صفر تا 100 انکپسولاسیون در صنایع غذایی

کاربرد انکپسولاسیون در صنایع غذایی چیست؟ انکپسولاسیون مواد غذایی چیست؟ روش های متداول انکپسولاسیون مواد غذایی چیست؟ سلام به شما دوست عزیز علم فودی. ممنونیم که علم فود رو برای آشنایی با میکروانکپسولاسیون مواد غذایی و انکپسولاسیون در صنایع غذایی انتخاب کردید. تا پایان این مطلب با علم فود همراه باشید.

 

انکپسولاسیون در صنایع غذایی چیست؟

انکپسولاسیون به فناوری پوشش دهی مواد و عناصر زیست فعال در ابعاد بسیار کوچک در مقیاس نانو اشاره دارد (لوپز و همکاران، ۲۰۰۶). ریز پوشانی فناوری است که به سرعت در حال رشد بوده و در زمینه داروسازی و صنایع غذایی کاربردهای بسیاری یافته است. از فناوری انکپسولاسیون برای حفاظت از ترکیبات زیست فعال پلی فنول ها، ریز مغذی ها، آنزیم ها، آنتی اکسیدان ها و مواد غذایی با خواص درمانی در برابر عوامل زیست محیطی مخرب و همچنین برای رهایش کنترل شده در مکان مورد نظر استفاده میشود. (گوین، ۲۰۰۴؛ اژیلاراسی و همکاران، ۲۰۱۳).

با گسترش دامنه کاربرد این فناوری میتوان گفت رهایش کنترل شده و هدفمند، با در اختیار قرار دادن سهم مؤثری از مواد مغذی منجر به بهبود تأثیر ریز مغذی ها در بدن شده و در نتیجه محصول مورد نظر از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود (مظفری و همکاران، ۲۰۰۶).  انکپسولاسیون مواد غذایی فرآیندی برای به دام انداختن عوامل فعال در داخل یک ماده حامل است و ابزار مفیدی برای بهبود تحویل مولکول های زیست فعال و سلول های زنده به غذاها است.

 

 

در بیشتر موارد، انکپسولاسیون به فناوری اطلاق می شود که در آن اجزای زیست فعال کاملاً پوشانده شده اند. پوشش داده شده و محافظت شده توسط یک مانع فیزیکی، بدون هیچ گونه بیرون زدگی از اجزای فعال زیستی(1). همچنین، انکپسولاسیون در صنایع غذایی به عنوان فناوری بسته بندی جامدات، مایعات یا مواد گازی در ابعاد کوچک تعریف شده است. کپسول هایی که محتویات خود را با سرعت های کنترل شده در دوره های طولانی مدت و در زمان مشخص تحت شرایط کنترل شده آزاد می کنند(3).

 

مواد اولیه مورد استفاده در انکپسولاسیون مواد غذایی

ترکیبات مختلف که به طور گسترده برای انکپسولاسیون دارو پذیرفته شده اند، برای استفاده در صنایع غذایی تایید نشده اند، زیرا بسیاری از این مواد برای کاربردهای غذایی به عنوان مواد “به طور کلی به عنوان مواد ایمن” (GRAS) تایید نشده اند(2). مهم ترین معیار برای انتخاب یک ماده جهت انکپسولاسیون در صنایع غذایی، عملکردی است که کپسول باید برای محصول نهایی ایجاد کند مانند محدودیت های احتمالی برای مواد پوشش، غلظت کپسول ها، نوع رهاسازی، الزامات پایداری و محدودیت های هزینه.

مواد مورد استفاده برای طراحی پوسته محافظ کپسول ها باید از نظر مواد غذایی، زیست تخریب پذیر و قادر به ایجاد مانعی بین فاز داخلی و محیط اطراف آن باشند. در میان همه موادی که به طور گسترده برای انکپسولاسیون مواد غذایی استفاده می شود پلی ساکاریدها متداولترین هستند. نشاسته و مشتقات آنها، آمیلوز، آمیلوپکتین، دکسترین، مالتودکسترین، پلی دکستروز، شربت و سلولز و مشتقات آنها معمولا برای انکپسولاسیون در صنایع غذایی استفاده می شود.

 

انواع صمغ های خوراکی  مانند صمغ عربی، صمغ کتیرا، صمغ کارایا، صمغ کهور، گالاکتومانان ها، پکتین ها و پلی ساکاریدهای محلول سویا نیز استفاده می شود. پس از آن، عصاره های دریایی مانند کاراگینان و آلژینات نیز در غذاها وجود دارد. پلی ساکاریدهای میکروبی و حیوانی مانند دکستران، کیتوزان، زانتان و ژلان نیز مورد بهره برداری قرار می گیرند.

پروتئین ها و لیپیدها نیز برای انکپسولاسیون مواد غذایی مناسب هستند. نمونه هایی از رایج ترین آنها پروتئین های شیر و آب پنیر عبارتند از کازئین، ژلاتین و گلوتن. از جمله مواد لیپیدی مناسب برای کاربردهای غذایی می توان به اسیدهای چرب و الکل های چرب، موم ها (موم زنبور عسل، موم کارنائوبا، موم کندلیا)، گلیسریدها و فسفولیپیدها اشاره کرد.

چرا انکپسولاسیون در صنایع غذایی مهم  است؟

در سال‌های اخیر، صنایع غذایی نیاز به افزودن ترکیبات کاربردی در محصولات غذایی دارد. ترکیبات فانکشنال معمولا نسبت به شرایط محیطی، فراند و شرایط معده و روده حساس هستند بنابراین انکپسولاسیون در صنایع غذایی یکی از راه های اصلی جهت حفاظت از این ترکیبات و موثر واقع شدن آنهاست.

انکپسولاسیون در صنایع غذایی به دلایل مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. انکپسولاسیون یک ابزار مفید برای رساندن مولکول های زیست فعال برای مثافل آنتی اکسیدان ها،  مواد معدنی، ویتامین ها، فیتوسترول ها، اسیدهای چرب و رنگدانه های طبیعی خوراکی  و سلول های زنده مانند پروبیوتیک ها در صنایع غذایی می باشد(1 و 2).

هدف انکپسولاسیون حفظ ثبات  ترکیبات زیست فعال در طول فراوری، نگهداری و جلوگیری از برهمکنش نامطلوب با ماتریس مواد غذایی است. این ترکیبات از روش انکپسولاسیون سود می‌برند، زیرا این روش، فرآیندهای تخریب (مانند اکسیداسیون یا هیدرولیز) را کند می‌کند و تا زمانی که محصول در مکان‌های مورد نظر تحویل داده شود، از تخریب جلوگیری می‌کند(4).

 

روش های متداول میکروانکپسولاسیون مواد غذایی

روش هایی برای انکپسوله کردن ترکیبات غذایی وجود دارد. از آنجایی که ترکیبات کپسوله‌کننده اغلب به شکل مایع هستند، بسیاری از فناوری‌ها مبتنی بر خشک کردن هستند. تکنیک‌های مختلفی مانند خشک‌کردن با اسپری، خشک‌کردن با بستر اسپری، پوشش بستر مایع، سرمایش اسپری، خنک‌کردن با اسپری یا تزریق مذاب برای محصور کردن عوامل فعال در دسترس هستند(5 و 6).

خشک کردن با اسپری درایر

خشک کردن با اسپری درایر گسترده ترین روش انکپسوله کردن مواد غذایی در صنعت غذا است، زیرا انعطاف پذیر و دائمی و مهم تر از آن اقتصادی است. این روش، ذرات با کیفیت خوب تولید می کند که اندازه آنها کمتر از 40 میکرومتر است.حدود 80 تا 90 درصد کپسول ها از نوع خشک شده با اسپری هستند، بقیه آنها عمدتاً از طریق سرمایش اسپری، خشک کردن انجمادی، اکستروژن مذاب و تزریق مذاب تهیه می شوند(7 و 8).

 

انکپسولاسیون با اکستروژن

یکی دیگر از روش های انکپسولاسیون در صنایع غذایی استفاده از فناوری اکستروژن است. اکستروژن الکترواستاتیک به ویژه برای تولید ذرات بسیار کوچک، تا 50 میکرومتر موثر است.

 

امولسیون سازی

یکی دیگر از روش های پرکاربرد، امولسیون سازی است. برای مواد فعال مواد غذایی محلول در آب استفاده می شود و دو ترکیب از امولسیون وجود دارد: امولسیون آب / روغن یا امولسیون روغن / آب و امولسیون دوگانه آب / روغن / آب. امولسیون روغن در آب را با روش های مختلفی مانند اسپری درایر یا فریز درایر میتوان خشک کرد. چنین امولسیون های خشک شده ممکن است کپسوله یا فرمول فوری برای بسیاری از محصولات غذایی باشند(9).

روش اسپری چیلینگ یا اسپری کولینگ

سرمایش اسپری یا خنک‌کننده اسپری فناوری‌هایی برای تولید مواد فعال با پوشش لیپیدی هستند. تفاوت این دو روش در نقطه ذوب لیپیدها است. در مورد اسپری چیلینگ نقطه ذوب لیپیدها در محدوده 34 تا 42 درجه سانتیگراد و برای سرمایش کولینگ دمای بالاتر است. عامل می تواند در لیپیدها حل شود، به صورت ذرات خشک یا به صورت امولسیون های آبی موجود باشد. خنک کننده اسپری تکنیکی با امکان دستیابی به بازده بالا است و می توان آن را در دو حالت فراوری پیوسته و بچ اجرا کرد(9 و 10).

 

انکپسولاسیون با روش بستر سیال

یکی دیگر از روش های انکپسولاسیون در صنایع غذایی استفاده از بستر سیال است. پوشش بستر سیال یک تکنیک کپسوله‌سازی است که در آن یک پوشش روی ذرات پودر در یک دستگاه غیرپیوسته یا یک تنظیم مداوم اعمال می‌شود. ذرات پودر توسط یک جریان هوا در دمای خاصی معلق می شوند و با یک ماده پوشش دهنده اتمیزه شده اسپری می شوند. ماده پوشش ممکن است محلول آبی از سلولز یا مشتقات نشاسته، پروتئین ها و صمغ باشد(11).

 

انکپسولاسیون با خلا و فریز درایر

فرآیندهای خشک کردن با خلاء و انجماد بسیار مشابه هستند، اما اولین مورد سریعتر و ارزان تر است، زیرا در دمای بالاتر از نقطه انجماد حلال عمل می کند. معایب عمده از فریز درایینگ، انرژی ورودی بالا و زمان فرایند طولانی است. علاوه بر این، در طول فرایند، یک مانع با ساختار متخلخل بین عامل فعال و محیط اطراف آن تشکیل می شود. این دیواره با متخلخل بالا در صورت نیاز به رهاسازی طولانی مدت یک ماده، محافظت ضعیفی را ارائه می دهد(9).

انکپسولاسیون با سیکلودکسترین ها و وزیکول های لیپوزومی

همچنین، گنجاندن مولکولی در سیکلودکسترین ها و وزیکول های لیپوزومی برخی ویژگی های خاص را برای فعال های زیستی فراهم می کند. با این حال، این تکنیک ها گران تر هستند، و بنابراین، کمتر مورد بهره برداری قرار می گیرند.لیپوزوم ها ذراتی هستند که اندازه آنها از 30 نانومتر تا چند میکرون است. مکانیسم ایجاد لیپوزوم ها اساساً برهمکنش های آب دوست-آب گریز بین فسفولیپیدها و مولکول های آب است.

 

به چه ترکیباتی، نانوذرات گفته میشود؟

ریز پوشینه ها ذراتی با قطر ۱ تا ۵۰۰۰ میکرومتر میباشند (کینگ، ۱۹۹۵). در حالی که نانو ذرات به ذرات کلوئیدی و کروی شکل با قطر ۱۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر گفته می شود. نام دیگر نانوذرات، نانوپوشینه ها یا نانوذرات کروی میباشد (کونان و همکاران، ۲۰۰۲). نانوپوشینه ها سیستم های متخللی هستند که در آنها ترکیب زیست فعال داخل حفره ای با غشاء پلیمری خاص قرار می گیرد.

 

دوره بدو استخدام مسئولین فنی صنایع غذایی

در دوره بدو استخدام مسئولین صنایع غذایی که در سایت علم فود به صورت ویدیویی و در بستر اپلیکشین ارائه شده است تمامی مباحث مهمی که مسئولین صنایع غذایی در بدو ورود به واحد تولیدی باید بدانند آموزش داده شده است. بعد از گذراندن دوره گواهی مورد تایید سازمان غذا و دارو با 5 امتیاز بازآموزی ارائه میشود. برای آشنایی با دوره بر روی عکس زیر کلیک کنید:

دوره متخصص آزمایشگاه مواد غذایی

 

 

منابع :

کتاب روش های نانوپوشانی اجزای تشکیل دهنده مواد غذایی

1. Vos P., Faas M.M., Spasojevic M. & Sikkema J. Review: Encapsulation for preservation of functionality and targeted delivery of bioactive food components. Int Dairy J 2010; 20:292-302

2. Wandrey C., Bartkowiak A. & Harding S.E. Materials for Encapsulation In: Zuidam N.J., Nedovic, V.A. (Eds.)
Encapsulation Technologies for Food Active Ingredients and Food Processing, Springer: Dordrecht, The Netherlands; 2009, p. 31-100.

3.Desai K.G.H. & Park H.J. Recent developments in microencapsulation of food ingredients. Drying Technol 2005; 23:1361–94. 

4. McClements D. & Lesmes U. Structure-function relationships to guide rational design and fabrication of particulate food  delivery systems. Trends Food Sci Technol 2009; 20:448-57.

5. Gibbs B.F., Kermasha S., Alli, I. & Mulligan, C.N. Encapsulation in the food industry: a review. Int J Food Sci Nutr 1999; 50:213–24.

6. Zuidam N. J. & Heinrich J. Encapsulation of aroma. In: Zuidam, N.J., Nedovic, V.A., (Eds.). Encapsulation Technologies for Food Active Ingredients and Food Processing; Springer: Dordrecht, The Netherlands; 2009, p. 127-60. 

7.Milanovic J., Manojlovic V., Levic S., Rajic N., Nedovic V. & Bugarski B. Microencapsulation of Flavors in Carnauba Wax.  Sensors 2010; 10:901-12. 

8. Porzio M.A. Flavor delivery and product development. Food Technol 2007; 01(07):22–9.

9.Zuidam, N.J. & Shimoni E. Overview of Microencapsulates for Use in Food Products or Processes and Methods to Make  Them. In: Zuidam, N.J., Nedovic, V.A., (Eds.). Encapsulation Technologies for Food Active Ingredients and Food Processing,  Springer: Dordrecht, The Netherlands; 2009, p. 3-31.

10. Gouin S. Microencapulation: industrial appraisal of existing technologies and trends. Trends Food Sci Technol 2004; 15:330-47.

11. Dewettinck K., Huyghebaert A. Fluidized bed coating in food technology. Trend Food Sci Technol 1999; 10:163–8.