Bao nang bảo vệ các polyphenol

Gần đây các nghiên cứu và ứng dụng họ polyphenol đã thu hút rất nhiều sự quan tâm trong các ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm chức năng, dinh dưỡng và dược phẩm, vì những tiềm năng lợi ích sức khỏe của chúng đối với con người. Tuy nhiên, hiệu quả bảo quản chất polyphenol phụ thuộc vào sự ổn định, hoạt tính sinh học và sinh khả dụng của các thành phần hoạt tính. Ngoài ra, hương vị khó chịu của hầu hết các hợp chất phenolic cũng hạn chế ứng dụng của chúng. Việc sử dụng các polyphenol đã được bao nang hiệu quả thay vì ở dạng tự do có thể làm giảm bớt những nhược điểm này. Các công nghệ bao nang polyphenol, bao gồm cả sấy phun, tách pha đồng tích (coacervation), bao gói bằng liposome, giỏ phức phân tử, đồng kết tinh, tạo nang nano, đông khô, bao nang nhờ men và nhũ tương hóa sẽ được trình bày trong tổng quan này

Bọc vi nang đã phát triển cách đây khoảng 60 năm, được định nghĩa là một công nghệ đóng gói của các vật liệu rắn, lỏng, hoặc khí vào trong những viên nang thu nhỏ có niêm phong. Các viên nang này có thể giải phóng thành phần chứa bên trong chúng ở mức kiểm soát theo điều kiện cụ thể. Các vật liệu đóng gói có thể là một vật liệu tinh khiết hoặc một hỗn hợp, gọi là vật liệu tráng phủ, pha nội hoạt tính hoặc chất mang. Nói cách khác, các vật liệu bao nang được gọi là vật liệu phủ, vật liệu tường, màng lọc, vỏ viên nang, thành phần vận chuyển. Chúng có thể được làm bằng các loại đường, gum, protein, polysaccharides tự nhiên và biến tính, chất béo và các polyme tổng hợp.

Viên vi nang là các túi nhỏ hoặc các hạt có kích thước từ dưới 1 micron tới vài milimet. Có nhiều hình thái bao nang được tạo ra, nhưng hai hình thái chủ yếu thường thấy là nang đơn nhân, trong đó có một lõi đơn bao phủ bởi một lớp vỏ. Trong khi hình thái thứ hai khác là nang đa nhân tập hợp, trong đó có nhiều lõi nhúng vào trong một nền (Hình 1). Hình dạng cụ thể của chúng trong các hệ thống khác nhau bị ảnh hưởng bởi các công nghệ xử lý, và bởi các vật liệu lõi và vách làm ra các viên nang này.

Hình 1. Hai dạng chính của viên bao nang : bao nang đơn nhân (trái) và đa nhân (phải)

Có nhiều kỹ thuật khác nhau được sử dụng để bao bọc. Nói chung, ba bước có liên quan trong bao bọc các tác nhân mang hoạt tính sinh học:

– Hình thành của các lớp chất liệu bao quanh vật liệu được bao bọc,

– Đảm bảo rằng không có sự rò rỉ không mong muốn xảy ra từ bên trong lớp bọc

– Đảm bảo rằng các chất không mong muốn được giữ cách ly bên ngoài, không thâm nhập vào trong.

Mục tiêu chính của bao nang là để bảo vệ các chất liệu chính khỏi các điều kiện bất lợi về môi trường, chẳng hạn như tác động không mong muốn của ánh sáng, độ ẩm, và oxy, qua đó góp phần làm tăng tuổi thọ của sản phẩm, và thúc đẩy một giải phóng có kiểm soát các hoạt chất trong viên bao nang.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, quá trình bọc vi nang có thể được áp dụng cho nhiều lý do. Các lý do có thể được tóm tắt như sau:

– Bảo vệ của vật liệu lõi (hoạt chất) khỏi của sự suy thoái bằng cách giảm phản ứng của nó với môi trường bên ngoài;

– Giảm bay hơi hoặc tốc độ truyền chất của vật liệu lõi ra môi trường bên ngoài,

– Biến cải các đặc tính vật lý của vật liệu ban đầu để cho phép xử lý dễ dàng hơn,

– Tinh chỉnh sự phát thải chất liệu lõi ra môi trường từ từ theo thời gian, hoặc tại một thời điểm cụ thể;

– Để che dấu một hương hoặc vị không mong muốn của vật liệu lõi;

– Pha loãng của vật liệu lõi dù rằng nồng độ hoạt chất là nhỏ nhưng vẫn đạt được sự phân tán đồng nhất hoạt chất trong vật liệu lưu giữ;

– Để giúp tách riêng các thành phần của một hỗn hợp nếu không chúng sẽ phản ứng với nhau.

Nguyên liệu thực phẩm như chất tạo vị chua, hương liệu, chất làm ngọt, chất màu, chất béo, vitamin và khoáng chất, các enzym và vi sinh vật, được bao bọc bằng cách sử dụng các công nghệ khác nhau.

Polyphenols là một trong những nhóm nhiều và phổ biến nhất của các chất chuyển hóa thực vật. Chúng là một phần tích hợp của cả hai chế độ ăn của con người và động vật trong đó có một phổ cao của các hoạt tính sinh học, bao gồm tính chống oxy hóa, chức năng kháng viêm, kháng khuẩn, và kháng vi-rút. Nhiều công trình lớn nghiên cứu tiền lâm sàng và xây dựng dữ liệu dịch tễ học cho thấy polyphenol thực vật có thể làm chậm sự lan triển của ung thư, giảm nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh thoái hóa thần kinh, tiểu đường, hoặc loãng xương. Các thông tin cũng cho thấy polyphenol thực vật có hoạt động như tiền chất ngăn ngừa và chống ung thư ở người.

Bảng 1: Các polyphenol chính, nguồn gốc và tính chất của chúng

Thật không may, nồng độ các polyphenol có hiệu quả xuất hiện trong ống nghiệm thường mức độ cao hơn mức tính trong cơ thể. Hiệu quả sản phẩm theo liệu pháp dinh dưỡng trong phòng ngừa bệnh phụ thuộc vào bảo tồn hoạt tính sinh học các thành phần hoạt chất. Đây là một thách thức lớn, vì qua đường uống, do không đủ thời gian cư trú ở dạ dày, độ thấm thấp và / hoặc khả năng hòa tan trong ruột, cũng như các điều kiện trải qua trong chế biến thực phẩm và lưu trữ (nhiệt độ, ôxy, ánh sáng), hoặc ở đường tiêu hóa (pH, men, sự hiện diện các chất dinh dưỡng khác), tất cả đều làm giảm hoạt tính, giới hạn và làm mất dần các lợi ích tiềm năng cho sức khỏe của các thành phần polyphenol theo liệu pháp dinh dưỡng. Việc phân phối của các hợp chất này do đó đòi hỏi các nhà phối chế sản phẩm và nhà sản xuất cung cấp cơ chế bảo vệ để có thể duy trì dạng phân tử hoạt tính cho đến thời điểm tiêu hóa, và cung cấp dạng thức này đến các cơ quan trong cơ thể. Một số đặc tính hóa lý và thuộc tính thực phẩm của polyphenol từ các nguồn thực vật khác nhau được trình bày trong bảng 1, trong đó nêu rõ giới hạn ổn định và tính hòa tan có điều kiện của chúng. Một đặc tính không may là polyphenols mang hương vị khó chịu, chẳng hạn như vị se đắng của epicatechin (Bảng 1). Khi sử dụng trong thực phẩm, chúng cần phải được che mùi hạn chế vị trước khi phối trộn vào thực phẩm.

Việc sử dụng polyphenol bao nang thay vì các hợp chất tự do có thể khắc phục những sự bất ổn của chúng, làm giảm bớt mùi vị khó chịu, cũng như cải thiện khả dụng sinh học và thời gian lưu có hoạt tính của các hợp chất này trong cơ thể và trong ống nghiệm.

Với các kỹ thuật khác nhau, đặc tính bao nang polyphenol tạo thành phụ thuộc vào cấu dạng của chúng. Bảng 2 mô tả tóm lượt các cấu dạng đặc trưng bao nang polyphenol của từng kỹ thuật.

Một số kỹ thuật được ứng dụng để tạo bao nang bảo vệ các polyphenol đã được công bố trong bảng 3:

Tài liệu tham khảo

Desai, K. G. H., & Park, H. J. (2005). Recent developments in microencapsulation of food ingredients. Drying Technology, 23, 1361-1394.

Schrooyen, P. M. M., van der Meer, R., & De Kruif, C. G. (2001). Microencapsulation: its application in nutrition. Proceedings of the Nutrition Society, 60, 475-479.

Gibbs, B. F., Kermasha, S., Alli, I., & Mulligan, C. N. (1999). Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 50, 213-224.

Augustin, M. A., & Hemar, Y. (2009). Nano- and micro-structured assemblies for encapsulation of food ingredients. Chemical Society Reviews, 38, 902-912.

Augustin, M. A., & Hemar, Y. (2009). Nano- and micro-structured assemblies for encapsulation of food ingredients. Chemical Society Reviews, 38, 902-912.

Bennick, A. (2002). Interaction of plant polyphenols with salivary proteins. Critical Reviews in Oral Biology & Medicine, 13, 184-196.

Arts, I. C.W., & Hollman, P. C. H. (2005). Polyphenols and disease risk in epidemiologic studies. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 317s-325s.

Ersus, S., & Yurdagel, U. (2007). Microencapsulation of anthocyanin pigments of black carrot (Daucus carota L.) by spray drier. Journal of Food Engineering, 80, 805-812

Shutava, T. G., Balkundi, S. S., & Lvov, Y. M. (2009).(-)-Epigallocatechin gallate/gelatin layer-by-layer assembled films and microcapsules.Journal of Colloid and Interface Science, 330, 276-283

Mercader-Ros, M. T., Lucas-Abella´n, C., Fortea, M. I., Gabaldo´n, J. A., & Nu´n˜ez-Delicado, E. (2010). Effect of HP-beta-cyclodextrins complexation on the antioxidant activity of flavonols. Food Chemistry, 118, 769-773.

Deladino, L., Anbinder, P. S., Navarro, A. S., & Martino, M. N. (2007). Co-crystallization of yerba mate extract (Ilex paraguariensis) and mineral salts within a sucrose matrix. Journal of Food Engineering, 80, 573-580.

Laine, P., Kylli, P., Heinonen, M., & Jouppila, K. (2008). Storage stability of microencapsulated cloudberry (Rubus chamaemorus) phenolics. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56, 11251-11261.

Anand, P., Nair, H. B., Sung, B., Kunnumakkara, A. B., Yadav, V. R., Tekmal, R. R., et al. (2010). Design of curcumin-loaded PLGA nanoparticles formulation with enhanced cellular uptake, and increased bioactivity in vitro and superior bioavailability in vivo.Biochemical Pharmacology, 79, 330-338.

Shi, G., Rao, L., Yu, H., Xiang, H., Pen, G., Long, S., et al. (2007). Yeastcell- based microencapsulation of chlorogenic acid as a water-soluble antioxidant. Journal of Food Engineering, 80, 1060-1067.

Di Mattia, C. D., Sacchetti, G., Mastrocola, D., & Pittia, P. (2009). Effect of phenolic antioxidants on the dispersion state and chemical stability of olive oil O/W emulsions. Food Research International, 42, 1163-1170.

Châu Thành Nhân /cyberchemvn.com