Aljinat Jel Mikroenkapsülasyonunda Bazı Fiziksel Parametrelerin Penetrasyon, Boyut Ve Şekil Üzerine Etkileri

Abstract

Aljinat mikroküreleri ilaç, protein, enzim, hücre, DNA, probiyotik, aroma ve besin öğeleri gibi maddelerin enkapsülasyonunda önemli bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmanın temel amacı, damlatma/iyonotropik jelleşme yöntemi ile elde edilen Ca-aljinat mikrokürelerinin üretiminde kullanılan aljinat ve CaCl2 çözeltilerinin viskozite, yüzey gerilimi gibi fiziksel özelliklerinin damlacığın jelleşme çözeltisine penetrasyonu, üretilen mikrokürelerin şekil ve boyut gibi özellikleri üzerine etkilerinin araştırılmasıdır. Doğru penetrasyonun sağlanamaması durumunda üretilen mikrokürelerde bazı şekil bozukları görülebilmektedir. Bu çalışmanın diğer bir amacı ise, yüksek-hızlı video kayıt yöntemiyle damlatma işleminin tüm aşamalarının incelenmesi ve aljinat damlacıklarının penetrasyonu ve üretilen mikrokürelerin şekil bozuklukları üzerine hangi aşamanın daha etkili olduğunun saptanmasıdır. Bu amaçla, farklı fiziksel özelliklere sahip çözeltiler kullanılarak üretilen Ca-aljinat mikrokürelerinin yüksek hızlı kamera yardımıyla penetrasyon derinliği ölçülmüş, şekil analizi için küresellik faktörü ve boyut analizleri için çapı ölçülmüştür. Bu çalışmada, aljinat damlacığının penetrasyon aşamasının şekil bozuklukları üzerine etkisi olduğu görülmüştür. Ayrıca, viskozite ve yüzey geriliminin penetrasyon sürecini etkileyen iki önemli parametre olduğu ve Ca-aljinat mikrokürelerinin şekli üzerinde önemli bir rolü olduğu sonucuna varılmıştır. Aljinat damlacıklarının penetrasyon derinliği, aljinat ve CaCl2 çözeltilerinin viskoziteleri ve CaCl2 çözeltisinin yüzey geriliminden etkilenmektedir. CaCl2 çözeltisinin viskozitesi arttığında penetrasyon derinliğinde azalma, üretilen Ca-aljinat mikrokürelerinin boyutlarında bir düşüş, küreselliğinde bir azalma ve şekil bozuklukları görülmüştür. CaCl2 çözeltisinin yüzey gerilimi azaldığında ise penetrasyon derinliğinin arttığı ancak üretilen Ca-aljinat mikrokürelerinin boyutları üzerine bir etkisi olmadığı gözlenmiştir. Sonuç olarak, surfaktan ilavesi penetrasyonu kolaylaştırdığı ve Ca-aljinat mikrokürelerinin şekil deformasyonlarının önlenmesine katkı sağladığı görülmüştür.

Alginate beads have found great potential in encapsulation of drugs, proteins, enzymes, cells, DNA, probiotics, flavors and nutrients. The main objective of this study is to investigate the influence of physical properties of alginate and CaCl2 solutions on alginate droplet penetration into gelling bath, size and shape characteristics of Ca-alginate beads produced by dripping/ionotropic gelation technique. If proper penetration isn’t provided, resulting beads may have some shape deformations. Another aim is to observe all steps of dripping method with a high-speed camera and evaluate which step has significant role on shape deformations. For this purpose, penetration depths of droplets were measured with high-speed camera, for shape analysis sphericity and for size analysis diameter of Ca-alginate beads produced by using solutions having different physical properties were measured. It was seen that, penetration has an important role on shape deformations. It was concluded that viscosity and surface tension are two important parameters which affect penetration process and have an important role on shape of Ca-alginate beads. Penetration depth of alginate droplets were significantly affected by viscosity of alginate and CaCl2 solutions and surface tension of CaCl2 solution. As the viscosity of CaCl2 solution increased, penetration depth of alginate droplet decreased, a size reduction on beads observed, sphericity decreased and shape deformations observed. As the surface tension of CaCl2 solution decreased, penetration depth of alginate droplets increased however it had no influence on bead size. As a result, it was concluded that surfactant addition enhances penetration and prevents shape deformations of Ca-alginate beads.