بررسی تأثیر اکسیژن محلول در تولید نانوامولسیون اسانس آویشن- شبیه‌سازی شرایط و ارزیابی خواص آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی صنایع غذایی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

چکیده

باتوجه‌به حساسیت اسانس‌­های گیاهی به گاز اکسیژن- به‌دلیل اکسیدکردن و از بین‌بردن خواص مختلف آن- اکسیژن باید از فاز آبی که یکی از مواد اصلی تشکیل‌دهندۀ
نانوامولسیون­ها است حذف‌شود. اکسیژن محلول در فاز آبی با روش عبور گاز خنثی (نیتروژن) حذف و نانوامولسیون اسانس‌ آویشن تحت شرایط آب مادون بحرانی (دمای 120
درجۀ سلسیوس به‌مدت زمان 2 ساعت) با امولسیفایر تویین 80 در دو حالت فاز آبی (اکسیژن حذف‌شده و اکسیژن محلول) تولیدشد. ویژگی­ها و خواص گوناگون
نانوامولسیون اسانس‌ آویشن تولیدشده در دوحالت ارزیابی‌شد، که  با حذف اکسیژن محلول از فاز آبی، خواص اندازه‌گیری‌شده بهبود پیدا کرد؛ به‌طوری‌که میانگین اندازۀ ذرات از 170
به 83 نانومتر، شاخص پراکندگی از 562/0 به 201/0 به‌طور چشمگیری کم شد و پتانسیل زتا از 27/1- به 25/3- میلی­ولت تغییریافت. با بررسی خاصیت آنتی­اکسیدانی و ضدباکتریایی بر روی باکتری عامل پوسیدگی دندان (استرپتوکوک موتانس) نتایج نشان‌داد که خاصیت آنتی­اکسیدانی از 3/31% به 45% افزایش و قطر هالۀ ایجاد شده در مهار رشد باکتریایی از 11 به 18 میلیمتر افزایش‌یافت. درپایان با نتایج به‌دست‌آمده از شبیه­سازی شرایط عملیاتی، فشار 7/1 بار و انرژی مصرفی برای تولید محصول در دوحالت، مقدار 01/10 و 88/8 کیلوژول در ساعت به‌ترتیب برای حالت وجود و حذف اکسیژن محلول به‌دست‌آمد که نشان‌دهندۀ کاهش نسبی مصرف انرژی در حالتی است که اکسیژن محلول حذف‌شود.

کلیدواژه‌ها


 

[1]        Agatonovic-Kustrin, S., Kustrin, E., Morton, D. W., "Essential oils and functional herbs for healthy aging", Neural Regeneration Research, 14:
pp. 441-445, (2019).
[2]        Ribeiro-Santos, R., Andrade, M., Sanches-Silva, A., de Melo, N. R., "Essential Oils for Food Application: Natural Substances with Established Biological Activities", Food and Bioprocess Technology, 11: pp. 43-71, (2018).
[3]        Cutillas, A. -B., Carrasco, A., Martinez-Gutierrez, R., Tomas, V., Tudela, J., "Thyme essential oils from Spain: Aromatic profile ascertained by GC–MS, and their antioxidant, anti-lipoxygenase and antimicrobial activities", Journal of food and drug analysis, 26:
pp. 529-544, (2018).
[4]        Ozogul, Y., Yuvka, İ., Ucar, Y., Durmus, M., Kösker, A. R., Öz, M., Ozogul, F., "Evaluation of effects of nanoemulsion based on herb essential oils (rosemary, laurel, thyme and sage) on sensory, chemical and microbiological quality of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) fillets during ice storage", LWT - Food Science and Technology, 75:
pp. 677-684, (2017).
[5]        Ryu, V., McClements, D. J., Corradini, M. G., McLandsborough, L., "Effect of ripening inhibitor type on formation, stability, and antimicrobial activity of thyme oil nanoemulsion", Food Chemistry, 245: pp. 104-111, (2018).
[6]        McClements, D. J. Rao, J., "Food-grade nanoemulsions: formulation, fabrication, properties, performance, biological fate, and potential toxicity", Critical reviews in food science and nutrition, 51:
pp. 285-330, (2011).
[7]        Sayyar, Z., Anarjan, N., Jafarizadeh Malmiri, H., Berenjian, A., Nanoemulsions: Preparation, characterization, applications, and their kinetic and thermodynamic stability, in Advances in Energy Research., pp. 1-56, (2017).
[8]        Anarjan, N., Jaberi, N., Yeganeh-Zare, S., Banafshehchin, E., Rahimirad, A., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Optimization of mixing parameters for α-tocopherol nanodispersions prepared using solvent displacement method", JAOCS, Journal of the American Oil Chemists' Society, 91: pp. 1397-1405, (2014).
[9]        Farshbaf-Sadigh, A., Jafarizadeh-Malmiri, H., Anarjan, N., Najian, Y., "Preparation of ginger oil in water nanoemulsion using phase inversion composition technique: Effects of stirring and water addition rates on their physico-chemical properties and stability", Zeitschrift für Physikalische Chemie, (2019).(Ahead of Print) https://doi.org/10.1515/zpch-2019-1427.
[10]      Lachos-Perez, D., Brown, A. B., Mudhoo, A., Martinez, J., Timko, M. T., Rostagno, M. A.,
Forster-Carneiro, T., "Applications of subcritical and supercritical water conditions for extraction, hydrolysis, gasification, and carbonization of biomass: A critical review", Biofuel Research Journal, 4: pp. 611-626, (2017).
[11]      Sayyar, Z., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Preparation of curcumin nanodispersions using subcritical
water–Screening of different emulsifiers", Chemical Engineering & Technology, 43: pp. 263-272, (2019).
[12]      Jafari, A., Anarjan, N., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Effects of rotation speed and time, as solvent removal parameters, on the physico-chemical properties of prepared α-tocopherol nanoemulsions using solvent-displacement technique", Food Science and Biotechnology, 29: pp. 371–378, (2019).
[13]      Butler, I. B., Schoonen, M. A., Rickard, D. T., "Removal of dissolved oxygen from water: a comparison of four common techniques", Talanta, 41: pp. 211-215, (1994).
[14]      Zekos, I., Stack, M., "A note on a design protocol for deoxygenation of water", Electrochemistry Communications, 103: pp. 12-16, (2019).
[15]      M Willis, R., Pollman, A. G., Gannon, A. J., Hernandez, A., "Modeling of a Building Scale Liquid Air Energy Storage and Expansion System with ASPEN HYSYS", (2019).
[16]      Ahmadi, O., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Green approach in food nanotechnology based on subcritical water: effects of thyme oil and saponin on characteristics of the prepared oil in water nanoemulsions", Food Science and Biotechnology, 29: pp. 783–792, (2020).
 
 
 
 
 
 
[17]      Sayyar, Z., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Preparation, characterization and evaluation of curcumin nanodispersions using three different methods–Novel subcritical water conditions, spontaneous emulsification and solvent displacement", Zeitschrift für Physikalische Chemie, 233: pp. 1485-1502, (2019).
[18]      Ahmadi, O., Jafarizadeh-Malmiri, H., "Intensification and optimization of the process for thyme oil in water nanoemulsions preparation using subcritical water and xanthan gum", Zeitschrift für Physikalische Chemie, 1, (2020). (Ahead of Print) https://doi.org/10.1515/zpch-2020-0001.
[19]    احمدی، ا.، جعفری‌زاده‌مالمیری، ه.، "شبیه‌سازی فرایند تولید نانوامولسیون اسانس روغنی آویشن با آب مادون بحرانی و ارزیابی خواص آن"، مجلۀ مهندسی بیوسیستم، در حال انتشار، (1399).
 
[20]      Yuliani, S., Muchtadi, T. R., Syakir, M., "Changes in characteristics of nanoemulsion of cinnamon oil and their relationships with instability mechanisms during storage", Journal of Food Processing and Preservation, 42: pp. 137-145 (2018).
[21]      Karthik, P. and Anandharamakrishnan, C., "Droplet coalescence as a potential marker for physicochemical fate of nanoemulsions during in-vitro small intestine digestion", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 553: pp. 278-287, (2018).
[22] Asprea, M., Leto, I., Bergonzi, M. C., Bilia, A. R., "Thyme essential oil loaded in nanocochleates: Encapsulation efficiency, in vitro release study and antioxidant activity", LWT - Food Science and Technology, 77: pp. 497-502, (2017).