نانوکمپلکس‌های زیست‌پلیمری کاراگینان- سدیم‌ کازئینات به عنوان حامل ویتامین D: بررسی تشکیل کمپلکس، اندازه ذرات و بازده کپسولی‌شدن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز، دانشگاه علوم پزشکی، مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، کدپستی ۶۵۸۱۱-۵۱۶۵۶

2 تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی علوم و صنایع غذایی، کد پستی۱۶۴۷۱‌-۵۱۶۶۶

3 تبریز، دانشگاه علوم پزشکی، مرکز تحقیقات کاربردی دارویی، کدپستی ۶۵۸۱۱-۵۱۶۵۶

4 ایلام، دانشگاه ایلام، گروه مهندسی صنایع غذایی، کد پستی ۶۹۳۹۱۷۷۱۱۱

چکیده

نانوکپسول­‌های بر پایه کمپلکس پروتئین ـ پلی­‌ساکارید از انواع نانو­حامل‌­های زیست­ پلیمری‌­اند که ­ بالقوه می‌­توانند برای کپسولی­‌شدن مواد غذا - داروی آبگریز استفاده شوند. در این پژوهش، از کمپلکس سدیم کازئینات - کاپاکاراگینان برای کپسولی­‌شدن ویتامین D استفاده شد. کمپلکس بین کازئینات و کاراگینان، با افزودن محلول کاراگینان به محلول کازئینی حاوی ویتامین D و کاهش pH به کمتر از نقطه ایزوالکتریک کازئین، تشکیل شد. طیف‌­سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، تشکیل کمپلکس بین کازئینات و کاراگینان و ویتامین D را تأیید کرد. تمام پیک­‌های موجود در کازئینات، در طیف کازئینات - ویتامین D نیز مشاهده شد، ولی پیک‌­های موجود در عدد موجی ۱۶۷۱ و۱۵۲۶ به ۱۶۵۰ و ۱۵۷۱ منتقل شد و در عدد موجی ۱۷۴۰ پیک جدیدی مشاهده شد که احتمالاً مربوط به تشکیل گروه استری در اثر واکنش گروه­‌های OH ویتامین D با گروه‌­های کربوکسیل زنجیرهای جانبی اسیدهای آمینه کازئینات سدیم است. در منحنی DSC کاراگینان، یک پیک گرمازا در دمای  ۱۸۷/۳درجه سلسیوس و یک پیک گرماگیر چسبیده به آن در دمای ۱۹۴و­ نیز یک پیک کوچک گرماگیر در۱۳۰ مشاهده شد و در منحنی DSC  کازئینات، یک پیک گرما گیر در۲۰۶ گزارش شد. اتصال ویتامین D  به کازئینات موجب افزایش دمای پیک گرماگیر به ۲۴۶ درجه سلسیوس شد. اندازه ذرات محلول سدیم کازئینات  w/v %۱ در محدوده ۱۵۰ تا ۳۰۰ نانومتر قرار داشت و با افزودن ویتامین D، به محدوده ۴۵۰  تا ۷۵۰ نانومتر افزایش یافت، ولی با افزودن کاراگینان در تمام غلظت‌­ها (در غلظت ثابت w/v %۱ کازئینات و ۴/۹ =pH) اندازه ذرات به کمتر از ۱۰۰ نانومتر کاهش یافت. سدیم کازئینات و کمپلکس آن با کاراگینان، دارای بازده کپسولی­‌شدن حدود %۴۵ بود و پایداری ویتامین D طی پنچ روز نگه‌­داری، در نانوکمپلکس سدیم ­­کازئینات - کاراگینان، بیشتر از سدیم کازئینات خالص بود (۶۳%-۶۰ در مقابل ۵۳%).

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sodium Caseinate-Carrageenan Biopolymeric Nanocomplexes as a Carrier of Vitamin D: Study of Complex Formation, Particles Size and Encapsulation Efficiency

نویسندگان [English]

  • Maryam Khoshmanzar 1
  • Babak Ghanbarzadeh 2
  • Hamed Hamishehkar 3
  • Mahmud Sowti 2
  • Mohammadyar Hoseini 4
1 Biotechnology Research Center, Tabriz University of Medical Sciences, Postal Cod: 51656-65811, Tabriz, Iran
2 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Postal Cod: 51666-16471, Tabriz, Iran
3 Pharmaceutical Technology Laboratory, Drug Applied Research Center, Tabriz University of Medical Sciences, Postal Cod: 51656-65811, Tabriz, Iran
4 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, University of Ilam, Postal Cod: 6939177111, Ilam, Iran
چکیده [English]

The protein-polysaccharide complex-based nanocapsule is one type of polymeric nanocarrier which can be potentially useful for encapsulation of hydrophobic nutraceuticals. In this research, caseinate-carrageenan complex was used for encapsulation of vitamin D. The complex formation between caseinate and carrageenan was carried out by lowering the pH under isoelectric point of protein. The Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning colorimetry (DSC) confirmed complex formation between carrageenan, caseinate and vitamin D. The particle size of 1% caseinate particles was in the range of 150-300 nanometer and by addition of vitamin D the particle size increased to 450-750 nanometer. Moreover, carrageenan of all concentrations (at constant concentration of caseinate (1%) and pH4.9) resulted in lower particle size below 100 nanometer. The stability of caseinate and its complex formation with carrageenan showed that encapsulation was achieved at 45% efficiency and also vitamin D stability (during 5 days storage) was higher in nanocomplex compared to pure caseinate particles (60-63% compared to 53%). The complex formation between caseinate and carrageenan was carried out by pH decreasing under isoelectric point of protein. The FTIR and DSC confirmed complex formation between carrageenan, caseinate and vitamin D. The particle size of caseinate 1% particles were in the range of 150 -300 nanometer and with adding vitamin D, particle size increased to 450-750 nanometer. Moreover, adding carrageenan at all used concentration (at constant concentration of caseinate (1%) and pH4.9) resulted in reduced particle size to less than 100 nanometer and vitamin D stability (during 5 days storage) was higher (60-63%) in nanocomplex compared to pure caseinate particles (53%).The protein-polysaccharide complex based nanocapsule is one type of the polymeric nanocarriers which can potentially be used for encapsulation of hydrophobic nutraceuticals. In this research, carageenan- caseinate complex was used for encapsulation of vitamin D. The complex formation between caseinate and carageenan was carried out by pH decreasing under isoelectric point of protein. The Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning colorimetry (DSC) confirmed complex formation between carageenan, caseinate and vitamin D.  The particle size of caseinate 1% particles were in the range of 150 -300 nanometer and with adding vitamin D, particle size increased to 450 -750 nanometer. Moreover, adding carageenan at all used concentration (at constant concentration of caseinate (1%) and pH=4.9) caused to decrease of particle size to below of 100 nanometer. The results of encapsulation efficiency and stability showed that caseinate and complex particles confront from 45% efficiency and also vitamin D stability (during 5 days storage) was higher in nanocomplex compared to pure caseinate particles (60-63% in comparison to 53%).

کلیدواژه‌ها [English]

  • sodium caseinate-carrageenan nanocomplexe
  • vitamin D
  • infrared spectroscopy
  • differential scanning colorimetry
  • encapsulation efficiency