بهينه‌سازي رهايش ميكروكپسول‌هاي ليكوپن ساخته شده با ديواره پروتئين آب پنير و مالتودكسترين توسط روش سطح پاسخ

Optimization of release process of lycopene microcapsules made by whey protein and maltodextrin using Response Surface Methodology

ليكوپن رنگدانه ­كاروتنوئيدي با تاثيرات مثبت بر سلامتي انسان و حساس به شرايط محيطي است. يكي از روش­ هاي كنترل تخريب آن، ريزپوشاني توسط مواد بيوپليمري درون ميكروكپسولهاست. اين تكنولوژي مي­تواند رهاسازي مواد فعال را كنترل نموده و در مقابل شرايط محيطي از آن­ها محافظت نمايد. در اين روش لازم است در شرايط و زمان مناسب، رهايش صورت گرفته و ماده بتواند از ديواره­ هاي كپسول خارج شود. در اين پژوهش، به منظور توليد پودرهاي ريزپوشاني شده ليكوپن، از كنسانتره پروتئين آب پنير (WPC) همراه با مالتودكسترين استفاده شد. بدين منظور امولسيوني شامل محلول روغني ليكوپن 5% همراه با پروتئين آب­پنير و مالتودكسترين تهيه شد. درصد مواد جامد و ليكوپن به ترتيب 04/37 % و 66/18 % و سرعت هموژنايزر 18000 دور در دقيقه بود. سپس امولسيون توليد شده در خشك­ كن پاششي با دماي هواي ورودي 150 درجه سانتي­گراد و فشار نازل 2 بار خشك شدند. در راستاي يافتن بهترين شرايط رهايش در آب، از روش سطح پاسخ و طرح مركب مركزي، استفاده شد. متغيرهاي مستقل شامل pH (3، 7 و 11)، دماي آب (24، 62 و 100 درجه سانتي­گراد) و درصد نمك (5/0، 1 و 5/1) بودند. نتايج نشان داد كه با افزايش pH محيط آبي، به سمت قليايي، رهايش مواد ليكوپن افزايش يافت. همچنين بيشترين سرعت رهايش در دماي 62 درجه سانتي گراد و مقدار نمك 5/0% مشاهده شد و در دماهاي بالاتر و پايين­تر از آن، زمان رهايش طولاني­تر بود. با افزايش مقدار نمك از 5/0 % به 5/1 % نيز سرعت آزاد سازي مواد كاهش يافت.

Lycopene is a useful carotenoid pigment for human health but is very sensitive to environmental conditions. A useful method to control lycopene degradation is microencapsulation by biopolymers. This technology can control release progress of active materials and protect them in different conditions by covering and releasing them in proper place and time. In this investigation, whey protein concentrate (WPC) and maltodextrin were used to encapsulate lycopene. In order to do that, an emulsion of oily lycopene 5% with whey protein concentrate and maltodextrin was prepared. Percentage of solid materials and lycopene were 37.04% and 18.66% respectively and homogenizer speed was set on 18000 rpm. Then emulsion was dried in a spray dryer with inlet air temperature of 150 °C and air pressure of 2 bar at entrance of nuzzle funnel. In order to find the best conditions of releasing of capsules in water, response surface methodology and central composite design were used. Independent variables were pH (3, 7, and 11), water temperature (24, 62 and 100 °C) and percentage of sodium chloride (0.5, 1 and 1.5%). Results showed that alkaline pH resulted to higher rate of rehydration and release of core materials; also the highest rate of release was achieved at water temperature of 62 °C and salt concentration of 0.5%, but higher and lower temperatures and higher levels of salt resulted to a significant decrease of rehydration and rate of core release.