مدل‌سازي و بهينه‌سازي ويژگيهاي كيفي و پايداري نانو كمپلكس‌هاي كلوئيدي جهت كاربرد در نوشيدني هاي اسيدي شفاف

Modeling and optimization of qualitative characteristics and stability of colloidal nanocomplexes for application in clear acidic drinks

امروزه كاربرد پليمرهاي طبيعي زيست تخريب ­پذير از جمله پروتئين‌ها و پلي­ ساكاريدها در تهيه نانو ذرات در صنايع غذايي و دارويي مورد توجه خاصي قرار گرفته­ است. اين پژوهش با هدف مدلسازي و بهينه ­سازي توليد نانو كمپلكس­ هاي سه جزئي پروتئين، پلي­ ساكاريد و امولسي فاير كوچك مولكول و بررسي پايداري آنها با استفاده از طرح Box-Behnken انجام گرفت. براي هر پاسخ با استفاده از آناليز رگرسيون خطي چندگانه، مدل هاي چند جمله اي درجه دوم به دست آمد. نتايج آناليز واريانس نشان داد كه مدلهاي همه پاسخ­ها بسيار معني دار بودند (p<0.001) همچنين همه مدلهاي پيش بيني شده داراي ضرايب تبيين و تبيين اصلاح شده بالايي بودند كه تضمين كننده برازش رضايت بخش مدل هاي رگرسيون به داده­ هاي آزمايشي است. با استفاده از روش تابع مطلوبيت شرايط فرآوري بهينه بر حسب غلظت سديم كازئينات (0/15%)، غلظت صمغ عربي (0/45%)، غلظت تويين 20 (0/09%) و (pH (4/97 بدست آمد. در اين نقطه بهينه، اندازه ذرات (68/71 نانومتر)، اسپن (90/0)، كدورت (0/24)، رشد اندازه ذرات (0/034)، رشد توزيع اندازه ذرات (0/003) و رشد كدورت نانوكمپلكس­ ها (0/016) بدست آمد. ميزان تابع مطلوبيت بهينه سازي 0/87 بود كه نشان دهنده برآورد شدن مطلوب اهداف مي ­باشد. در نتيجه نانو ذرات بدست آمده را مي ­توان به عنوان سيستم حامل مواد مغذي جهت استفاده در غذاهاي عملگرا و محصولات نوشيدني شفاف با pH پايين مورد استفاده قرار داد.

Nowadays, natural biopolymers such as proteins and polysaccharides in the preparation of biodegradable nanoparticles in food and pharmaceutical industries are of particular interest. The aim of this study was modeling and optimization of three component nanocomplex (protein, polysaccharide and small molecule emulsifier) production and study their stability using the Box- Behnken design. For each response, second order polynomial models were developed using multiple linear regression analysis. Analysis of variance confirmed that the models were highly significant (p<0.001) for all response variables and also showed that all of the predictive models had high RSquared and Adjust R-Squared, thus ensuring a satisfactory fitness of the regression models to the experimental data. Using desirability function, optimal processing conditions was achieved in the sodium caseinate concentration (0/15%), Arabic gum concentration (0/54%), Tween 20 concentration (0/09%) and pH (4/79). At this optimum zone, particle size (68/71), particle size distrubition (0/9), and turbidity (0/24), particle size growth (0/034), particle size distrubition growth (0/003) and turbidity growth (0/016). The multiobjective desirability was equal to 0.87 that, indicates the fulfillment of optimization goals. These nanodispersions may be useful as nutrients delivery systems for utilisation in functional food and drink products with low pH.