بررسي خواص گرمايي، كدورت و عوامل موثر بر اندازه ذرات و ريولوژي نوساني نانوكمپلكس‌هاي زيست‌پليمري پكتين ـ كازيينات

Study of Thermal Properties, Turbidity, Effective Factors on Particle Size and Oscillatory Rheology of Pectin-Caseinate Biopolymer Nanocomplexes

يكي از انواع نانوكپسول­ هاي مورد استفاده براي ريز­پوشاني و رهايش كنترل‌شده مواد غذايي - دارو، نانوكمپلكس ­هاي زيست‌پليمري‌اند كه از اتصال زيست‌پليمرهاي پروتييني و پلي‌­ساكاريدي تشكيل مي­ شوند. در اين پژوهش، تشكيل كمپلكس بين پكتين و سديم كازيينات، با افزودن محلول پكتيني )2/0، 45/0 و 7/0% w/v ) به محلول كازييناتي (5/0، 1 و 5/1 % w/v) و كاهش pH به زير نقطه ايزوالكتريك كازيينات سديم، انجام شد و اثر عوامل مختلف از جمله غلظت­ زيست‌پليمر، غلظت نمك، دما و زمان فراصوت‌دهي بر خواص نانوكمپلكس ­هاي پكتين ­ـ­ كازيينات به عنوان نانوحامل بالقوه بررسي شده است. گرماسنجي پويشي تفاضلي (DSC) و دستگاه اندازه‌­گيري اندازه ذرات، به ترتيب براي تشخيص تشكيل كمپلكس و تعيين اندازه و توزيع ذرات استفاده شدند. مطابق نتايج DSC، با اختلاط محلول­ هاي سديم كازيينات و پكتين در شرايط اسيدي (1/4=pH)، پيك مربوط به پكتين (°C4/208) و كازيين خالص (°C3/206) حذف شده و مخلوط اين دو، يك پيك جديد را در دماي بالاتر (°C7/248) نشان داد. نتايج DSC و كدورت‌سنجي، ايجاد كمپلكس بين پكتين و كازيين در pHهاي كمتر از 5 و نتايج اندازه ذرات، تشكيل پراكنش پايدار، با حداقل اندازه nm 86 را در pH برابر 1/4، كازيينات w/v %1 و پكتينw/v %45/0 نشان دادند. فراصوت‌دهي با زمان­ هاي بيش از min ? ، اندازه ذرات را كاهش داد و افزودن نمك، در غلظت­ هاي كم و زياد نتايج متفاوتي را در پايداري سامانه داشت. با كاهش دماي توليد از C‌°21 به C‌°4 اندازه ذرات نانوكمپلكس كاهش يافت. مطابق نتايج آزمون ريولوژي نوساني، با افزايش غلظت پكتين، مدول­ هاي گرانروكشساني (G? وG?) افزايش يافتند و مدول اتلاف (G?) از مدول ذخيره (G?) بزرگ‌ تر بود.

The biopolymer-based nanocomplexes are a group of nanocapsules that are used for encapsulation and control delivery of nutraceuticals. They are formed by binding of proteins and polysaccharides. In this study, complex formation between pectin and sodium caseinate was taken place by addition of pectin solutions (0.2, 0.45 and 0.7 % w/v) into the caseinate solutions (0.5, 1 and 1.5 % w/v) and adjusted their pH below isoelecteric point of sodium caseinate. The effect of various factors such as biopolymer concentration, salt concentration, temperature and time of ultrasound on the properties of pectin-casein nanocomplexes was investigated. Differential scanning calorimetry (DSC) and particle size analyzer were used for study of complex formation and particle size determination, respectively. The results of DSC and turbidimetry showed complex formation between the pectin and casein at pH below 5 and the results of particle size showed formation of stable dispersion with a minimum size of 86 nm at pH 4.1, caseinate of 1 % w/v and pectin 0.45 % w/v concentration. The ultrasound for more than 1 min reduced particle size and addition of salt at high and low concentrations had different effects on the stability of the colloidal system. The lowering of temperature from 21 to 4°C resulted in smaller particle size of nanocomplexes. The oscillatory rheological results showed that with increasing pectin concentration, viscoelastic moduli were increased and loss moduli were higher than storage modulus.