نانوکپسوله‌سازی فیکوسیانین با پوشش‌های پروتئینی– کربوهیدراتی: تحلیل پایداری، رهایش کنترل‌شده و ساختار سطحی در مدل هضم آزمایشگاهی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله کامل علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی تکثیر و پرورش آبزیان

2 دانشیار

3 استادیار گروه شیلات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

5 گروه عمل آوری فرآورده‌های شیلاتی، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: فیکوسیانین، یک رنگدانه طبیعی با خواص آنتی‌اکسیدانی و کاربرد گسترده در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی است. این ترکیب به‌شدت نسبت به عوامل محیطی نظیر نور، دما، pH و اکسیژن حساس بوده و به همین دلیل نیازمند فناوری‌های محافظتی مؤثری برای افزایش پایداری و فراهمی زیستی آن می‌باشد. هدف این پژوهش، نانوکپسوله‌سازی فیکوسیانین از جلبک Spirulina platensis با استفاده از ترکیبات دیواره‌ای مختلف شامل ایزوله پروتئین سویا، پروتئین آب‌پنیر و مالتودکسترین بود.
مواد و روش‌ها: فیکوسیانین از جلبک Spirulina platensis ، و با استفاده از ترکیب‌های مختلف دیواره‌ای شامل ایزوله پروتئین سویا (SPI)، پروتئین آب‌پنیر (WP) و مالتودکسترین (MD) نانوکپسوله شد. نانوکپسول‌ها به روش امولسیون‌سازی و خشک‌سازی تهیه شدند و ویژگی‌هایی نظیر اندازه ذرات، شاخص پراکندگی (PDI)، راندمان درون‌پوشانی و زتاپتانسیل مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین، طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و آنالیز گرمایی روبشی تفاضلی (DSC) برای بررسی برهم‌کنش‌های مولکولی و پایداری حرارتی استفاده شد. آزمون‌های رهایش کنترل‌شده در محیط‌های شبیه‌سازی‌شده معده و روده انجام گرفت.
یافته‌ها: این مطالعه نشان داد که ترکیب ایزوله پروتئین سویا و مالتودکسترین، به‌عنوان دیواره کپسول، بهترین ویژگی‌های ساختاری، فیزیکوشیمیایی و عملکردی را در نانوکپسوله‌سازی فیکوسیانین از جلبک اسپیرولینا ارائه می‌دهد. نانوکپسول‌های حاصل دارای اندازه ذره کوچک (8.86 نانومتر)، شاخص پراکندگی مناسب (0.48)، راندمان بالا (88.7٪) و زتاپتانسیل منفی (mV 10.1−) بودند. آزمون‌های FTIR و DSC موفقیت فرآیند کپسوله‌سازی و افزایش پایداری حرارتی رنگدانه را تأیید کردند. بررسی رهایش در شرایط هضم آزمایشگاهی نیز بیانگر آزادسازی کنترل‌شده (88–90٪ طی 120 ساعت) و محافظت مؤثر رنگدانه در برابر شرایط گوارشی بود .

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Nanoencapsulation of Phycocyanin Using Protein–Carbohydrate Composite Shells: Evaluation of Stability, Controlled Release, and Surface Morphology under Simulated Gastrointestinal Conditions

نویسندگان [English]

  • Eisa bahramizadeh 1
  • Seyed Mahdi Ojagh 2
  • alireza alishahi 3
  • shirin Hasani 4
  • Mehdi Zolfaghari 5
1 , Dept. of Seafood Processing, Faculty of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran. E-mail: Issabahramy@yahoo.com
2 fisheries, Gorgan University of Agricultural Sciences and natural Resources
3 Dept. of Seafood Processing, Faculty of Fisheries and Environmental Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
4 Gorgan University of Agriculture Sciences and Natural Resources
5 Seafood Sciences and Technology Dpt. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives; Phycocyanin, a natural pigment with antioxidant properties and wide applications in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries, is highly sensitive to environmental factors such as light, temperature, pH, and oxygen. Therefore, effective protection technologies are essential to enhance its stability and bioavailability. This study aimed to nanoencapsulate phycocyanin extracted from Spirulina platensis using different wall materials including soy protein isolate, whey protein, and maltodextrin.
Materials and Methods; Phycocyanin from Spirulina platensis, and encapsulated using various wall material combinations: soy protein isolate (SPI), whey protein (WP), and maltodextrin (MD). Nanocapsules were prepared using standard emulsion-based methods followed by drying. The formulations were characterized for particle size, polydispersity index (PDI), encapsulation efficiency, and zeta potential. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to analyze molecular interactions and thermal stability. In vitro release studies were conducted using simulated gastric and intestinal fluids.
Results; This study demonstrated that the combination of soy protein isolate and maltodextrin, as the capsule wall material, provided the best structural, physicochemical, and functional properties for the nanocapsulation of phycocyanin extracted from Spirulina. The resulting nanocapsules exhibited a small particle size (8.86 nm), suitable polydispersity index (0.48), high encapsulation efficiency (88.7%), and a negative zeta potential (−10.1 mV). FTIR and DSC analyses confirmed the success of the encapsulation process and the enhanced thermal stability of the pigment. In vitro digestion studies also indicated controlled release (88–90% over 120 hours) and effective protection of the pigment under gastrointestinal conditions .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoencapsulation
  • Phycocyanin
  • Stability
  • Controlled Release
  • In Vitro Digestion Model
مجله بهره برداری و پرورش آبزیان

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 14 مهر 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار