استفاده از ریزکپسول سازی در مبارزه با کمبود آهن
مواد معدنی در هر سلول، بافت و اندام زنده ای وجود دارند
ماکرو مینرال: سدیم، پتاسیم، کلسیم و ……
مواد معدنی
مینرال های جزئی: آهن، مس و روی
میکرو مینرال:
مینرال های خیلی جزئی: سلنیم، ید …..
تیروکسین، هموگلوبین و ویتامین ب 12
کوفاکتورهای در واکنش های آنزیمی و تشکیل استخوان
حفظ پ هاش، فشار اسمزی، انتقالات عصبی و ……
در بدن انسانها آهن به مقدار خیلی کمی وجود دارد
(0.05 گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن)
حمل اکسیژن
حمل و نقل الکترون ها
ساختمان چند سیستم آنزیمی
مصرف کافی ریز مغذی ها
4
5
مصرف بیش از حد آهن Hemochromatosis
تخریب اندام ها، دیابت و بی رنگ شدن پوست
کمبود آن موجب
آنمی
کاهش ایمنی بدن
کاهش سرعت رشد
ضریب هوشی پایین در کودکان
کاهش بارداری در زنان
پایین آمدن ظرفیت کاری در بزرگسالان
رایج ترین کمبود تغذیه ای 3.6 میلیارد نفر
2 میلیارد
800 هزار مرگ ( 1.5%)
سازمان بهداشت جهانی
یکی از ده فاکتور اصلی عامل بیماری،
عامل ناتوانی و مرگ در جهان امروزی
کم خونی فقر آهن پس از سوء تغذیه ی انرژی – پروتئین و اختلالات ناشی از کمبود ید، مهمترین کمبود تغذیه ای در ایران می باشد.
6
7
سه رویکرد برای مبارزه با کمبود آهن
تغییر و تنوع مکمل ها بخشیدن به رژیم غذایی
افزودن دستی
غنی سازی
افزودن به گیاهان
تغییر و تنوع بخشیدن روش ارجح است.
عملی ترین و موثرترین راه حل غنی سازی
8
سازمان بهداشت جهانی چهارطبقه غنی سازی
عمومی
مصرف بوسیله اکثر مردم
کنترل بوسیله دولت
بازار آزاد
دو هدف:
سودمندی مالی و سلامتی جامعه
هدف دار
در معرض خطر بالا
کودکان، نوزادان و انسانهای تبعیدی
خانگی و اجتماعی
یک رویکرد مبتکرانه
9
محصولات تقویت شده
آرد غلات، غذاهای غلاتی، نان
محدودیت اصلی اسید فیتیک و چربی های غیراشباع
نمک مصرف یکنواخت و دسترسی راحت ، غنی سازی همزمان نمک با ید و آهن
مشکل اصلی نمک Fe++ (green) → Fe+++ (orange/red) + e-
قهوه ای شدن و رسوبات قهوه ای در غذا و حلالیت کمتر
10
شکر وجود هیچ گونه ممانعت کننده جذب آهن
قابلیت دسترسی زیستی بالا و عدم تغییر رنگ
ادویه جات مصرف گستره، دسترسی راحت قشر آسیب پذیر به آن، وجود در رژیم غذایی
قهوه تغییرات ایجاد شده در رنگ و طعم
وجود ترکیبات فنولیک
11
محصولات لبنی غذایی ایده آل و ارزش تغذیه بالا
محتوی آهن g /kg 0.9- 0.09
موانع اصلی در جذب آهن در شیر کلسیم و کازئین
اکسیداسیون آهن از فروس به فریک
فرآورده های گوشتی آهن هم و حضور فاکتور گوشت
اینولین افزایش جذب آهن
پودرهای نوشیدنی
نوشیدنی های شکلاتی
12
دو مانع اصلی در تقویت کردن مواد غذایی با آهن
1- پیدا کردن ترکیب آهنی که به اندازه کافی جذب شود
2- غلبه بر اثرات ممانعت کننده جذب آهن
قابل جذب ترین ترکیبات آهن واکنش پذیرترین ترکیبات با بافت غذا
آهن عنصری با وجود اینکه با بافت بیشتر غذاها بسیار سازگار است اما دارای جذب بسیار پایینی است
13
آهن از لحاظ فرآیندها و نگهداری ماده غذایی یک عنصر نامطلوب تلقی می شود
بدلیل:
دارا بودن پتانسیل اکسیداسیون و ایجاد طعم بد
تغییر رنگ
ته نشینی
طعم فلزی
از لحاظ دسترسی زیستی
استفاده از ترکیبات آهن با قابلیت دستیابی زیستی بالا بوسیله بافت غذا محدود می شود.
ریز کپسول سازی
14
ریزکپسول سازی
فرآیندی که در آن ذرات یا قطرات کوچک بوسیله پوششی احاطه می شوند، یا در یک قالب یکنواخت یا غیر یکنواخت قرار داده می شوند شناخته شده است.
یا:
دانش بسته بندی مواد جامد، مایع و گاز در کپسول های کوچک که این کپسول ها قادر هستند محتویات خود را در مدت زمان های طولانی و تحت شرایط خاص با سرعت رهایش کنترل شده آزاد نمایند
15
ساده ترین شکل ریز کپسول:
یک کره کوچک با یک دیواره یکنواخت اطراف آن
هسته، فاز داخلی، پرکننده
پوسته، پوشش دهنده، مواد دیواره، غشا
بسته به خصوصیات فیزیکو – شیمیایی هسته، ترکیب دیواره و نوع تکنیک ریزکپسول سازی:
ساده
نا منظم
چند هسته
دیواره چند لایه
ماتریکس
16
میکروکپسول و میکروسفر!
17
مواد دیواره:
موم ها و چربی ها: موم زنبور عسل، موم کاندلیلا و کارنوبا، ماکروامولسیون و میکروامولسیون موم، دیسترات گلیسرول، چربی های طبیعی و اصلاح شده؛
پروتئین ها: ژلاتین، پروتئین آب پنیر، زئین، پروتئین های سویا، گلوتن و غیره؛
کربوهیدرات ها: نشاسته ها، آلژینات ها، مالتودکسترین ها، کیتوزان، ساکارز، گلوکز، اتیل سلولز، استات سلولوز، کاراگینان ها و غیره؛
بسپارهای سنتزی: پلی پروپیلن، پلی ونیل استات، پلی استیرین، پلی بوتادین و غیره که مجوز استفاده در مواد غذایی را دارند
هسته
ماده ای بلورین، ذرات جاذب سطحی ناهموار، امولسیون، سوسپانسیونی از مواد جامد یا .سوسپانسیونی از ریزکپسول های کوچکتر می باشد
مواد طعم دهنده، عوامل ضد میکروبی، مواد فعال تغذیه ای و درمانی، ویتامین ها، مواد معدنی، آنتی اکسیدان ها، رنگ ها، اسیدها، بازها، بافرها، شیرین کننده ها، مواد مغذی، آنزیم ها، عوامل اتصال عرضی، مخمرها، عوامل ورآمدن شیمیایی
18
بازار کاربرد ریز
کپسول سازی
بیوتکنولوژی
پزشکی
غذا دارو
کشاورزی
صنایع شیمیایی
الکترونیک
نساجی
دامپزشکی
تیمار ضایعات
گرافیک و چاپ
مراقبت های شخصی و خانگی
غذا
19
علاقه مندی روبه رشد متخصصان صنعت غذا در زمینه ریزکپسول سازی
20
دلایل استفاده از ریزکپسول سازی در صنعت غذا:
کاهش واکنش پذیری هسته با عوامل محیطی؛
کاهش سرعت انتقال مواد هسته به محیط بیرون؛
حمل و نقل راحتتر؛
آزاد سازی کنترل شده مواد هسته؛
پوشش دادن طعم هسته؛
رقیق کردن مواد هسته وقتی که آنها را باید در مقادیر بسیار کم استفاده کرد
کاهش افت مواد فرار
حفاظت مواد هسته از فساد
21
محرک رهاسازی
ریزکپسول سازی در گذشته برای پوشاندن طعم ناخوشایند برخی ترکیبات مشخص و همچنین تبدیل راحت مواد مایع به جامد
رهاسازی کنترل شده در زمان و مکان مناسب
گرایش بیشتر به سمت ریز کپسول سازی
22
محرک ها موجب رهاسازی مواد محصور شده در کپسول با سرعت مناسب یا در مکان مطلوب می شوند. محرک ها می توانند یکی یا ترکیبی از موارد زیر باشند:
دما: پوشش های مومی و چربی؛
رطوبت: پوشش های آب دوست؛
پ هاش: پوشش های روده ای، انعقاد امولسیون و غیره؛
آنزیمی: پوشش روده ای و همچنین انواع پوشش های پروتئینی، نشاسته ای و چربی؛
برشی: جویدن، شکستگی فیزیکی و خردکردن؛
دمای پایین محلول های بحرانی(LCST) هیدروژل ها
بار مفید
100×{(پوسته + هسته)/(هسته)} = بار مفید (%)
23
روش های ریز کپسول سازی:
خشک کردن پاششی
بستر سیال
کپلکس کردن پیرامونی
جداسازی تعلیقی- چرخشی
برون رانی سانتریفوژی
برون رانی
استفاده از سیالات فوق بحرانی
خشک کردن انجمادی
کریستالیزاسیون همزمان
ریزکپسوله کردن با مایکروویو
سرد کردن پاششی
کواسرواسیون
لیپوزوم
دانه های آلژینات
دخول مولکولی
پلیمریزاسیون سطحی
استرهای اسید چرب
پوشش دار کردن سوسپانسیون هوا.
24
رها سازی اسید آسکوربیک کپسوله شده در محیط مصنوعی و تاثیر آن بر روی دسترسی زیستی آهن
سولفات آمونیوم فریک
مواد هسته
ال – آسکوربیک اسید
مونو استئارات پلی گلیسرول
مواد پوشش دهنده
تری آسیل گلیسرول
MCT: 13/2% در pH= 2
محیط شبیه سازی معده
PGMS: 16% در pH=2
MCT: 94.7% آزاد سازی آسکوربیک
محیط شبیه سازی شده روده
PGMS: 83.8% آزاد سازی اسکوربیک
مطالعات انجام شده در این زمینه
25
استفاده از ال – آسکوربیک اسید ریز کپسوله شده با پلی آسیل گلیسرول مونو استئارات برای تقویت کردن شیر
ماده هسته ال – آسکوربیک اسید و سولفات آمونیوم فریک
ماده پوشش دهنده تری آسیل گلیسرول زنجیر متوسط
بیشترین راندمان 94.2% و با نسبت 1 به 5 (هسته:پوشش دهنده)
کم ترین میزان تیوباربیتوریک اسید( 5d) آهن کپسوله شده و اسکوربیک کپسوله نشده
1.6% 6.7%
مقایسه نمونه های شاهد و غنی شده عدم وجود تفاوت معنی داری
امکان غنی سازی شیر و حتی سایر فرآورده های لبنی دیگر با آهن
26
تقویت کردن نمک با ید و آهن کپسوله شده
سولفات، فومارات، پیروفسفات و آهن عنصری
پایداری نمک محلی و 19 ترکیب آهن (پوشش دار و بدون پوشش)
بعد از 1، 2، 4 و 6 ماه نگهداری
کپسوله کردن در برابر تغییرات حسی نامطلوب و اتلاف ید، اثر حفاظتی نداشت.
2 شکل پیرو فسفات فریک: 2.5 و 0.5 میکرومتر نسبتا خوب
احتمالا بدلیل حلالیت پایین
27
ریزکپسول سازی برای پایداری ید در نمک تقویت شده با فومارت فروس و یدید پتاسیم
مواد هسته: یدید پتاسیم و یدات پتاسیم (به عنوان منبع ید)
مواد پوشش دهنده: نشاسته اصلاح شده، ژلاتین، هگزامتافسفات سدیم و کلرید سدیم تصفیه شده
خشک کردن پاششی و خشک کردن بستر سیال برای تولید ریزکپسول هایی حاوی 0.3 تا 2 درصد ید
نمک غنی شده با سولفات آهن یا فومارات فروس و ترکیبات پوشش دار شده ید در دما و رطوبت بالا
پایدارترین ترکیب 50 میلی گرم ید و 1 گرم آهن ، 1 سال در C40 ، RH: 100%
28
امکان تهیه آهن ریزکپسوله و کاربرد آن در تقویت کردن شیر پاستوریزه
هسته سولفات فروس
سولفات آمونیوم فریک
لیپوزومی میزان کارائی و شرایط بهینه
روش ها استر های چرب
در روش لیپوزومی اثر نسبت یون آهن به چربی و درصد مولی توین 80 در دیواره
با نسبت کاهش یون آهن به چربی و درصد مولی توین در دیواره کارائی افزایش 85.5
نسبت یون آهن به چربی 0.04% و غلظت مولی 5% توین 80
در روش استرهای اسید چرب اثر تغییر نسبت PGMSبه نمک آهن
بالاترین کارائی 81.8% با نسبت 1 به 15نمک آهن به PGMS
اضافه کردن ریزکپسول های بدست آمده، نمک های آهن کپسوله نشده و آهن کپسوله شده با روش لیپوزومی تجاری در 4 غلطت 0، 7، 14 و 21 میلی گرم در لیتر به شیر و نگهداری در 4 درجه سانتی گراد و زمان 4 روز
کمترین و بیشترین میزان اکسایش: تقویت شده با ریز کپسول (استر اسیدهای چرب) و آهن کپسوله نشده
ویژگی های حسی تفاوت معنی داری نداشتند.
در نهایت روش استرهای اسید چرب به عنوان روش برتر انتخاب شد.
29
نتیجه گیری:
برای مبارزه با کمبود آهن می توان ریزکپسولاسیون را به عنوان یک راهکار مورد توجه قرار داد.
محصولی ایده آل است که امکان تقویت کردن غذا با آهن دارای دسترسی زیستی بالا را بدون تغییرات حسی و تغذیه ای فراهم می کند.
در تقویت کردن باید به تعادل بین افزایش دهنده ها و ممانعت کننده های جذب توجه شود.
محصول تولید شده باید از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.
باید پایداری ریزکپسول تولید شده در داخل محصول و همچنین شرایط شبیه سازی شده بدن مورد توجه قرار گیرد.
اجرای برنامه های غنی سازی در کشورهای در حال توسعه باید به خوبی کنترل شود.