتئینهای آب پنیر و کازئینات سدیم. مواد با پایه پروتئین می توانند تولید امولسیونهای پایدار برا ی عناصر طعمی نمایند ولی قابل حل بودن آنها در آب سرد و میل آنها به واکنش با کربونیل ها و قیمت زیاد آنها باعث محدود شدن کاربرد آنها شده است.
تعداد مواد سازنده دیواره در دسترس برای تولید انواع مواد غذایی کپسوله شده متنوع و فراوان هستند ولی این مواد همه خصوصیات مورد نظر را برای کپسوله کردن مواد مغذی دارا نمی باشند. اغلب آنها بصورت ترکیب با سایر مواد پوشش دهنده یا مواد تغییر یافته مانند مهار کننده اکسیژن، آنتی اکسیدانها، چلات کننده ها و سورفاکتانتها بکار می روند(5 ). اتیل سلولز یک ماده مناسب برای انکپسوله کردن ویتامینهای محلول در آب می باشد زیرا این ماده قابل حل در آب بوده ونیز ضخامت دیواره را افزایش داده و نفوذپذیری آب را به داخل هسته کاهش می دهد(5).
مکانیسم های رها سازی
مواد مورد استفاده برای تکنیک میکرو انکپسوله طوری ساخته شده که کنترل مناسب بر روی زمان رها سازی مواد هسته بوجود آید. رها سازی ممکن است در طی فرآیند، نگهداری یا در طی آخرین مرحله آماده سازی قبل از مصرف رخ دهد. از موارد افزودنیهای غذایی که تکنیک رهاسازی می تواند برای آن مفید باشد می توان به نگاهدارنده ها، عوامل احیاء، رنگها، شیرین کننده ها و آنزیمها اشاره کرد. عموما عواملی که برای رها سازی مواد هسته از کپسول در نظر گرفته می شود شامل دما و رطوبت برای مواد هسته ای(encapsulants ) هیدروفیلیک، و رهاسازی حرارتی برای کپسولهای چربی می باشد(6). از دیگر روشهای رها سازی می توان به کنترل pH، اضافه کردن سورفاکتانت، رهاسازی آنزیمی، اولترا سونیک(فراصوت)، آسیاب کردن و آزادسازی نوری اشاره کرد.
تکنیک های ساخت
روشهای زیادی برای انکپسوله کردن مواد مغذی در غذاها وجود دارد ولی یک فرآیند به تنهایی جوابگوی انواع مواد هسته یا تولید کاربردی نمی باشد.
در زیر روشهای مورد استفاده برای کپسوله کردن مواد مغذی ذکر شده است:
1-خشک کن پاششی(spray drier ) : برای موادی از جمله ویتامینها، طعم ها، کشت آغازگر کاروتنوئیدها، چربیها و روغنها، عوامل ابری کننده.
2-سرد کردن پاششی و خنک کردن پاششی(spray cooling and spray chilling ) : برای موادی از جمله فروس سولفات، ویتامینها، مواد معدنی و مزه های ترش.
3-اکستروژن(extrusion ) : برای موادی از جمله ویتامینC و رنگها.
4-بستر سیال(fluidized bed coating ) : برای موادی از جمله ویتامینC، اسید سیتریک، اسید لاکتیک، اسید سوربیک و بی کربنات سدیم.
5-پوشاندن توسط لبپوزوم(liposome entrapment ) : برای موادی از جمله واکسنها، هورمونها، آنزیمها و ویتامین ها.
6- توسط متراکم کردن(coacervation) : برای ویتامین C.
برای تمامی این روشها سه مرحله اصلی جهت انکپسوله کردن مواد مغذی (ساخت دیواره) وجود دارد که شامل:
شکل دادن و ساخت دیواره اطراف مواد مورد نظر، بازدید و جلوگیری کردن از نشت وچکه کردن، اطمینان از خروج کامل مواد نامطلوب.
میکرو انکپسوله کردن ویتامین C
ویتامین C (اسید آسکوربیک) یک ویتامین محلول در آب می باشد. این ویتامین در میوه ها و سبزیجاتی مانند پرتقال، گوآوا، سیب، فلفل دلمه ای، توت فرنگی، کیوی و گل کلم یافت می شود. ویتامین C برای تولید کلاژن، التیام زخمها، ایمنی سلامت بدن و سیستم عصبی بسیاری ضروری می باشد. همچنین یک آنتی اکسیدان مناسب برای جلوگیری از بیماریها می باشد(7). این ویتامین در حالت پودری پایدار می باشد ولی هنگامی که در آب حل می شود این پایداری کاهش می یابد. فاکتورهای محیطی مانند دما، pH، اکسیژن، یونهای فلزی، اشعه X و پرتو UV اثر سوء بر ثبات این ویتامین دارند(8).
آسکوربیک اسید قدرت اکسیداتیوی بالایی دارد که می تواند سبب مشکلات زیادی در سیستم غذایی شود. در مرحله فرآیند این ویتامین تغییر رنگ از سفید به زرد می دهد که بر روی رنگ غذا اثر می گذارد، همچنین می تواند با سایر اجزاء مواد غذایی واکنش داده و سبب بوجود آمدن تغییرات نامطلوب در رنگ و طعم غذا شود. میزان pH غذا بر روی اسید آسکوربیک تاثیر دارد چنانچه سرعت اکسیداسیون اسید آسکوربیک در 5 وpH 11/5 به بیشترین مقدار خود می رسد(9). به هر حال این خاصیت اکسیداتیو باعث شده که اسید آسکوربیک یک آنتی اکسیدان مناسب شود. سطح ویتامین C ملاک مناسبی برای میزان استحکام و استقامت غذاها می باشد. میکروانکپسوله کردن می تواند به پایداری و مقاومت ویتامین C کمک کند. 4 روش متفاوت برای میکروانکپسوله کردن ویتامین C وجود دارد:
1-جداسازی فاز گرمایی(Thermal phase separation )
2-پراکنش ذوبی(Melt dispersion )
3-تبخير حلال (Solvent evaporation )
4-خشک کردن پاششي (Spray drier)
در جدا سازی فاز گرمایی اتیل سلولز را برای دیواره با وزنهای مولکولی مختلف استفاده کردند. با افزایش وزن مولکولی اتیل سلولز سایز میکرو کپسول تولیدی کاهش می یابد ونیز میزان رها سازی به کمترین مقدار می رسد. که دلیل اصلی آن کاهش تجمع میکروکپسولها می باشد. سرعت رهایی، نسبت اسید آسکوربیک رها شده در محلول به وزن اولیه میکروکپسول شده ها می باشد. میزان اسید آسکوربیک رها شده توسط اسپکتروفتومتر ماوراء بنفش اندازه گیری می شود.
در روش پراکنش ذوبی از موم کارنوبا برای دیواره استفاده می شود. که در این روش میکرو کپسولهای کروی با سایز 50 میکرومتر بدست می آید. نسبت رها سازی در این روش اساسا کمتر و آهسته تر از استفاده از اتیل سلولز در جداسازی فاز گرمایی می باشد پس می توان نتیجه گرفت که موم کارنوبا در نگهداری اسیدآسکوربیک در حالت پایدار بیشتر موفق می باشد. تکنیک تبخیر حلال برای مشاهده تاثیر فاکتورهایی مانند دما، نسبت هسته به دیواره و حضور پلاستیسایزرها (تری اتیل سیترات) در میکرو کپسوله کردن اسیدآسکوربیک طراحی شده است. نتایج میدهد که، میکرو کپسوله کردن اسید آسکوربیک از تغییر رنگ آن جلوگیری می کند، پایداری آن را افزایش می دهد، باعث کند کردن سرعت رها سازی اسیدآسکوربیک می شود و مزه اسید اسکوربیک را می پوشاند، برای کاهش نسبت رها سازی می توان از صمغ کارنوبا به جای اتیل سلولز استفاده کرد، نشاسته و بتا سیکلو دکسترین باعث به کاهش از بین رفتن اسید آسکوربیک می شوند(8 ).
اسیدآسکوربیکی که با نشاسته حاوی 1% ژلاتین پوشیده شده بود پایداری مناسبی در دمای اتاق و نیز دماهای بالاتر و رطوبت نسبی بالا را دارا نمی باشد. اسید آسکوربیک پوشیده با صمغ عربی پایداری بهتری در دمای اتاق داشته و با تغییر دما مقدار کاهش جزئی در پایداری آن بوجود می آید در حالی که در رطوبتهای نسبی مختلف تغییری در پایداری اسید آسکوربیک دیده نشد(9). در صورتیکه فسفاتید کولین تخم مرغ(pc) به همراه کلسترول (CH) و DL آلفا توکوفرول برای فرم دادن به لیپوزومها بکار رود کلسترول استفاده شده باعث کاهش نفوذپذیری و افزایش پایداری لیپوزومها می شود. اسید آسکوربیک انکپسوله شده در لیپوزومها برای تولید غذاهای آبزی پروری و نیز برای حفاظت ویتامین C در فرمولاسیون غذای کودک کاربرد فراوان دارد.
نتایج
با میکروانکپسوله کردن، پایداری ویتامینها خصوصا ویتامین C بطور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد. تکنیکهای مختلف میکروانکپسوله کردن نتایج تقریبا مشابهی دارند. فرآیندهای میکروانکپسوله کردن را می توان با انتخاب مواد دیواره مناسب، نسبت هسته به دیواره، افزودنیها و دماهایی که استفاده می کنیم به بیشترین بازدهی و نیز بالاترین پایداری برسانیم. میکرو کپسوله کردن ویتامینها برای غنی سازی مواد غذایی و نیز به عنوان آنتی اکسیدان کاربرد فراوان دارد با افزایش زمان ماندگاری و پایداری ویتامینها در غذاها آنها را ایده آل برای اضافه کردن به انواع نان، فرمولهای غذایی کودک، غلات صبحانه و محصولات لبنی می سازد.
منابع
1.Dziezak, J. D. 1988. Microencapsulation and encapsulated ingredients. Food Technology, 4:136-159.
2.Higgins, S., Carroll, Y. L., O’Brien, N. M. and Morrissey, P. A. 1999. Use of microencapsulated fish oil as a means of increasing n-3 polyunsaturated fatty acid intake. Journal of Human Nutrition & Dietetics, 12 (4): 265-272.
3.Vilstrup, P. 2001. Microencapsulation of food ingredients. England: Leatherhead Publishing. Watanabe, Y., Fang, X., Minemoto, Y., Adachi, S. and Matsuno, R. 2002. Suppresive effect of saturated acyl L-ascorbate on the oxidation of linoleic acid encapsulated with maltodextrin or gum Arabic by spray drying. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 50: 3984-3987.
4.Gibbs, B. F., Kermash, S., Alli, I. and Mulligan, C. N. 1999. Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 50: 213-224.
5.Shahidi, F. and Han, X. Q. 1993. Encapsulation of food ingredients. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 33 (6): 501-547.
6.Risch, S. J. and Reineccius, G. A. (Eds). 1995. Encapsulation and controlled release of food ingredients. USA: American Chemical Society. Rodgers, S. 2004. Value adding with functional meals. Food Service Technology, 4: 149-158.
7.Schrooyen, P. M. M., van der Meer, R. and Kruif, C. G. 2001. Microencapsulation: its applicationin nutrition. Proceedings of the Nutrition Society, 60: 475-479.
8.Uddin, M. S., Hawlader, M. N. A. and Zhu, H. J. 2001. Microencapsulation of ascorbic acid: effect of process variables on product characteristics. Journal of Microencapsulation, 18 (2): 199-209.
9.Desai, K. G. H. and Park, H. J. 2005. Encapsulation of vitamin C in tripoly phosphate cross-linked chitosan microspheres by spray dr ying. Journal of Microencapsulation, 22 (2):179.
10.***by, C. J., Whittle, C. J., Rigby, N., Coxon, D. T. and Law , B. A. 1991. Stabilisation of ascorbic acid by microencapsulation in liposomes. International Journal of Food Science and Technology, 26 (5): 437-449
