طراحی و ساخت امولسیون های اسانس مرزه خوزستانی پایدار شده توسط نشاسته اصلاح شده- ژل نانوفیبر سلولز باکتریایی و بررسی خواص فیزیکو-شیمیایی و ضد میکروبی آن

Abstract

خلاصه فارسی مقدمه و هدف: اسانس‌های روغنی(EOs) به دلیل دارا بودن خواص طعم دهندگی، آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی بهداشتی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته خواصی مانند حلالیت کم در آب، فراریت بالا و بوی قوی آن‌ها، منجر به ایجاد محدودیت هایی در استفاده از این ترکیبات شده است. برای غلبه بر این محدودیت ها و بهبود پایداری اسانس ها، بسیاری از روش های مختلف جهت کپسوله کردن آن‌ها توسعه داده شده‌اند. نشاسته اصلاح شده با اکتینیل سوکسینیک انیدرید (OSA) یکی از مهمترین انواع نشاسته اصلاح شده است که دارای فعالیت سطحی بالایی می باشد. بنابراین می‌تواند جهت کاهش کشش سطحی و پایدارسازی امولسیون‌های O/W استفاده ‌شود. نانوسلولزها از جمله دیگر ترکیبات آمفیفیلیک هستند که توجه ویژه ای را به دلیل مورفولوژی متغیر و شیمی سطح به خود جلب کرده‌اند. هدف از مطالعه حاضر پایدارسازی اسانس روغنی مرزه خوزستانی در امولسیون‌های O/W توسط ترکیب آمفیفیلیک نانوکریستال‌های نشاسته اصلاح شده در حضور نسبت‌های مختلف نانوفیبر سلولز باکتریایی و بررسی ویژگی‌های فیزیکی، آنتی‌اکسیدانی و ضد‌میکروبی امولسیون‌های حاصله می‌باشد. مواد و روش کار: نانوکریستال‌های نشاسته‌ی اصلاح شده (SNC) با استفاده از روش هیدرولیز اسیدی حرارتی توسط اسید هیدروکلریدریک یک نرمال تهیه شدند. خواص شیمیایی، فیزیکی و مورفولوژی SNC ها با استفاده از دستگاه های FT-IR، XRD و SEM مشخص شدند. پیکرینگ امولسیون های حاوی اسانس مرزه ی خوزستانی (با نسبت (O/W, 30:70 توسط نانوکریستال‌های نشاسته‌ی اصلاح شده و مقادیر مختلف ژل نانوفیبر سلولز باکتریایی (B-CNF) توسط دستگاه‌های هموژنایزر و اولتراسوند تهیه شدند. پایداری امولسیون‌ها با سنجش سایز ذرات، پتانسیل زتا و PDI در طول نگهداری به مدت 40 روز و تحت اثر حرارت های (50، 60، 70 و 80 درجه سانتیگراد) تعیین شد. خواص فیزیکی امولسیون های حاصله نیز با استفاده از سنجش ویسکوزیته، کدورت و رفتار رئولوژیکی مورد بررسی قرار گرفت؛ در ادامه خاصیت آنتی‌اکسیدانی امولسیون‌های بهینه با استفاده از تست DPPH و خاصیت ضد‌ میکروبی آن‌ها در برابر باکتری های استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا انتریکا با استفاده از تست دیسک‌دیفیوژن و تست بازدارندگی بیوفیلم انجام شد. یافته‌ها: بررسی ویژگی های شیمیایی، فیزیکی و همینطور ظاهری SNC ها نشان دهنده ی افزایش بلورینگی در SNC ها با افزایش اسیدیته‌ی محلول هیدرولیز بود. نتایج حاصل از اندازه‌گیری سایز ذرات امولسیونی نشان داد که با کاهش اندازه ی ذرات نانوکریستال‌های نشاسته (SNCs) و همچنین افزایش مقدار ژل نانوفیبر سلولز باکتریایی (B-CNF)، سایز ذرات امولسیونی کاهش وقدر مطلق پتانسیل زتا نیز افزایش یافت. سنجش پایداری امولسیون‌ها در طی نگهداری و حرارت، پایداری بالای این امولسیون‌ها در برابر تغییرات محیطی را تأیید کرد. ویسکوزیته امولسیون های پایدار شده با ترکیب SNC و B-CNF بیشتر از امولسیون‌های بدون B-CNF بود و علاوه بر این،SNC های با درجه بالاتر هیدرولیز اسیدی، منجر به تولید پیکرینگ امولسیون ‌هایی با ویسکوزیته کمتر شدند. خاصیت آنتی اکسیدانی امولسیون ها با روند افزایش میزان هیدرولیز اسیدی در SNC ها و افزایش مقدار B-CNF کمتر شد که به دلیل خاصیت کنترل انتشار پایدار در بروز خواص آنتی اکسیدانی اسانس روغنی در امولسیون ها بود. حضور و عدم حضور B-CNF هیچ تغییر قابل توجهی در فعالیت ضد میکروبی امولسیون های اسانس مرزه‌ی خوزستانی علیه استافیلوکوکوس اورئوس و سالمونلا انتریکا در تست انتشار دیسک نشان نداد؛ که نشان می دهد هیچ اثر مخربی از افزودن B-CNF بر فعالیت ضد میکروبی ایجاد نشده است. قطر هاله‌ی بازدارنده در اسانس مرزه ی خوزستانی خالص بیشتر از قطر ناحیه‌ی بازداری ایجاد شده در اطراف دیسک‌های حاوی امولسیون بود و بعد از 30 روز خاصیت ضد میکروبی امولسیون‌ها حفظ و در بعضی از موارد حتی قطر هاله افزایش یافت که نشان دهنده‌ی رهایش و انتشار پایدار اسانس از سیستم‌های امولسیونی بود. با این حال، بیشترین فعالیت ضد بیوفیلمی در برابر باکتری های ذکر شده در امولسیون های پایدار شده توسط SNC آماده شده با 8/0 میلی لیتر اسید هیدروکلریک (SNC 0.8) و بدون وجود B-CNF مشاهده شد. نتیجه‌گیری: امولسیون‌های تهیه شده پایداری فیزیکی، آنتی اکسیدانی و همینطور فعالیت ضد میکروبی قابل توجهی داشتند. میزان هیدرولیز اسیدی نانوکریستال‌های نشاسته و حضور یا عدم حضور ژل نانوفیبر سلولز باکتریایی درمیزان پایداری‌ فیزیکی، ویسکوزیته و فعالیت ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی کاملا مشهود بود که نشان دهنده‌ی پتانسیل بالای این ترکیبات برای استفاده در فرمولاسیون‌ انواع امولسیون ها در سیستم های غذایی و دارویی می باشد.

کلمات کلیدی: نشاسته اکتینیل سوکسینیک انیدرید، نانوکریستال، امولسیون، پایداری، ژل نانوفیبر سلولز باکتریایی