ریز پوشانی کوآنزیم Q10 با روش توده ای شدن مرکب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

سابقه و هدف: کوآنزیم Q10 آنتی‌اکسیدانی آب‌گریز و طبیعی، با نقشی اساسی در متابولیسم انرژی میتوکندری است. تاثیر مثبت Q10 در درمان بسیاری از بیماری‌ها به ‌دلیل خاصیت آنتی‌اکسیدانی و انرژی‌زایی این ترکیب است. کاهش قدرت سنتز درون سلولی با افزایش سن، ناکافی بودن Q10 موجود در مواد‌ غذایی و تاثیرات سلامتی‌بخش متعدد، موجب تلاش برای غنی‌سازی محصولات غذایی با این کوآنزیم شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی امکان ریزپوشانی کوآنزیم Q10 با استفاده از روش توده‌ای شدن مرکب و تعیین نسبت بهینه اجزاء اصلی (بتالاکتوگلوبولین، صمغ عربی، روغن حاوی Q10، آب) برای رسیدن به بالاترین میزان راندمان و بارگذاری ریزپوشانی است. با توجه به حساسیت Q10 به حرارت، در این تحقیق بتالاکتوگلوبولین جایگزین ژلاتین در روش توده‌ای شدن مرکب گردید و همراه با صمغ عربی برای ریزپوشانی روغن حاوی Q10 مورد استفاده قرار ‌گرفت.
مواد و روش‌ها: در ابتدا پودر Q10و روغن زیتون در ظرف کدر ریخته شد و نمونه به مدت 24 ساعت در گرم‌خانه شیکردار قرار داده شد؛ سپس محلول‌های 4-1 درصد (وزنی/وزنی) بتالاکتوگلوبولین و صمغ عربی با حل کردن مقدار مشخصی از هرکدام در آب مقطر تهیه گردید. در ادامه امولسیونی از روغن حاوی Q10 و محلول بتالاکتوگلوبولین تهیه و با افزودن محلول صمغ عربی و تنظیم pH آن روی 4 میکروکپسول‌ها شکل گرفتند. پس از جداسازی میکروکپسول‌ها، از خشک‌کن انجمادی جهت خشک کردن آن‌ها استفاده شد و به بررسی شکل ظاهری میکروکپسول‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبرشی و میکروسکوپ نوری پرداخته شد. علاوه بر این، اندازه و توزیع اندازه ذرات میکروکپسول‌های مرطوب نیز با دستگاه آنالیز اندازه ذرات بررسی شد. در مرحله بعد، راندمان ریزپوشانی در دو مرحله قبل و بعد از خشک‌کردن، از طریق استخراج روغن با هگزان، حل کردن روغن استخراجی در 1و4-دی اکسان و تزریق به دستگاه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا اندازه‌گیری شد. در پایان تاثیر خشک کردن با آون و انجمادزدایی، بر راندمان ریزپوشانی 5 فرمول مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: راندمان نمونه‌ها قبل از خشک ‌کردن انجمادی به غیر از فرمول شماره 14 (حاوی 4 درصد (وزنی/وزنی) بتالاکتوگلوبولین، 4 درصد (وزنی/وزنی) صمغ عربی، 5 درصد (وزنی/وزنی) روغن) در محدوده 01/99-05/94 درصد بود. تغییرات راندمان و بارگذاری نمونه‌ها پس از خشک کردن انجمادی به ترتیب در محدوده 45/92-91/39 درصد و 75/83-78/24 درصد قرار داشت و نمونه حاوی 5/2 درصد (وزنی/وزنی) بتالاکتوگلوبولین، 5/2 درصد (وزنی/وزنی) صمغ عربی و 5 درصد (وزنی/وزنی) روغن (فرمول شماره 12) از بالاترین راندمان ریزپوشانی (45/92 درصد)، توزیع اندازه یکنواخت و سطحی صاف و بدون منفذ برخوردار بود.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج، فرمول شماره 12 (حاوی 5/2 درصد (وزنی/وزنی) بتالاکتوگلوبولین، 5/2 درصد (وزنی/وزنی) صمغ عربی و 5 درصد (وزنی/وزنی) روغن) می‌تواند به طور موفقیت‌آمیزی برای ریزپوشانی کوآنزیم Q10 به کار گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Microencapsulation of Q10 by complex coacervation method

نویسندگان [English]

  • Ali Nasirpour
  • Mahmoud Sheikhzeinnodin
  • Javad Keramat
Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Background and objectives: CoQ10 is a lipophylic natural antioxidant with fundamental role in mitochondria bioenergetics. The positive effect of CoQ10 in therapy of many diseases is due to its antioxidant and bioenergetics properties. Reduction of endogenous synthesis of CoQ10 by the ageing, insufficient amount in the food and several health benefits of CoQ10 have led to food fortification. The objective of this study was to microencapsulate CoQ10 by complex coacervation method and determinate of optimum mixture component (β-lactoglobulin (β-lg), Arabic Gum (AG), Oil containing CoQ10 and water) to achieve maximum value of microencapsulation efficiency (ME) and payload. Due to temperature sensitive characteristic of CoQ10, Gelatin was replaced with β-lg and combination of β-lg and AG were used to microencapsulation of Oil containing CoQ10.
Materials and methods: At first CoQ10 powder and olive oil were poured in opaque tube and stirred in incubator shaker for 24h. Then solutions of β-lg and GA were prepared at 1-4% (w/w), by dispersing the required amount of them in deionized water and microcapsules were formed by adding oil phase containing CoQ10 to the β-lg solution and preparation of emulsion, adding the GA solution and adjusting pH to 4. After separation of microcapsules freeze dryer was used to dehydration of them, and Morphology of CoQ10 microcapsules was examined using a Scanning Electron Microscope (SEM) and an optical microscope. The particle size and the particle size distribution of moist microcapsules were determined using a particle size analyzer. In the next stage it was used from n-hexane to extracting oil and extracted oil was dissolved in 1,4-dioxane and analyzed by a high performance liquid chromatography (HPLC) system, and microencapsulation efficiency was calculated for microcapsules before and after freeze drying. At the end the effect of oven drying and defrost on microencapsulation efficiency was studied for 5 formulations.
Results: ME values before drying for all formulations except one sample (containing: 4%β-lg, 4%AG, 5%Oil and 87% water) were in the range of 94.05-99.01%. Variation in ME and payload values after freeze drying was in the range of 34.91-92.45 and 24.78-83.75%, respectively and sample containing 2.5% (w/w) β-lg and 2.5% (w/w) AG and 5 % (w/w) oil obtained the highest ME value, an homogeneous particle size distribution and had a smooth and free of pores surface.
Conclusion: Based on the results, formulation containing 2.5% (w/w) β-lg and AG and 5 % (w/w) oil can be successfully used to microencapsulation of CoQ10.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microeancapsulation
  • CoQ10
  • Complex coacervation
  • Microencapsulation efficiency
  • payload
1. Alvim, I.D., and Grosso, C.R.F. 2010.
Microparticles obtained by complex
coacervation: influence of the type of
reticulation and the drying process on
the release of the core material. Food
science and Technology. 30: 1069-1076.
2. Bule, M.V., Singhal, R.S., and Kennedy,
J.F. 2010. Microencapsulation of
ubiquinone-10 in carbohydrate matrices
for improved stability. Carbohydrate
polymers. 82: 1290-1296.
3. Burgess, D.J., and Carless, J.E. 1984.
Microelectrophoretic studies of gelatin
and acacia for the prediction of complex
coacervation. . Journal of Colloid and
Interface Science. 98: 1–8.
4. Burgess, D.J., and Ponsart, S. 1998.
Beta-Glucuronidase activity following
complex coacervation and spray drying
microencapsulation. Journal of
Microencapsulation. 15: 569-579.
5. Fir, M.M., Luka, M., Mirko, P., and
Andrej, S. 2009. Property Studies of
Coenzyme Q10–Cyclodextrins
complexes. Acta Chimica Slovenica. 56:
885-891.
6. Junyaprasert, V.B., Mitrevej, A.,
Sinchaipanid, N., Boonme, P., and
Wurster, D.E. 2001. Effect of process
variables on the microencapsulation of
vitamin A palmitate by gelatin–acacia
coacervation. Drug Development and
Industrial Pharmacy. 27: 561–566.
7. Mendanha, D.V., Ortiz, S.E.M., FavaroTrindade, C.S., and Mauri, A. 2009.
Monterrey-Quintero and M. Thomazini.
Microencapsulation of casein
hydrolysate by complex coacervation
with SPI/pectin. Food Research
International. 42: 1099–1104.
8. Nepal, P.R., Han, H.K., and Choi, H.K.
2010. Enhancement of solubility and
dissolution of Coenzyme Q10 using
solid dispersion formulation.
International Journal of Pharmaceutics.
383: 147–153.
9. Omar, K.A., Shan, L., Zou, X., Song, Z.,
and Wang, X. 2009. Effects of two
emulsifiers on yield and storage of flax
oil powder by response surface
methodology. Pakistan Journal of
Nutrition. 8: 1316-1324.
10.Pravst, I., Zmitek, K., and Zmitek, J.
2010. Coenzyme Q10 Contents in Foods
and Fortification Strategies. Food
Science and Nutrition. 50: 269-280.
11.Quispe-Condori, S., Marleny, S., and
Temelli, T. 2011. Microencapsulation of
flax oil with zein using spray and freeze
drying. Food Science and Technology.
67: 1-8.
12.Schmitt, C., Sanchez, C., Despond, S.,
Renard, D., Thomas, F., and Hardy, J.
1999. Complex coacervation between blactoglobulin and acacia gum in aqueous
medium. Food Hydrocolloid. 13: 483-
496.
13.Tamjidi, F., Nasirpour, A., and Shahedi,
M. 2013. Mixture design approach for
evaluation of fish oil microencapsulation
in gelatin-acacia gum coacervates.
International Journal of Polymeric
Material. 62: 444-449.
14.Weinbreck, F., Minor, M., and Kruif,
C.G. 2004. Microencapsulation of oils
using whey protein/gum Arabic
coacervates. Journal of
Microencapsulation. 21: 667–679.
15.Yeo, Y., Bellas, E., Firestone, W.,
Langer, R., and Kohane, D.S. 2005.
Complex coacervates for thermally
sensitive controlled release of flavor
compounds. Journal of Agricultural and
Food Chemistry. 53: 7518-7525.