Как проходит микроинкапсуляция и устойчивость астаксантина порошка?

Астаксантин является одним из оксигенсодержащих производных каротеноидов и продуктом самого высокого уровня его синтеза- да- да. Он относится к кето каротеноидам и имеет примерно в 10 раз более высокую антиоксидантную активность, чем грау-каротин в той же категории. Это самый перспективный антиоксидантный пигмент в природе. Существующие клинические испытания показали, что астаксантин может эффективно удалять свободные радикалы в организме, одновременно способствуя производству антител и улучшая иммунитет животных [1]. Она может не только противостоять воспалению и раку [2], предотвращать ультрафиолетовое излучение [3], но и предотвращать сердечно-сосудистые заболевания [4] и заболевания нервной системы [5]. Она имеет значительную практическую ценность и перспективы применения в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности.

Extraction иpurification methods for astaxanthinОб этом сообщалось во многих отечественных и зарубежных литературных трудах, некоторые из которых являются довольно зрелыми. Однако сам астакзантин имеет слабую полярную молекулярную структуру, содержащую много сдвоенных соединений, что приводит к низкой стабильности и растворимости в воде, тем самым ограничивая поля, в которых астакзантин может быть использован на рынке на данном этапе [6]. Для решения вышеуказанных проблем многие исследователи начали пытаться инкапсулировать астаксантин с помощью технологии микроинкапсуляции. В настоящем документе в основном резюмируются и анализируются основные факторы, влияющие на инкапсулирование астаксантиновых микрокапсул, что служит основой для будущих углубленных исследований по астаксантину в области микрокапсул.

1 технология микроинкапсуляции

Технология микроинкапсуляции-это новая технология, используемая для защиты содержимого капсулы без ущерба для ее первоначальных химических свойств. Это в основном включает в себя размещение и герметизацию твердых веществ, жидкостей или газов, которые являются нестабильными при комнатной температуре в капсуле стенки из полимера, тем самым изолируя их от внешних факторов, таких как свет и кислород.

В 1936 году американская компания впервые использовала парафин в качестве настенного материала для микроинкапсуляции растительного масла, и с тех пор технология микроинкапсуляции вышла на первый план. После десятилетий разработки такие методы, как распылительная сушка, полимеризация лица и центрифужная поросификация, также последовательно применяются в технологии микроинкапсуляции. По мере того как технология становится все более зрелой, сферы ее применения также становятся все более обширными, такие как продовольствие, лекарства и химикаты. Общие методы и характеристики подготовки микрокапсул показаны в таблице 1.

2 влияние материала стенок ядра на эффективность инкапсуляции астаксантиновых микрокапсул

Микрокапсулы состоят из двух частей: основного материала и стенового материала. В пищевой промышленности из-за безопасности потребляемого продукта и особенностей его использования обычно требуется, чтобы настенный материал был изготовлен из вещества с высокой степенью безопасности (т.е. безвкусного, нетоксичного и не реагирующего с основным материалом и т.д.) [14].

2.1 влияние соотношения состава стенового материала на инкапсулирование астаксантиновых микрокапсул

Настенные материалы в пищевых микрокапсулах, как правило, используют натуральные полимерные материалы и полусинтетические полимерные материалы, которые легко растворяются в воде и имеют хорошие устойчивые свойства, такие как водорастворимые десны, крахмалы, белки, сахар, целлюлоза, липиды и т.д. [15]. Сводная информация об общих материалах стен и их характеристиках приводится в таблице 2.

In practical applications, it is difficult for A/данные отсутствуют.single wall material to achieve the ideal encapsulation state Соединенные Штаты америкиmicrocapsules, so two or more wall materials are often mixed together В случае необходимостиproduction to achieve the desired effect. For example, xanthan gum and guar gum can be mixed in a certain ratio to increase the viscosity of the system [20], and small molecule sugars such as trehalose or glucose can be combined with large molecule wall materials such as starch to achieve a complementary effect [21].

In studies on the Микроинкапсуляция астаксантина, many scholars have also tried different combinations of wall materials in order to achieve the best encapsulation effect. Shen et al. [22]mixed sodium caseinate with soluble corn fiber and whey protein in different proportions and carried out experiments on the microencapsulation of astaxanthin. The results confirmed that the astaxanthin Микрокапсулы (микрокапсулы)prepared Использование программного обеспеченияthe two methods had excellent quality and achieved a good yield of more than 90%. In addition, Pu et al. [23]also used different ingredients of wall materials to encapsulate astaxanthin-В которых содержатсяoils, and selected the best wall material combination scheme, obtaining a relatively ideal yield of 84.84%. However, because a small amount of core 1. Нефтьremained on the surface of some capsules during the experiment, they were prone to oxidation and rancidity during storage at room temperature, affecting product quality.

2.2 влияние коэффициента компаундирования стенового материала на эффект микроинкапсуляции астаксантина

Оптимальное соотношение компрессионных материалов стенок может сформировать стабильную эмульсионную систему в процессе встраивания микрокапсул, обеспечивая надежную гарантию наилучшего встраивающего эффекта. Yu et al. [24]подтвердили в экспериментах на распыляемых микрокапсулах, что соотношение композитных стенок может влиять на вязкость и устойчивость эмульсии в системе микрокапсул, и с ней существует определенная линейная связь. Например, когда maltodextrin сочетается с гелатином, соевым белком и caseinate, соответственно, стабильность эмульсионной системы зависит от доли настенного материала, а стабильность снижается с увеличением соотношения maltodextrin к белку.

Поэтому в исследованиях в качестве настенных материалов использовались жировый белок, гуммический арабский и мальтоdextrin, которые объединили их для инкапсулирования астакзантина, а также изучались изменения в урожайности и эффективности астакзантинских микрокапсул при использовании различных комбинаций настенных материалов с различными градиентными коэффициентами. Наконец, было установлено, что лучший эффект инкапсуляции достигается при использовании гуммиараба и сырого белка в соотношении 1:3 [25].

At present, there are many reports in the literature on the types of wall materials for astaxanthin microcapsules. However, due to the different properties of the selected wall materials, the experimental ratios of the wall material combinations also vary slightly with the composition. Therefore, screening the appropriate type and ratio of wall material is of great significance for the microencapsulation of astaxanthin.

2.3 влияние материала стенок ядра на инкапсуляцию астаксантина

В ходе экспериментов по микроинкапсуляции соотношение между основным материалом и стеновым материалом может определять образование корпуса микрокапсулы и влиять на качество продукта. Поэтому он часто используется в качестве одного из экспериментальных условий скрининга. Hu Tingting et al. [26] в ходе эксперимента по инкапсуляции астаксантина микрокапсулы проверили пять градиентов соотношения материала стенки и обнаружили, что при постепенном увеличении содержания астаксантина измеряемая скорость инкапсуляции и выход микрокапсул показали общую тенденцию к увеличению, а затем и к снижению. Некоторые исследования показывают, что причиной этого явления является то, что при распылении сушки содержание основного материала в микрокапсулах является низким, а вязкость системы-высокой, в результате чего наружная стенка микрокапсул формируется медленно и накапливается слишком толстым образом. Полученный продукт имеет низкую скорость инкапсуляции и низкое качество [27].

Кроме того, Laohasongkram et al. [28]подтвердили, что если концентрация основного материала в системе является повышенной, то это может привести к возникновению трудностей при нанесении покрытий на основной материал из-за недостаточного содержания стенок, что влияет на толщину и плотность стенок капсулы. Уменьшение толщины может привести к растрескиванию или разрыву, в то время как низкая плотность может привести к тому, что основной материал пройдет через относительно свободную конструкцию стенок капсулы и достигнет внешней стороны стенки. Оба результата могут значительно уменьшить эффект встраивания.

3 эффект распылительной сушки на инкапсуляцию астаксантиновых микрокапсул

Как правило, процесс микроинкапсуляции можно грубо разделить на подготовку эмульсии, содержащей материал стержневой стенки и фильмообразующую обработку микрокапсул. При распылении сушки качество фильмообразующих микрокапсул зависит главным образом от величины давления гомогенизации и температуры входного и выходного воздуха.

3.1 влияние давления гомогенизации и числа циклов гомогенизации на эффективность инкапсуляции астакзантина 

The homogenization pressure affects the atomization effect, which determines the reaction area of the microcapsules. Therefore, some studies have found that there is a positive correlation between the homogenization pressure and the encapsulation efficiency of microcapsules within a certain range in spray drying experiments [29]. Huang Wenzhe et al. [30] also confirmed in an experiment on the encapsulation of astaxanthin that the microencapsulation effect of astaxanthin gradually reached its optimum as the homogenization pressure increased, and the highest yield and efficiency were obtained at 50 MPa, 98.08 % and 30.6 % respectively. The main reason for this is that during high-pressure homogenization, as the homogenization pressure increases, the atomized emulsion droplets can be further refined, the reaction area is correspondingly increased, and the encapsulation is more uniform. At the same time, the refinement of the emulsion also facilitates the rapid evaporation of water in the capsule during drying, preventing the occurrence of wall sticking [31].

Увеличение количества гомогенизаций высокого давления может повысить устойчивость эмульсии, но может также привести к повышению температуры системы, что приведет к разложению астакзантинов, рассеянных в эмульсии, из-за жары, что повлияет на качество микрокапсул [27].

3.2 воздействие температуры воздуха на входе и выходе на эффективность инкапсуляции астаксантиновых микрокапсул

В процессе распыления сушка температура всасываемого и выходного воздуха часто оказывает определенное влияние на скорость удержания основного материала и формирования корпуса микрокапсулы. В исследовании Raposo et al. [32]подтвердили, что при той же температуре воздуха на выходе, если температура воздуха на входе снижается, система микрокапсулы удерживает воду и вызывает прилипание стенки, что влияет на компактность корпуса. Однако, если температура воздуха на входе слишком высока, то это не только ускорит молекулярное движение в системе и ускорит деградацию астаксинтина, но и может привести к трещинам или малым ям на поверхности стенки микрокапсулы, что приведет к плохой инкапсуляции.

In addition, a moderate increase in the temperature of the outgoing air helps evaporate the water inside the microcapsules, which accelerates the formation of the microcapsules and improves the retention rate of the core material. Huang Lixin et al. [33] believe that if the temperature of the outgoing air is too low, the droplets after atomization are likely to form shells prematurely due to the high temperature, resulting in the presence of water inside the microcapsule particles. During the deceleration drying stage, steam is likely to accumulate, causing the capsule walls to expand and crack or the water content to be too high, which affects product quality. On the other hand, if the air temperature is too high, the product is prone to degradation due to prolonged heating, and the microcapsule particles cannot form shells in time after high-temperature treatment, resulting in a sticky wall phenomenon and affecting product quality. Therefore, selecting the appropriate inlet and outlet air temperature can cause the wall material to transform into a glass state as soon as possible, thereby reducing the loss of the core material and achieving the best encapsulation effect [34].

4 влияние условий хранения на стабильность астаксантиновых микрокапсул

Технология микроинкапсуляции может значительно повысить стабильность веществ, и ее применение имеет большое значение для увеличения времени хранения продуктов.

Previous studies have shown that pigment microcapsules have better stability than their monomers. For example, Han Ning et al. [35] compared - о, каротин crystals with their microcapsules in an experiment and verified the stability of the two under different storage conditions (temperature, oxygen, light, humidity). The results showed that the retention rate of β-carotene microcapsules was higher than that of its crystals under different conditions, indicating that microencapsulation can improve the degradation of β-carotene in different environments.

Астаксантин по своей природе похож на ду-каротин. Поскольку молекулы стенок микрокапсулы покрывают поверхность астакзантиновых частиц, влияние внешней среды на них в определенной степени избегается. Покалывание ху поместило астаксантонные микрокапсулы и кристаллы астаксантина в различные условия света, температуры и кислорода для 28- дневного эксперимента по хранению и измеряло степень их удержания. Результаты показали, что, хотя оба этих фактора подверглись деградации в одной и той же среде, коэффициент удержания первых превышал 70%, что намного выше, чем у последних. Таким образом, инкапсулирование астаксантина микрокапсульной технологией может значительно замедлить деградацию астаксантина, что в значительной степени решает проблему, связанную с неспособностью астаксантина эффективно развиваться из-за своей природы, и сыграло очень важную роль в содействии его развитию в различных областях.

5 современное состояние применения астаксантиновых микрокапсул в пищевой промышленности

With the deepening of research on microcapsules, more and more active substances have achieved multi-field applications through microencapsulation technology, which not only meets market demand but also enriches product variety. Astaxanthin, as an emerging antioxidant, has gradually attracted widespread attention in the food industry for its use in microencapsulated products.

5.1 астаксантин микрокапсулы и высококлассные медицинские продукты

Продукты Astaxanthin microcapsule исследуются за границей относительно долгое время, а также относительно широко используются. В настоящее время большинство продуктов astaxanthin microcapsule на рынке являются питательными добавками, и их позиционирование ориентируется на антиокисление, задержку старения, снижение сахара в крови, повышение иммунитета и защиту сетчатки. Например, Eulara' с капсулы красоты, анти-тромботические капсулы от американской компании Aquasearch, и японской компании Fancl's "Astaxanthin 30 Days" питательная добавка повышения иммунизации все содержат Astaxanthin.

In addition to tablet and capsule health products, health drinks made with astaxanthin microcapsules have also gradually entered the market in recent years. Many countries have already tried using astaxanthin microcapsules in fermented liquid dairy products, unfermented liquid dairy products, fermented soy products and fruit drinks for adults, which not only provides health benefits but also enriches the variety of astaxanthin products.

5.2 астаксантин микрокапсулы и пищевые добавки

Astaxanthin microcapsules can not only be used as nutritional supplements in health products, but also as food additives such as colorants and antioxidants to improve the sensory properties of products or to maintain the original nutritional content of the food without damage. Bjerkeng et al. [37]confirmed in 1995 that the superior antioxidant properties of astaxanthin can protect the color and shelf life of trout fillets. In Japan, studies have also been conducted on the use of microcapsules containing astaxanthin oil to preserve vegetables, seaweed and fruit. The results have shown that astaxanthin microcapsules have a significant effect on food preservation [38].

Кроме того, природный астаксантин также имеет хорошие свойства окраски. Некоторые исследования показали, что когда астаксантин микрокапсулы используются в качестве пищевого красителя, развитие цвета также варьируется от света до темноты с увеличением дозы, показывая различные эффекты. Сегодня многие различные виды пищи используют эту характеристику астаксантина для окрашивания своих продуктов, таких как маргарин, мороженое, йогурт, фруктовый сок, конфеты, торты, лапша, приправа и т.д., которые не только оказывают хорошее цветовое воздействие, но и оказывают значительное влияние на срок годности [38].

At present, there are many studies on the use of microencapsulation technology to improve the solubility and stability of pigments in China, such as capsanthin, lycopene, zeaxanthin, etc. Some microencapsulated products of pigments have been put on the market and widely recognized. Although systematic research on the microencapsulation of astaxanthin has begun to be valued in recent years, due to technical and market constraints, the application of astaxanthin in many fields is still blank, so there is huge potential for development. As the excellent properties of astaxanthin become better known, and combined with China'. Традиционная концепция «лекарства и продукты одного и того же происхождения», развитие функциональных продуктов питания и косметики с использованием астаксантиновых микрокапсул, будет иметь очень широкий потенциал развития и идеальную перспективу применения.

Ссылка:

[1] LI M, WU W J, ZHOU P P,et al. Сравнение эффектов питания astax — anthin и Haematococcus pluvialison роста, antiox — idant статуса и иммунной реакции больших желтых псевдонимов croaker — ciaena crocea[J]. Аквакультура, 2014, 434: 227 — 232

[2]HIGUERA-CIAPARA I, FELIX-VALENZUELA - L,GOYCOOLEA F М. астаксантин: обзор его химического состава and  Применение [J]. Критические обзоры в Food Science and Nutrition, 2006, 46(2): 185-196

[3] хама с, такахаша к, инаи и др. Защитное действие топи-cal применение плохо растворимого антиоксидантного астаксантина липосомального состава на повреждения кожи, вызванные ультрафиолетовым действием [J]. Журнал пхар — макетические науки, 2012, 101(8): 2909 — 2916

[4]FASSETT R G, COOMBES J S. Astaxanthin в сердечно-сосудистой системе и болезнях [J]. Молекулы, 2012, 17(2): 2030 — 2048

[5] чанг C. C. - с, - чанг. C. C. L,  Лси (LAI) Хуа-хунг. Реакция на изменение Кислородные виды растений Копание в мусоре Мероприятия в области развития in  a  - хемилюминесценция Модель (модель) И нейрозащита крысиных феохромоцитомных клеток от astaxanthin,beta- каротина и canthaxanthin[J]. В настоящее время Каосюн (Kaohsiung) Журнал по теме of  Медицинские науки, 2013, 29(8): 412 — 421

[6] хуан венцхе. Исследования по микроинкапсуляции астаксантина с чистым гелем в качестве основного материала стенки [D]. Вуси: цзяньнаньский университет, 2009

[7] PATEL B B, PATEL J K, CHAKRABORTY S. обзор патентов и применения распылительной сушки в фармацевтической, пищевой и вкусовой промышленности [J]. Недавние патенты на поставку лекарств и др Формулировка, 2014 год, 8(1): 63-78

[8]  ISHWARYA S P, anandharamaкришнан C, C,STAPLEY A G F. Тенденции в пищевой науке и Технологии, 2015, 41(2): 161 — 181

[9] сюй шенькин. Микрокапсула технологии-принципы и применение [м]. Пекин: химическая промышленность пресс, 2006: 37-38, 63-65, 70-72

[10] ян м, лю б, цзяо х д и др. Подготовка фитоцианина ми-крокапсулы и его свойства [J]. Переработка пищевых продуктов и биопродуктов, 2014, 92(1): 89 — 97

[11]PERIGNON C, ONGMAYEB G, NEUFELD R и др. Микроэнкапсу - Латация путем межлицевой полимеризации: образование мембраны и струк [J]. Журнал микрокапсуляции, 2014, 32(1): 1-15

[12] цай тао, ван Дан, сон чжисян и др. Технология подготовки микрокапсул и прогресс в ее применении внутри страны [J]. Химический газ и полимерные материалы, 2010, 8(2): 20-26

[13]YANG Z M, PENG Z, Li J H, et al. Разработка и оценка новых вкусов microcapsules  containing  - ваниль oil  using  Комплексный подход к коакервации [J]. Пищевая химия, 2014, 145: 272 — 277

[14] Анджани к, кайласапати к, филлипс м. микроинкапсуляция Ферменты для потенциального применения в ускорении созревания сыра [J]. International Dairy Journal, 2007, 17(1): 79-86

[15] сун лэнпин, сюй хуэй, чжан бин и др. Технология микроинкапсуляции и тенденции развития пищевых ингредиентов [J]. Журнал переработки сельскохозяйственной продукции (журнал), 2008(5): 12-17

[16] BERISTAIN C I, GARCA H S, VERNON-CARTER E J. аэрозоль-сушка инкапсуляции кардамона (Elettaria cardamomum) эфира масла с мескитом (Prosopis juliflora) гум [J]. LCT-food Science and Technology, 2001, 34(6): 398-401

[17] HUANG X, KAKUDA Y, CUI W. гидроколлоиды в эмульсиях :Parti- cle size dist ribution and interface activity[J]. Пищевые гидроколлоиды, 2001 год,15(4): 533-542

[18] Дуглас г. Международная организация по исследованию проблем продовольствия, 1996 год 29(5): 541-547

[19] ян цзя, ху чжаньцюнь, хе вэньхао и др. Классификация и сравнение свойств стенок микрокапсул [J]. Пищевая и ферментационная промышленность, 2009, 35(5): 122-127

[20] DRUSCH S, SERFERT Y, HEUVEL A V D, et al. Физико-химические характеристики и окислительная стабильность рыбного масла, инкапсулированного в аморфную матрицу, содержащую трегалозу [J]. Интерна пищевых исследований, 2006, 39(7): 807-815

[22]  SHEN Q, QUEK S Y. микроинкапсуляция астаксантина смесями молочного белка и волокна путем распыления сушки [J]. Журнал Food Engi- ниринг, 2014, 123(2): 165-171

[23]  PU J N, BANKSTON J D, SATHIVEL S. разработка microencapsu- латэдфлаксиевого масла, содержащего креветки (Litopenaeus setiferus) astaxan- Тонкий с помощью распылителя экспериментальных масштабов [J]. Биоссистемс инжиниринг, 2010 108(2): 121-132

[24]  Ю СИ, ван у, яо х и др. Подготовка фосфолипидного Mi- крокапсулы путем распыления сушки [J]. Технология сушки, 2007, 25(4): 695 — 702

[25]  Бустос-гарза C,  Y HUERTA B E. тепловая и pH стабильность распыления-сушеный инкапсулированный едастаксентин олеоресина от Haematococcus pluvialis с использованием sev- диральных инкапсулированных стеновых материалов [J]. Food Research International, 2013, 54(1): 641-649.

[26] ху тинтинг, ван инь, у ченье и др. Оптимизация процесса подготовки астаксантиновых микрокапсул методом поверхностной реакции [J]. Наука о еде, 2014, 35(12): 53 — 59

[27] фан цзиньян. Подготовка микрокапсул ликопена [D]. Далянь: далянский технологический университет, 2005 год

[28]  LAOHASONGKRAM K, MAHAMAKTUDSANEE T, CHAIWAN-ICHSIRI S. микроинкапсуляция масла макадамии путем распыления сушки [J]. Procedia Food Science, 2011, 1: 1660 — 1665

[29] ся шуцинь, ли сюэки, яо куан и др. Подготовка и исследование стабильности лютеинских микрокапсул [J]. Пищевая и ферментационная промышленность, 2010(10): 59-63

[30] хуан вэнцхе, ян на, се чженцзюнь и др. Технологические исследования по подготовке астаксантиновых микрокапсул путем распыления сушки [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2010, 31(7): 239-242

[31] Сильва в м, виейра г с, хабингер м Комбинация стеновых материалов и давление гомогенизации Микроинкапсуляция зеленого кофе с помощью распылительной сушки [J]. Re: дизайн интерьера, 2014, 61(7): 132143

[32]  RAPOSO M F J, MORAIS A M B, MORAIS R M S C. воздействие распыления и сушки и хранения на астаксантин биомассы Haematococcus pluvialis [J]. World Journal of Microbiology and Biotechnol- ogy, 2012, 28(3): 1253-1257

[33] хуан лисинь, чжоу рюйцзюнь. Преобразование температуры перехода стекла в изделие и контроль качества во время распыления сушки [J]. Лесная химическая промышленность, 2007, 27(1): 43 — 46

[34] Труонг V, BHANDARI B R, HOWES T. оптимизация ко-кур — аренда распылительной сушки сахаросодержащих продуктов. Часть i-влажность и температурный профиль перехода стекла во время сушки [J]. Журнал пищевых продуктов Инжиниринг, 2004, 71(1): 55 — 65

[35] хан н. подготовка и исследование стабильности микрокапсул грау-каротина [D]. Ханчжоу: чжэцзян университет, 2006

[36] ху т. извлечение и подготовка астаксантина из побочных продуктов переработки креветок и его биологическая активность [D]. Фучжоу: фуцзянский университет сельского и лесного хозяйства, 2014

[37]  BJERKENG B, JOHNSON G. замороженное качество хранения радужной форели (Oncorkynchus mykiss), подверженное воздействию кислорода, освещённости и пигмента филе [J]. Журнал Food Science, 1995, 60(2): 284-288

[38] тао шуинг, мин цзянь. Исследование функциональных свойств астаксантина и его применения в функциональных пищевых продуктах [J]. Пищевая промышленность, 2012(8): 110-115