ثبات آسکوربیک اسید در غشا آلژینات خوراکی

گلیسرول می تواند نفوذ آب به محیط پلیمری را تسهیل بخشد. غلظت سیتریک اسید در زمان دخیره سازی غشا یکسان می باشد. این غشا درون دستگاه خنک کننده قرار می گیرد که این بخودی خود یکی از دلایل کاهش ثبات آسکوربیک اسید می باشد. با اینحال، سیتریک اسید بدلیل تغییرات سینتیکی می تواند منجر به کاهش سرعت روند پروسه ی خنک کردن و همچنین تسریع تولید ترکیبات رنگ ناپایدار گردد. آزمایش حاضر به بررسی و تعیین غلظت آسکوربیک اسید و سیتریک اسید پس از انجام آزمایش می پردازد. این آزمایش همچنین به میزان تاثیر گذاری ترکیب مناسب آسکوربیک اسید و سیتریک اسید و نیز مدت زمان کافی برای استفاده از آن ها، جهت تولید بهترین غشا آلژینات بعنوان یک رابط فعال آنتی اکسیدانی در نگهداری غذا می پردازد.

1- دیباچه

آسکوربیک اسید (ویتامین سی) اسیدی ضعیف، محلول در آّب و آنتی اکسیدانی طبیعی است که در محصولات غذایی و دارویی بعنوان مکمل استفاده می گردد (چن و همکاران، 2005). غلظت آسکوربیک اسید به هنگام دخیره سازی به عوامل محیطی اعم از دما، تعادل RH، اکسیژن و نور بستگی داشته و تغییر هر یک از آنها باعث تغییر در غلظت این اسید می گردد (باربا و همکاران،

2012). آسکوربیک اسید در طول ذخیره سازی مواد غذایی با اکسیژن واکنش داده و منجر به تولید دیهیدروآسکوربیک اسید (L de hydro ascorbic acid (DHA)) که باعث تولیذ ویتامین سی در بدن می گردد می باشد. پسرفت های بی هوازی از آسکوربیک اسید از طریق هیدرولیز -در حضور اکسیژن- بصورت همزمان منجر به اکسیداسیون آسکوربیک اسید و تولید محصولی موسوم به " 2-keto-L-gulonic acid " می گردد (Kurata and Sakurai, 1967). اثر هیدرولیز بر آسکوربیک اسید بسیار مخرب تر از اکسیژن می باشد (et al., 2013) De'Nobili). طبق گزارش هیت و همکاران (2011)، رطوبت موجود در جامدات باعث افزایش احتمال شکستن ساختار ویتامین های A، B1، C در محصولات دارویی می گردد. بنا بر آزمایش های صورت پدیرفته، به اثرات مضر گداز سدیم بر ثبات آسکوربات پودری اشاره گردیده شده است.

محصولات غیر آنزیمی (NEB) حاصل شرایطی هستند که در آن آسکوربک اسید واپاشی شده و در نتیجه غلظت آسکوربیک اسید کاهش می باید; محصولات حاصل از این واکنش به دنبال تشکیل محصول " 2- keto-L-gulonic acid" نیز بخشی از زنجیره واکنش فوق الذکر می باشد ((Le_on and Rojas, 2007. این واکنش باعث تغییر رنگ و تغییر قسمی از ویژگی های محصولات حاوی آسکوربیک اسید می گردد. دسته بندی غشاهای خوراکی نه تنها می تواند به ایجاد ثبات آسکوربیک اسید کمک نماید، بلکه می تواند جهت غلبه بر فعل و انفعالات ناخوشایند بین نگهدارنده ها در سیستم های دارویی و یا غذایی، و یا بین نگهدارنده ها و مواد مغذی موجود در فرمولاسیون مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. آنتی اکسیدان های موجود در غشا در غلظت های پایین تر بواسطه ی فعالیت متمرکز خود و فعل و انفعالات کنترل شده شان می توانند مفید واقع گردند. از غشا های خوراکی بواسطه ی ساختار مناسب می توان بعنوان ماده اولیه می توانند و یک مانع تکنولوژیکی جهت حفظ و نگهداری مواد غذایی استفاده نمود (بعنوان مثال آنتی بیوتیک ها و آنتی اکسیدان ها).

سیتریک اسید (2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid) یک اسید آلی ضعیف بوده که بصورت طبیعی در بسیاری از میوه ها و سبزیجات یافت می شود; بعنوان محصولی کمکی با افزایش فعالیت آنتی اکسیدان های مناسب بواسطه ی

فعالیت ترکیبات یونی فلزی - مخصوصا فلزات سنگین - خود مورد استفاده قرار می گردد(Pokorný, 2001). از ینرو، حضور سیتریک اسید همراه با آسکوربیک اسید در غشاهای خوراکی می تواند بعنوان آنتی اکسیدانی با اثر بخشی مناسب مورد استفاده قرار گیرد. با اینحال سیتریک اسید و آسکوربیک اسید به آسانی یکدیگر را تحت تاثیر قرار می دهند، زمانیکه هر دو اسید به غشاهای خوراکی تقسیم شوند، زمان نیمه عمر رابط فعال آنتی اکسیدانی می تواند کاهش یابد.

آلژینات پلیمری زیستی بوده که بدلیل ویژگی های خاص از جمله زیست سازگاری و سهولت جهت تبدیل شدن به ژلاتین، دارای کاربردهای متعددی در علوم زیست پزشکی و مهندسی می باشد (Mooney, 2012 Lee and). آلژینیک اسید یک کوپلیمر باینری و بدون زیر شاخه بوده که از از جلبک قهوه ای استخراج شده، شامل واحد های اسیدی از (1,4)-linked b-D-mannuronic acid )، MM-block ، مونومر AL-guluronic ، GGblockو توالی متناوب BD-mannuronic و A- L(MG-block) می باشد ((Jothisaraswathi et al., 2006. خواص فیزیکی و مکانیکی آلژینات دارای سازگاری بالا بوده و وابستگی شدیدی به غلظت نسبی L'Guluronic (G) به D-mannuronic (M) دارند (et al., 2001 Kl€ock et al., 1997; Stabler). ترکیب های مختلف کوپلیمر موجب افزایش سرعت روند کنترل ترکیبات فعال شبکه های آلژینات می گردد. یون های کلسیم جایگزین مناسبی جهت پیوندهای هیدروژنی می باشد. افزایش اکتیویته ی گلورانت (نمک یا استر گلورونیک اسید) منجر به یک ترکیب استوکیومتری همگن می گردد. لازم بدکر است این نکته در مورد مانوریک اسید صدق نمی نماید ( and P_erez, 2001 Braccini). از آنجاییکه غشا آلژینات آبدوست می باشد، روند اتصال عرضی توسط " Ca2þ " به جهت بهبود خواص آب گریزی، مقاومت مکانیکی، انسجام و استحکام مورد استفاده قرار می گیرد (Benavides et al., 2012). در یکی از آزمایش های قبلی ( 2013 De'Nobili et al.). غشاهای شبکه ای توسعه یافته کلسیم آلژینات مشتق از کوپلیمرها دارای ساختاری سخت ودسطوح گلیسرول پلاستی باه جهت ثبات بالاتری از آسکوربیک اسید می باشند. پتانسیل شبکه آلژینات حهت حفظ آسکوربیک اسید از اثرات سو هیدرولیز بواسطه ی متد ذخیره سازی تحت خلاء در 25 درجه ی سانتی گراد و RH ثابت ( به میزان 33.3%الی 75/2%) مورد آزمایش قرار گرفت. در نتیجه ی این آزمایش مشخص گردید که آب عامل هیدرولیز آسکوربیک اسید باعث افزایش سطح گلیسرول شده و همچنین می تواند بر ثبات آسکوربیک اسید نیز تاثیر بگذارد، میزان افزایش در هر دو مورد فوق الذکر به ترکیب کوپلیمر آلژینات بستگی دارد.

هدف از آزمایش حاضر افزایش قطرغشا آلژینات در آسکوربیک اسید و سیتریک اسید جهت حفظ خاصیت آنتی اکسیدانی می باشد. طول نیمه عمر غشاهای خوراکی بعنوان رابط آنتی اکسیدان ها تحت متد سینتیک تجزیه ی آسکوربیک اسید و سیتریک اسید و رشد افزایشی "NEB" در مدت ذخیره سازی در "RH " 33/3% ، 57/7% و 75/2% و در دمای 25درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. غشاها با استفاده از آلژینات با خلوص بالا ساخته شده و به نسبت حاوی مقدار بیشتری از" GM þ MG-block (FGMþMG ¼ 0.40)" و غلظت کمتری از بلوک های " MM (FMM ¼ 0.32) and GG (FGG ¼ 0.27" بوده; همچنین کل غلظت گلورونیک FG ¼ 0.47 و مانورونیک FM ¼ 0.53 می باشد. نسبت مونومرهای این ترکیب 1.13 M/G می باشد (De'Nobili et al., 2013). سه سطح پلاستی از گلیسرول (36.6, 54.8، 6/109 و 100گرم آلژینات) نیز تحت بررسی قرار گرفت.

سدیم آلژینات در این آزمایش بعنوان ماده اصلی سیگما آلدریچ (سنت لوئیس، MO، USA) استفاده می گردد. الباقی محصولات شیمیایی درجه هایی دیگر از مرک (Merck) آرژانتین و یا سیگما آلدریچ می باشند. آب مقطر (Milli-Q, USA) محصول دیگری می باشد که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفت. آلژینات مصرفی در این آزمایش جهت افزایش ضخامت غشا حاوی غلظت پلی ساکاریدی به میزان 97 ٪ با وزن مولکولی بالا (876 کیلو دالتون) و وزن متوسط مولکولی ± 320 کیلو دالتون می باشد (2013 De'Nobili et al.).

2-2- نحوه ساخت غشا

حدود 70% از پروسه بوجود آمدن غشا بصورت مرحله به مرحله و به تفصیل شرح داده شده است. این آمایش در یک بشر شکلL-شیشه ای حاوی 2500گرم آب مقطر، که حاوی 56/4 گرم سدیم آلژینات ( 52/1 گرم در هر 100 گرم از حلال) بوده که بصورت مستمر و کنترل شده با سرعت بالا (1400 دور در دقیقه) بوسیله یک همزن عمودی (مدل LH، ولپ، خلدرلاند، ایتالیا) داخل محلول جهت نیل به یک هیدراتاسیون همگن اضافه می گردد. یک محلول ویسکوزیته، همگن و شفاف بدست آمد، سپس تا 85درجه سانتی گراد بصورتیکه تواما با سرعت 1400دور در دقیقه هم زده می شد و دمای مذکور بوسیله یک لوح داغ ثابت شده بود، حرارت داده می شد (Velp Scientifica, Italy). بشر شیشه ای ، به منظور جلوگیری از اتلاف حرارت، کاملا با فویل آلومینیومی پوشش داده شد. همزمان با اینکار، میزان درجه حرارت با استفاده از یک ترموکوپل متصل به یک میلی ولتومتر ثبت

می گردید (P 901, Belgium). گلیسرول( 654.8 ، 36.6و یا 109.6گرم در هر 100 گرم از سدیم آلژینات)

بعنوان یک پلاست به محلول اضافه شده، و پس از اضافه نمودن پتاسیم سوربات (0.030 گرم در 100گرم)

جهت حفظ خاصیت ضد میکروبی غشا، و پس از اضافه نمودن

0.100 گرم آسکوربیک اسید نوع " L-"þدر 100 گرم محلول) به محلول، نهایتا همه موارد فوق الذکر یا پراکنده شده

و یا بصورت محلول در Z7 میلی لیتر آب درآمدند . همچنین میزان 17.5گرم سیتریک اسید در 100گرم سدیم آلژینات به محلول اضافه گردید. در نهایت، به میزان 44مول بر گرم ازیون دو بار مثبت نامحلول Ca( همانند CaCl2.2H2O ) پس از مرحله ی خنک سازی به ژل آلژینات اضافه شد، این در حالی بود که دمای

لازم جهت ساخت غشا 89- 85 درجه سانتی گراد بود.

وزن حاصل محلول تحت متد مذکور به جهت تولید غشا در مجموع 300 گرم اندازه گیری شد.

متد فوق الذکر از توزین متساووی مقادیر مناسب آب مقطر جهت نیل به نتیجه هر چه مطلوب تر استفاده می نماید (Mettler, Germany). این توزین اغلب بواسطه سانتریفوزاسیون انجام می پذیرد. در مرحله بعد، محلول 70درجه سانتی گرادی جهت حدف حباب های هوا تحت خلاء قرار داده شد و سپس بلافاصله با حفظ دما

بصورت افقی روی دیسک های پلی استایرن به قطر 55میلی متر ریخته شد. توزین این محلول در روی هر دیسک به میزان

7گرم (با دقت0.0001گرم) اندازه گیری گردیده است. این توزین حجم جهت حفظ ثبات ضخامت محلول می باشد، متعاقبا لزوم وجود سطح مشخصی از آسکوربیک در این محلول -پس از ساخته شدن غشا -نیز نبایستی فراموش گردد.