PL: Wpływ degradacji chemicznej alginianu sodu na możliwości kapsułkowania kapsaicyny | EN: Effect of chemical degradation of sodium alginate on capsaicin encapsulation

abstractPL: W niniejszej pracy zbadano wpływ degradacji chemicznej roztworu alginianu sodu na możliwości kapsułkowania oleorezyny papryki, będącej źródłem substancji bioaktywnej, jaką jest kapsaicyna. W celu wytworzenia oligomerów alginianu sodu przeprowadzono proces depolimeryzacji z wykorzystaniem nadtlenku wodoru jako czynnika rozkładu. Postęp hydrolizy obserwowano poprzez pomiar lepkości dynamicznej oraz stężenie cukrów redukujących (DNS). Otrzymany roztwór oligomerów alginianu posłużył jako próba badawcza - materiał nośnika do immobilizacji kapsaicyny, a próbę kontrolną stanowił roztwór alginianu sodu. Charakterystyki próby kontrolnej i badawczej dokonano poprzez pomiar kąta zwilżania powierzchni oraz napięcia powierzchniowego cieczy. Kapsułki wytworzono metodą żelowania jonowego przy zastosowaniu roztworu chlorku wapnia jako czynnika sieciującego. W taki sposób wytworzono kapsułki bez i z rdzeniem (kapsaicyna), dla których określono zdolność zmiatania wolnych rodników (DPPH) oraz właściwości redukujące jony żelaza (FRAP). Ponadto zbadano stabilność kapsułek w warunkach gastrycznych oraz jelita cienkiego. Przedstawiono również zmiany morfologiczne kapsułek oraz ich rozmiar za pomocą zdjęć ze skaningowego mikroskopu elektronowego. Scharakteryzowanie materiału badawczego w postaci roztworu alginianu sodu oraz powstałych oligomerów alginianu sodu pozwoliło na weryfikację wpływu degradacji oksydacyjnej na związki polimerowe. W oparciu o wyniki przeprowadzonych analiz stwierdzono, iż oligomery alginianu sodu mogą mieć zastosowanie w enkapsulacji składników bioaktywnych. Wykorzystanie pochodnych alginianu jako nośnika zwiększa właściwości przeciwutleniające gotowego produktu jak również zdolność do redukcji jonów żelaza. Użycie oligomerów alginianu sodu jako materiału otoczki zapobiega zbyt wczesnemu uwalnianiu substancji czynnej w warunkach jelita cienkiego, przedłuża stabilność kapsułek oraz wspomaga wytrzymałość w warunkach gastrycznych. Zbadanie rozpuszczalności kapsułek w roztworach o różnych wartościach pH pozwala na kontrolę szybkości uwalniania substancji czynnej, tak istotnej w zastosowaniu jako nośnika środka spożywczego czy farmakologicznego. Z powodu znacznego spadku lepkość oraz masy cząsteczkowej w wyniku depolimeryzacji, powstałe kapsułki mają dość nieregularny kształt oraz cechuje je mniejsza wytrzymałość fizyczna niż w przypadku kapsułek alginianowych. Możliwość zmiany parametrów enkapsulatora w trakcie procesu immobilizacji oraz ich dostosowanie do materiałów rdzenia i otoczki pozwoliło na wytworzenie mikrokapsułek, które mogą mieć potencjalne zastosowanie w przemyśle spożywczym jako dodatek wzbogacający w wartości odżywcze oraz zwiększający właściwości antyoksydacyjne produktów spożywczych.

abstractEN: In this work the effect of chemical degradation of a sodium alginate solution and the possibility of encapsulation of paprika oleoresin, which is the source of a bioactive substance, capsaicin were investigated. In order to produce oligomers of sodium alginate, a depolymerisation process was carried out using hydrogen peroxide as a decomposition factor. The progress of the hydrolysis was observed by measuring the dynamic viscosity and the concentration of reducing sugars (DNS). The obtained solution of oligomers of alginate served as a research sample - the carrier material for immobilization of capsaicin, and the control sample was a solution of sodium alginate. The characteristics of the control and research sample were made by measuring the contact angle of the surface and the surface tension of the liquid. Capsules were prepared by ionic gelation using a calcium chloride solution as a cross-linking agent. In this way, capsules without and with the core (capsaicin) were prepared and their ability to scavenge free radicals (DPPH) and iron-reducing properties (FRAP) were determined. In addition, the stability of the capsules was examined in gastric and small intestine conditions. The morphological changes of the capsules and their size are presented as a scanning electron microscope photographs. The characterization of the research material in the form of a solution of sodium alginate and the resulting oligomers of sodium alginate allowed to verify the influence of oxidative degradation on polymer compounds. Based on the results of the carried out analyses, it was found that oligomers of sodium alginate can be used in the encapsulation of bioactive components. The use of alginate derivatives as a carrier, increases the antioxidant properties of the finished product as well as it’s ability to reduce iron ions. The use of oligomers of sodium alginate as a coating material, prevents the active substance from being released too early in the conditions of the small intestine, prolongs the stability of the capsules and supports their durability in gastric conditions. Investigating the solubility of capsules in solutions with different pH values allows control of the release rate of the active substance, so important in the use as a foodstuff or pharmacological carrier. As a result of depolymerisation, significant decrease in viscosity and molecular weight caused irregular shape and lower physical strength of oligomers-capsules than in the case of unmodified alginate capsules. The ability to change the parameters of the encapsulator during the immobilization process and their adaptation to the core and shell materials allowed the production of microcapsules, which may have potential application in the food industry as an additive enriching nutritional values and increasing antioxidant properties of food products.

status: finished