การเตรียมอนุภาคนาโนเพื่อห่อหุ้ม และนำส่งสารสำคัญสำหรับประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารด้วยเทคนิคการปั่นผสมต่างๆ

 

 

การเตรียมอนุภาคนาโนเพื่อห่อหุ้มและนำส่งสารสำคัญสำหรับประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารด้วยเทคนิคการปั่นผสมต่างๆ (Homogenization techniques for nanoencapsulation and nanodelivery in food industry)

    ใน การเตรียมอนุภาคนาโนเพื่อห่อหุ้มสารสำคัญ จำพวกโภชนเภสัช (Nutraceuticals) ไม่ว่าจะเป็นแร่ธาตุ วิตามิน สารสกัดสมุนไพร หรือสารสกัดจากพืช และ สัตว์ เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร และอาหารเสริมนั้น นอกจากอัตราส่วนที่เหมาะสมขององค์ประกอบของสารต่างๆ ทั้งสารสำคัญ (active ingredients) ตัวทำละลาย (solvent) และสารที่ใช้ทำหน้าที่ช่วยห่อหุ้ม และทำให้อนุภาคนาโนมีความคงตัว (emulsifiers) แล้ว (ซึ่งผู้ที่สนใจสามารถไปศึกษาเพิ่มเติมได้จากบทความ “ระบบนำส่งระดับนาโนกับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร”) เทคนิคที่ใช้ในการเตรียม และ สภาวะที่เหมาะสม ก็เป็นปัจจัยสำคัญที่จะช่วยให้อนุภาคนาโนที่เตรียมขึ้นมีความคงตัวที่ดี และ มีประสิทธิภาพเมื่อนำไปใช้งานในผลิตภัณฑ์จริงได้


    สำหรับในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการเตรียมอนุภาคนาโนเพื่อการห่อหุ้มสารต่างๆนั้น ในระดับห้องปฏิบัติการ

มีอยู่หลายหลายวิธี เช่น

1) เทคนิคการปั่นผสมด้วยแรงเฉือนสูง (high-shear homogenization) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้งานง่าย สามารถใช้ได้กับทั้งกระบวนการเตรียมใช้อุณหภูมิต่ำ (cold homogenization) หรืออุณหภูมิสูง (hot homogenization) ก็ได้ โดยอาศัยแรงเฉือนจากใบพัดความเร็วรอบสูงในการลดขนาดอนุภาคจนอยู่ในระดับไมโครหรือถึงระดับนาโนสำหรับการเตรียมอนุภาคนาโนในบางรูปแบบได้ (Molina et al., 2019; Nahum and Domb, 2021; Rocha et al., 2020)

2) เทคนิคการปั่นผสมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (ultrasonic homogenization) เป็นเทคนิคที่อาศัยคลื่นความถี่สูงเกินกว่าที่หูมนุษย์จะได้ยินมาช่วยในการลดขนาดอนุภาคนาโนจนมีขนาดเล็กถึงในช่วงระดับนาโนเมตร แต่อย่างไรก็ตาม อนุภาคนาโนที่ผ่านการเตรียมด้วยวิธีนี้อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางอย่างได้ จากผลกระทบที่เกิดจากคลื่นความถี่สูง แรงเฉือน อุณหภูมิ และความดัน เป็นต้น (Rashidi, 2021; Shanmugam and Ashokkumar, 2017; Tahir et al., 2021)

3) เทคนิคการปั่นผสมด้วยความดันสูง (high-pressure homogenization) ซึ่งเป็นเทคนิคที่เป็นที่นิยมใช้มากในการเตรียมอนุภาคนาโนในหลากหลายรูปแบบ โดยอาศัยแรงเฉือนที่สูงโดยความดันสูงประมาณ 100-2,000 bar จะได้ผลลัพธ์เป็นอนุภาคที่อยู่ในช่วงระดับนาโน (Rashidi, 2021; Yu et al., 2018) และเทคนิคนี้ยังเป็นเทคนิคที่สามารถใช้ประโยชน์ได้กว้างกับทั้งกระบวนการเตรียมที่อุณหภูมิต่ำ และ สูงเช่นเดียวกับเทคนิคการปั่นผสมด้วยแรงเฉือนสูงอีกด้วย โดยอนุภาคนาโนที่เตรียมได้จากเทคนิคเหล่านี้จะถูกนำไปวิเคราะห์และทดสอบหาคุณสมบัติต่างๆ โดยผู้เชี่ยวชาญ (ซึ่งผู้ที่สนใจเพิ่มเติมสามารถศึกษาได้จากบทความ “การพิสูจน์สมบัติต่างๆ ของอนุภาคนาโน (Nanoparticle) ทำอย่างไร”) และในแง่ของการที่ทั้งสองเทคนิคนี้ สามารถประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง จึงเป็นเทคนิคที่มีศักยภาพในการประยุกต์เพื่อใช้งานในการผลิตจริงในระดับอุตสาหกรรม (large-scale production) ได้อีกด้วย (Nahum and Domb, 2021)

  แต่ทั้งนี้ เนื่องจากการพัฒนา และวิจัยในระดับห้องปฏิบัติการกับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมจริง ก็มีปัจจัยหลายอย่างที่แตกต่างกันที่ส่งผลถึงคุณภาพ และประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนที่เตรียมได้ ซึ่งในการผลิตใช้งานจริงนั้น อนุภาคนาโนที่เตรียมได้ไม่ว่าจะมาจากการผลิตระดับไหนจะต้องมีคุณภาพสูงไม่แตกต่างกัน ซึ่งต้องอาศัยเวลาและงบประมาณในการศึกษาวิจัย พัฒนา และวิเคราะห์ข้อมูลอย่างแม่นยำ ดังที่ทีมวิจัยของบริษัท อยู่ นาน นาน จำกัด ได้ดำเนินการวิจัย และพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้กระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ และการผลิตต่างๆ ของบริษัทเรามีมาตรฐานสูง เชื่อถือได้ และผู้บริโภคจะมั่นใจได้ว่าทางบริษัทของเราได้ส่งต่อผลิตภัณฑ์ที่ดี และมีคุณภาพถึงมือในทุกล็อตการผลิตไปตลอดอีกด้วย

เรียบเรียงโดย ทีมวิจัย บริษัท อยู่ นาน นาน จำกัด

เอกสารอ้างอิง


- Molina, C. V, Lima, J.G., Moraes, I.C.F., Pinho, S.C., 2019. Physicochemical characterization and sensory evaluation of yogurts incorporated with beta-carotene-loaded solid lipid microparticles stabilized with hydrolyzed soy protein isolate. Food Sci. Biotechnol. 28, 59–66.

- Nahum, V., Domb, A.J., 2021. Recent Developments in Solid Lipid Microparticles for Food Ingredients Delivery. Foods.

- Rashidi, L., 2021. Different nano-delivery systems for delivery of nutraceuticals. Food Biosci. 43, 101258.

- Rocha, B.A. da, Francisco, C.R.L., Almeida, M. de, Ames, F.Q., Bona, E., Leimann, F.V., Gonçalves, O.H., Bersani-Amado, C.A., 2020. Antiinflammatory activity of carnauba wax microparticles containing curcumin. J. Drug Deliv. Sci. Technol. 59, 101918.

- Shanmugam, A., Ashokkumar, M., 2017. Ultrasonic Preparation of Food Emulsions, in: Ultrasound in Food Processing. pp. 287–310.

- Tahir, A., Shabir Ahmad, R., Imran, M., Ahmad, M.H., Kamran Khan, M., Muhammad, N., Nisa, M.U., Tahir Nadeem, M., Yasmin, A., Tahir, H.S., Zulifqar, A., Javed, M., 2021. Recent approaches for utilization of food components as nano-encapsulation: a review. Int. J. Food Prop. 24, 1074–1096.

- Yu, H., Park, J.-Y., Kwon, C.W., Hong, S.-C., Park, K.-M., Chang, P.-S., 2018. An Overview of Nanotechnology in Food Science: Preparative Methods, Practical Applications, and Safety. J. Chem. 2018, 5427978.