Comment est la Microencapsulation et la stabilité de la poudre d’astaxanthine?

L’astaxanthine est l’un des dérivés des caroténoïdes contenant de l’oxygène et le produit le plus haut niveau de sA asynthèse............. Il appartient aux céto-caroténoïdes et a une activité antioxydante environ 10 fois plus élevée que le β-carotène dans la même catégorie. C’est le pigment antioxydant le plus prometteur dans la nature. Des essais cliniques existants ont montré que l’astaxanthine peut effectivement éliminer les radicaux libres dans le corps, tout en favorisant la production d’anticorps et en améliorant l’immunité animale [1]. Il peut non seulement résister à l’inflammation et au cancer[2], prévenir le rayonnement ultraviolet [3], mais aussi prévenir les maladies cardiovasculaires [4] et du système nerveux [5]. Il a une valeur pratique considérable et des perspectives d’application dans les industries alimentaires, des produits de santé et pharmaceutiques.

Extraction Et en pluspurification methods for astaxanthinOnt été rapportés dans de nombreuses littératures nationales et étrangères, dont certaines sont assez mûres. Cependant, l’astaxanthine elle-même a une structure moléculaire polaire faible contenant de nombreuses liaisons doubles conjuguées, ce qui conduit à une faible stabilité et solubilité dans l’eau, limitant ainsi les domaines dans lesquels l’astaxanthine peut être utilisée sur le marché à ce stade [6]. Afdansde résoudre les problèmes ci-dessus, de nombreux chercheurs ont commencé à essayer d’encapsuler l’astaxanthine en utilisant la technologie de microencapsulation. Cet article résume et analyse principalement les principaux facteurs qui affectent l’effet d’encapsulation des microcapsulesd’astaxanthine, fournissant une référence pour de futures recherches approfondies sur l’astaxanthine dans le domaine des microcapsules.

1 technologie de Microencapsulation

La technologie de Microencapsulation est une nouvelle technologie utilisée pour protéger le contenu de la capsule sans affecter leurs propriétés chimiques d’origine. Elle consiste principalement à incorporer et à sceller des solides, des liquides ou des gaz instables à température ambiante dans une paroi de capsule en polymère, les isolant ainsi de facteurs externes tels que la lumière et l’oxygène.

En 1936, une société américaine a utilisé pour la première fois la paraffine comme matériau de paroi pour microencapsuler l’huile de foie de morue, et depuis lors la technologie de microencapsulation a pris de l’importance. Après des décennies de développement, des méthodes telles que le séchage par pulvérisation, la polymérisation interfaciale et la porosification centrifuge ont également été successivement appliquées à la technologie de microencapsulation. À mesure que la technologie devient de plus en plus mature, ses domaines d’application deviennent également de plus en plus étendus, tels que la nourriture, la médecine et les produits chimiques. Les méthodes et caractéristiques courantes de préparation des microcapsules sont indiquées dans le tableau 1.

2 effet du matériau de la paroi du noyau sur l’efficacité d’encapsulation des microcapsules d’astaxanthine

Les Microcapsules se composent de deux parties: le matériau de base et le matériau de paroi. Dans l’industrie alimentaire, en raison de l’innocuité du produit destiné à la consommation et de la particularité de son utilisation, il est généralement exigé que le matériau de la paroi soit constitué d’une substance présentant une sécurité élevée (c.-à-d. sans goût, non toxique et ne réagissant pas avec le matériau de base, etc.) [14].

L’effet du rapport de la composition du matériau de la paroi sur l’effet d’encapsulation des microcapsules d’astaxanthine

Les matériaux de paroi des microcapsules alimentaires utilisent généralement des polymères naturels et des polymères semi-synthétiques qui sont facilement solubles dans l’eau et qui ont de bonnes propriétés de libération durable, comme des gommes solubles dans l’eau, des amidons, des protéines, des sucres, de la cellulose, des lipides, etc. [15]. Un résumé des matériaux de paroi communs et de leurs caractéristiques est présenté au tableau 2.

In practical applications, it is difficult for a single wall material to achieve the ideal encapsulation state De lamicrocapsules, so two or more wall materials are often mixed together in production to achieve the desired effect. For example, xanthan gum and guar gum can be mixed in a certain ratio to increase the viscosity of the system [20], and small molecule sugars such as trehalose or glucose can be combined with large molecule wall materials such as starch to achieve a complementary effect [21].

In studies on the Microencapsulation de l’astaxanthine, many scholars have also tried different combinations of wall materials in order to achieve the best encapsulation effect. Shen et al. [22] [en]mixed sodium caseinate with soluble corn fiber and whey protein in different proportions and carried out experiments on the microencapsulation of astaxanthin. The results confirmed that the astaxanthin microcapsules prepared En utilisantthe two methods had excellent quality and achieved a good yield of more than 90%. In addition, Pu et al. [23] [en]also used different ingredients of wall materials to encapsulate astaxanthin-Contenant:oils, and selected the best wall material combination scheme, obtaining a relatively ideal yield of 84.84%. However, because a small amount of core huileremained on the surface of some capsules during the experiment, they were prone to oxidation and rancidity during storage at room temperature, affecting product quality.

2.2 effet du rapport de composition du matériau de la paroi sur l’effet de microencapsulation de l’astaxanthine

Le rapport de composition optimal des matériaux de paroi peut former un système d’émulsion stable pendant le processus d’enrobage de microcapsule, offrant une forte garantie pour le meilleur effet d’enrobage. Yu et al. [24] [traduction]ont confirmé dans des expériences sur des microcapsules séchées par pulvérisation que le rapport des matériaux composites de paroi peut influer sur la viscosité et la stabilité de l’émulsion dans le système de microcapsules, et qu’il existe une certaine relation linéaire avec ce rapport. Par exemple, lorsque la maltodextrine est combinée avec la gélatine, la protéine de soja et le caséinate, respectivement, la stabilité du système d’émulsion est affectée par la proportion du matériau de la paroi, et la stabilité diminue avec l’augmentation du rapport maltodextrine/protéines.

Par conséquent, des études ont utilisé la protéine de lactosérum, la gomme arabolique et la maltodextrine comme matériaux de paroi, et les ont combinés pour encapsuler l’astaxanthine, et ont exploré les changements dans le rendement et l’efficacité des microcapsules d’astaxanthine lorsque différentes combinaisons de matériaux de paroi sont utilisées à différents rapports de gradient. Il a finalement été déterminé que le meilleur effet d’encapsulation est obtenu lorsque la gomme arabique et la protéine de lactosérum sont utilisées dans un rapport de 1:3 [25].

At present, there are many reports in the literature on the types of wall materials for astaxanthin microcapsules. However, due to the different properties of the selected wall materials, the experimental ratios of the wall material combinations also vary slightly with the composition. Therefore, screening the appropriate type and ratio of wall material is of great significance for the microencapsulation of astaxanthin.

2.3 effet du matériau de la paroi du cœur sur l’encapsulation de l’astaxanthine

Dans les expériences de microencapsulation, le rapport de mélange du matériau du noyau au matériau de la paroi peut déterminer la formation de la coquille de la microcapsule et affecter la qualité du produit. Il est donc souvent utilisé comme l’une des conditions expérimentales de dépistage. Hu Tingting et al. [26] ont examiné cinq gradients du rapport entre le noyau et la paroi dans l’expérience d’encapsulation de microcapsules d’astaxanthine, et ont constaté que pendant l’augmentation graduelle de la teneur en astaxanthine, le taux d’encapsulation mesuré et le rendement des microcapsules montraient une tendance globale à la hausse, puis à la baisse. Certaines études ont suggéré que la raison de ce phénomène est que, lors du séchage par pulvérisation, la teneur en matière du noyau dans les microcapsules est faible et la viscosité du système est élevée, provoquant la formation lente de la paroi externe des microcapsules et une accumulation trop épaisse. Le produit obtenu présente un faible taux d’encapsulation et une mauvaise qualité [27].

De plus, Laohasongkram et al. [28] [traduction]ont confirmé que si la concentration du matériau du cœur dans le système est sursaturée, elle peut causer le phénomène de la difficulté à endurer le matériau du cœur en raison de la teneur insuffisante en matériau de la paroi, ce qui a une incidence sur l’épaisseur et la densité de la paroi de la capsule. Une diminution de l’épaisseur est susceptible de causer des fissures ou des ruptures, tandis qu’une faible densité est susceptible de faire passer le matériau du cœur à travers la structure relativement lâche de la paroi de la capsule et d’atteindre l’extérieur de la paroi. Les deux résultats peuvent considérablement réduire l’effet d’intégration.

3 effet du séchage par pulvérisation sur l’encapsulation des microcapsules d’astaxanthine

En général, le procédé de microencapsulation peut être grossièrement divisé en la préparation d’une émulsion contenant le matériau de la paroi centrale et le traitement filmographique des microcapsules. Dans le séchage par pulvérisation, la qualité des microcapsules filmogènes dépend principalement de la taille de la pression d’homogénéisation et de la température de l’air d’entrée et de sortie.

3.1 effet de la pression d’homogénéisation et du nombre de cycles d’homogénéisation sur l’efficacité d’encapsulation de l’astaxanthine 

The homogenization pressure affects the atomization effect, which determines the reaction area of the microcapsules. Therefore, some studies have found that there is a positive correlation between the homogenization pressure and the encapsulation efficiency of microcapsules within a certain range in spray drying experiments [29]. Huang Wenzhe et al. [30] also confirmed in an experiment on the encapsulation of astaxanthin that the microencapsulation effect of astaxanthin gradually reached its optimum as the homogenization pressure increased, and the highest yield and efficiency were obtained at 50 MPa, 98.08 % and 30.6 % respectively. The main reason for this is that during high-pressure homogenization, as the homogenization pressure increases, the atomized emulsion droplets can be further refined, the reaction area is correspondingly increased, and the encapsulation is more uniform. At the same time, the refinement of the emulsion also facilitates the rapid evaporation of water in the capsule during drying, preventing the occurrence of wall sticking [31].

Une augmentation du nombre d’homogénéisations à haute pression peut améliorer la stabilité de l’émulsion, mais elle peut aussi entraîner une augmentation de la température du système, provoquant la dégradation de l’astaxanthine dispersée dans l’émulsion en raison de la chaleur, ce qui affecte la qualité des microcapsules [27].

3.2 effet de la température de l’air à l’entrée et à la sortie sur l’efficacité d’encapsulation des microcapsules d’astaxanthine

Au cours du processus de séchage par pulvérisation, la température de l’air d’entrée et de sortie a souvent un certain effet sur le taux de rétention du matériau du noyau et la formation de la coquille de la microcapsule. Raposo et al. [32] [traduction]ont confirmé dans leur étude sur la microencapsulation de l’astaxanthine que, pour une même température de l’air à la sortie, si la température de l’air à l’entrée est abaissé, le système de microcapsule retiendra l’eau et provoquera le collage de la paroi, ce qui aura une incidence sur la compacité de la coquille. Cependant, si la température de l’air d’entrée est trop élevée, cela accélérera non seulement le mouvement moléculaire dans le système et accélérera la dégradation de l’astaxanthine, mais peut également causer des fissures ou de petites piqures à la surface de la paroi de la microcapsule, entraînant une mauvaise encapsulation.

In addition, a moderate increase in the temperature of the outgoing air helps evaporate the water inside the microcapsules, which accelerates the formation of the microcapsules and improves the retention rate of the core material. Huang Lixin et al. [33] believe that if the temperature of the outgoing air is too low, the droplets after atomization are likely to form shells prematurely due to the high temperature, resulting in the presence of water inside the microcapsule particles. During the deceleration drying stage, steam is likely to accumulate, causing the capsule walls to expand and crack or the water content to be too high, which affects product quality. On the other hand, if the air temperature is too high, the product is prone to degradation due to prolonged heating, and the microcapsule particles cannot form shells in time after high-temperature treatment, resulting in a sticky wall phenomenon and affecting product quality. Therefore, selecting the appropriate inlet and outlet air temperature can cause the wall material to transform into a glass state as soon as possible, thereby reducing the loss of the core material and achieving the best encapsulation effect [34].

4 effet des conditions de stockage sur la stabilité des microcapsules d’astaxanthine

La technologie de Microencapsulation peut considérablement améliorer la stabilité des substances, et son application est d’une grande importance pour prolonger la durée de stockage des produits.

Previous studies have shown that pigment microcapsules have better stability than their monomers. For example, Han Ning et al. [35] compared β-carotène crystals with their microcapsules in an experiment and verified the stability of the two under different storage conditions (temperature, oxygen, light, humidity). The results showed that the retention rate of β-carotene microcapsules was higher than that of its crystals under different conditions, indicating that microencapsulation can improve the degradation of β-carotene in different environments.

L’astaxanthine est de nature similaire au β-carotène. Comme les molécules du matériau de paroi de la microcapsule recouvrent la surface des particules d’astaxanthine, l’influence de l’environnement extérieur sur celle-ci est dans une certaine mesure évitée. Hu Tingting [36] a placé des microcapsules d’astaxanthine et des cristaux d’astaxanthine sous différentes conditions de lumière, de température et d’oxygène pour une expérience de stockage de 28 jours et a mesuré leur taux de rétention. Les résultats ont montré que, bien que tous deux aient subi une dégradation dans le même environnement, le taux de rétention des premiers était supérieur à 70%, ce qui était beaucoup plus élevé que celui des seconds. Par conséquent, l’encapsulation de l’astaxanthine avec la technologie des microcapsules peut considérablement ralentir la dégradation de l’astaxanthine, qui résiste dans une large mesure au problème de l’astaxanthine ne pouvant pas être efficacement développée en raison de sa propre nature, et a joué un rôle très important dans la promotion de son développement dans divers domaines.

5 etat actuel de l’application des microcapsules d’astaxanthine dans l’industrie alimentaire

With the deepening of research on microcapsules, more and more active substances have achieved multi-field applications through microencapsulation technology, which not only meets market demand but also enriches product variety. Astaxanthin, as an emerging antioxidant, has gradually attracted widespread attention in the food industry for its use in microencapsulated products.

5.1 microcapsules d’astaxanthine et produits de santé haut de gamme

Les produits de microcapsules d’astaxanthine ont été recherchés à l’étranger depuis relativement longtemps et sont également relativement largement utilisés. À l’heure actuelle, la plupart des microcapsules d’astaxanthine sur le marché sont des suppléments nutritionnels, et leur positionnement de produit se concentre sur l’anti-oxydation, retarder le vieillissement, abaisser la glycémie, renforcer l’immunité, et la protection dela rétine. Par exemple, Eulara' S capsules de beauté, les capsules anti-thrombotiques de la société américaine Aquasearch, et la société japonaise Fancl' S "astaxanthine 30 jours" complément nutritionnel stimulant immunitaire contiennent tous de l’astaxanthine.

In addition to tablet and capsule health products, health drinks made with astaxanthin microcapsules have also gradually entered the market in recent years. Many countries have already tried using astaxanthin microcapsules in fermented liquid dairy products, unfermented liquid dairy products, fermented soy products and fruit drinks for adults, which not only provides health benefits but also enriches the variety of astaxanthin products.

5.2 microcapsules d’astaxanthine et additifs alimentaires

Astaxanthin microcapsules can not only be used as nutritional supplements in health products, but also as food additives such as colorants and antioxidants to improve the sensory properties of products or to maintain the original nutritional content of the food without damage. Bjerkeng et al. [37] [traduction]confirmed in 1995 that the superior antioxidant properties of astaxanthin can protect the color and shelf life of trout fillets. In Japan, studies have also been conducted on the use of microcapsules containing astaxanthin oil to preserve vegetables, seaweed and fruit. The results have shown that astaxanthin microcapsules have a significant effect on food preservation [38].

En outre, l’astaxanthine naturelle a également de bonnes propriétés colorantes. Certaines études ont révélé que lorsque les microcapsules d’astaxanthine sont utilisées comme colorant alimentaire, le développement de la couleur varie également de la lumière à l’obscurité avec l’augmentation de la dose, montrant des effets différents. Aujourd’hui, de nombreux types d’aliments utilisent cette caractéristique de l’astaxanthine pour colorer leurs produits, tels que la margarine, la crème glacée, le yogourt, le jus de fruits, les bonbons, les gâteaux, les nouilles, les condiments, etc., qui ont non seulement un bon effet colorant mais aussi un effet de durée de conservation considérable [38].

At present, there are many studies on the use of microencapsulation technology to improve the solubility and stability of pigments in China, such as capsanthin, lycopene, zeaxanthin, etc. Some microencapsulated products of pigments have been put on the market and widely recognized. Although systematic research on the microencapsulation of astaxanthin has begun to be valued in recent years, due to technical and market constraints, the application of astaxanthin in many fields is still blank, so there is huge potential for development. As the excellent properties of astaxanthin become better known, and combined with China' le concept traditionnel de "médicaments et aliments de même origine", le développement d’aliments fonctionnels et de cosmétiques utilisant des microcapsules d’astaxanthine aura un très large potentiel de développement et une perspective d’application idéale.

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