Επίδραση της ενσωμάτωσης της EGCG σε γαλακτώματα που περιέχουν βακτηριακή κυτταρίνη

Abstract

Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν αρχικά να ερευνηθεί η επίδραση της ενσωμάτωσης της βακτηριακής κυτταρίνης (BC) στις φυσικές ιδιότητες των παραγόμενων γαλακτωμάτων. Επίσης σκοπός ήταν να εξεταστεί η ενσωμάτωση της γαλλικής επιγαλλοκατεχίνης (EGGC/εστεροποιημένης EGCG) και η αντιοξειδωτική της ικανότητα σε γαλακτώματα ελαίου/νερoύ τα οποία περιέχουν BC και πρωτεΐνη ορού γάλακτος (WPI). Για τον πρώτο σκοπό, παρασκευάστηκαν γαλακτώματα ελαίου/νερού που περιείχαν διαφορετικές συγκεντρώσεις BC (0-1% κβ) και WPI (2-5% κβ), στα οποία μελετήθηκε το μέγεθος των λιποσφαιρίων, το φορτίο, η σταθερότητα καθώς και η ρεολογική τους συμπεριφορά. Κατά την εξέταση της κατανομής του μεγέθους των λιποσφαιρίων παρατηρήθηκε ότι το μέγεθος τους παραμένει σταθερό στα 600nm και δεν επηρεάζεται από την προσθήκη της BC. Επίσης, ποσότητα 0.5% κβ ΒC είναι αρκετή για να επέλθει κορεσμός στην επιφάνεια των λιποσφαιρίων. Στο pH των γαλακτωμάτων (pH=3,8) οι πρωτεΐνες που προσροφώνταν από την επιφάνεια των λιποσφαιρίων ήταν θετικά φορτισμένες με αποτέλεσμα ακόμα και μετά την προσθήκη της αρνητικά φορτισμένης BC το φορτίο να παραμείνει θετικό αλλά μικρότερο. Κατά την εξέταση της σταθερότητας κατά την αποθήκευση, παρατηρήθηκε ότι στην μεγαλύτερη συγκέντρωση της WPI (5% κβ), η WPI προσροφάται από την διεπιφάνεια ελαίου-νερού και η περίσσεια της παραμένει στην υδατική φάση δημιουργώντας σύμπλοκα με την περίσσεια της BC όταν η BC είναι 1% κβ. Τα σύμπλοκα προλαμβάνουν την συνένωση μεταξύ των λιποσφαιρίων, ενώ η υπόλοιπη BC απορροφάται από την επιφάνεια των λιποσφαιρίων δημιουργώντας ένα δεύτερο προστατευτικό υμένιο γύρω τους. Το πιο σταθερό γαλάκτωμα είχε 5% κβ WPI και 1% κβ BC. Στην δεύτερη φάση του πειράματος εξετάστηκε η ενσωμάτωση της EGCG και της εστεροποιημένης EGCG σε διαφορετικές συγκεντρώσεις (0.1, 0.2, 0.5 mg/mL) στις δύο φάσεις του γαλακτώματος, ώστε να μελετηθεί το ποσοστό απόδοσής της και η αντιοξειδωτική της ικανότητα. Υπολογίστηκε ο δείκτης ενσωμάτωσης (Incorporation Efficiency %), τα αποτελέσματα του οποίου έδειξαν ότι τα υψηλότερα ποσοστά (95% και 90%) αντιστοιχούν στην μικρότερη συγκέντρωση (0,1% mg/mL) της εστεροποιημένης EGCG στην υδατική και λιπαρή φάση αντίστοιχα. Για την μέτρηση της οξείδωσης των γαλακτωμάτων, υπολογίστηκαν τα πρωτογενή (Μέθοδος συζυγών διενίων-CD) και τα δευτερογενή (μέθοδος p-Ανισιδίνης) προϊόντα οξείδωσης και βρέθηκε ότι η λιπόφιλη εστεροποιημένη EGCG (0,1mg/mL) στην λιπαρή φάση είχε την μεγαλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα.

The purpose of this study, was firstly to investigate the effect of the integration of bacterial cellulose (BC) to the physical properties of oil-in-water emulsions and secondly to investigate the encapsulation of epigallocatechin-3-gallate (EGCG) in oil-in-water emulsions and the antioxidant capacity that it has on these emulsions. Initially o/w emulsions were prepared at pH=3,8 using whey protein isolated as an emulsifier (WPI) (2-5% wt) and bacterial cellulose (BC) as a stabilizer, in various concentrations (0-1% wt). Physical properties of the emulsions, such as droplet size, z-potential, stability during storage and rheological properties where investigated. Size distribution of the emulsions showed two distinct peaks: the first one reflected the oil droplet size (600nm), which remained the same for all the emulsions and the second one reflected the aggregated flocs of BC fibrils that remained in the aqueous phase. The oil droplet size was not affected by the addition of BC and also, an amount of 0,5% wt BC is sufficient to saturate the surface of the oil droplets. The protein that absorbed in the surface of the oil droplets, bears a positive charge at pH=3.8. With the addition of BC in the emulsion, the BC fibrils absorbed onto the surface of the positively charged WPI-coated oil droplets, mainly through electrostatic attractions and the ζ-potential values remain positive but decreased in value. During the examination of the storage stability of the emulsions, it was observed that the WPI with the greatest concentration (5% wt) was absorbed by the oil-water interface and that the excess of WPI remained in the aqueous phase, forming complexes with the excess of BC (1% wt), which prevented the coalescence of the oil-droplets, while the rest of BC is absorbed by the surface of the oil droplets forming a second protective film around the oil droplets. So The high BC concentration (1%) and high WPI concentration (5%) lead in stable emulsions, Subsequently, the incorporation of EGCG and lipophilised EGCG in various concentrations (0.1, 0.2, 0.5 mg/mL), in the aqueous and oil phase of the emulsion was investigated in order to examine the incorporation efficiency and the anti-oxidative activity of EGCG during storage. The results of the incorporation efficiency (%) demonstrated that the highest levels (95% and 90%) correspond to the lowest concentration (0,1 mg/mL) of the esterified EGCG in the aqueous and oil phase of the emulsion, respectively. For the examination of oxidation of emulsions, the primary (CD-method) and the secondary ( p-Anisidine method) products of oxidation were estimated and found that lipophilic esterified EGCG (0,1 mg/mL) had the greater antioxidant capacity.