Published June 26, 2024 | Version v1
Publication Open

Optimized spray-dried conditions' impact on fatty acid profiles and estimation of in vitro digestion of spray-dried chia/fish oil microcapsules

Creators

  • 1. Cornell University
  • 2. King Faisal University
  • 3. Government College University, Faisalabad
  • 4. Umm al-Qura University
  • 5. Universidade Católica Portuguesa
  • 6. University of Azad Jammu and Kashmir
  • 7. Nazi Boni University

Description

Abstract Long–chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFA) are of interest due to their potential health properties and have a significant role in reducing the risk of various chronic diseases in humans. It is commonly used as a supplement. However, lipid oxidation is an important negative factor caused by environmental, processing, and limited water solubility of LCPUFA, making them difficult to incorporate into food products. The objective of this research work was to prevent oxidation, extend shelf life, enhance the stability of fatty acids, and to achieve controlled release by preparing spray-dried powder (SDM). For spray-drying, aqueous emulsion blends were formulated using a 1:1 ratio of chia seed oil (CSO) and fish oil (FO) and using a laboratory-scale spray–dryer with varying conditions: inlet air temperature (IAT, 125–185 °C), wall material (WM, 5–25%), pump speed (PS, 3–7 mL/min), and needle speed (NS, 3–11 s). The maximum alpha-linolenic acid (ALA) content was 33 ± 1%. The highest values of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) in the microcapsules were 8.4 ± 0.4 and 13 ± 1%, respectively. Fourier transform infrared and X-Ray diffraction analysis results indicated that SDM was successfully formulated with Gum Arabic and maltodextrin (MD). The blending without encapsulation of CSO and FO was digested more efficiently and resulted in more oil being released with simulated gastric fluid (SGF), simulated intestinal fluid (SIF), and SGF + SIF conditions without heating. No significant changes were observed for saturated, monounsaturated, and LCPUFA, whether exposed or not to gastrointestinal conditions. However, compared to the release of SDM, it can be useful for designing delivery systems for the controlled release of essential fatty acids.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتبر الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة طويلة السلسلة (LCPUFA) ذات أهمية بسبب خصائصها الصحية المحتملة ولها دور كبير في الحد من خطر الإصابة بالأمراض المزمنة المختلفة لدى البشر. يستخدم عادة كمكمل غذائي. ومع ذلك، فإن أكسدة الدهون هي عامل سلبي مهم ناتج عن البيئة والمعالجة وقابلية الذوبان المحدودة في الماء لـ LCPUFA، مما يجعل من الصعب دمجها في المنتجات الغذائية. كان الهدف من هذا العمل البحثي هو منع الأكسدة، وإطالة مدة الصلاحية، وتعزيز استقرار الأحماض الدهنية، وتحقيق الإطلاق المتحكم فيه عن طريق تحضير مسحوق مجفف بالرش (SDM). بالنسبة للتجفيف بالرذاذ، تمت صياغة خلائط المستحلب المائي باستخدام نسبة 1:1 من زيت بذور الشيا (CSO) وزيت السمك (FO) واستخدام مجفف بالرش على نطاق المختبر مع ظروف مختلفة: درجة حرارة هواء المدخل (IAT، 125–185 درجة مئوية)، مادة الجدار (WM، 5-25 ٪)، سرعة المضخة (PS، 3–7 مل/دقيقة)، وسرعة الإبرة (NS، 3–11 ثانية). كان الحد الأقصى لمحتوى حمض ألفا لينولينيك (ALA) 33 ± 1 ٪. كانت أعلى قيم حمض إيكوسابنتاينويك (EPA) وحمض الدوكوساهيكسانويك (DHA) في الكبسولات الدقيقة 8.4 ± 0.4 و 13 ± 1 ٪ على التوالي. أشارت نتائج تحليل تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء والحيود بالأشعة السينية إلى أن SDM تمت صياغتها بنجاح باستخدام GUM Arabic و maltodextrin (MD). تم هضم المزج دون تغليف CSO و FO بشكل أكثر كفاءة وأدى إلى إطلاق المزيد من الزيت مع سائل المعدة المحاكى (SGF)، والسائل المعوي المحاكى (SIF)، وظروف SGF + SIF دون تسخين. لم يلاحظ أي تغييرات كبيرة في الحالات المشبعة وغير المشبعة الأحادية و LCPUFA، سواء كانت معرضة أم لا لأمراض الجهاز الهضمي. ومع ذلك، مقارنة بإطلاق SDM، يمكن أن يكون مفيدًا لتصميم أنظمة التوصيل للإطلاق المتحكم فيه للأحماض الدهنية الأساسية.

Translated Description (French)

Résumé Les acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPILC) présentent un intérêt en raison de leurs propriétés potentielles pour la santé et jouent un rôle important dans la réduction du risque de diverses maladies chroniques chez l'homme. Il est couramment utilisé comme supplément. Cependant, l'oxydation des lipides est un facteur négatif important causé par l'environnement, la transformation et la solubilité limitée dans l'eau des AGPI, ce qui les rend difficiles à incorporer dans les produits alimentaires. L'objectif de ce travail de recherche était de prévenir l'oxydation, de prolonger la durée de conservation, d'améliorer la stabilité des acides gras et d'obtenir une libération contrôlée en préparant une poudre séchée par pulvérisation (SDM). Pour le séchage par pulvérisation, des mélanges d'émulsion aqueuse ont été formulés en utilisant un rapport 1:1 d'huile de graines de chia (CSO) et d'huile de poisson (FO) et en utilisant un séchoir par pulvérisation à l'échelle du laboratoire avec des conditions variables : température de l'air d'entrée (IAT, 125-185 °C), matériau de paroi (WM, 5-25 %), vitesse de la pompe (PS, 3–7 mL/min) et vitesse de l'aiguille (NS, 3–11 s). La teneur maximale en acide alpha-linolénique (ALA) était de 33 ± 1 %. Les valeurs les plus élevées d'acide eicosapentaénoïque (EPA) et d'acide docosahexaénoïque (DHA) dans les microcapsules étaient de 8,4 ± 0,4 et 13 ± 1%, respectivement. Les résultats de l'analyse par diffraction des rayons X et infrarouge par transformée de Fourier ont indiqué que le SDM a été formulé avec succès avec de la gomme arabique et de la maltodextrine (MD). Le mélange sans encapsulation de CSO et de FO a été digéré plus efficacement et a entraîné la libération de plus d'huile avec du liquide gastrique simulé (SGF), du liquide intestinal simulé (SIF) et des conditions SGF + SIF sans chauffage. Aucun changement significatif n'a été observé pour les AGPI saturés, monoinsaturés et LCPUFA, qu'ils soient exposés ou non à des affections gastro-intestinales. Cependant, par rapport à la libération de SDM, il peut être utile pour concevoir des systèmes d'administration pour la libération contrôlée d'acides gras essentiels.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LCPUFA) son de interés debido a sus propiedades potenciales para la salud y tienen un papel importante en la reducción del riesgo de diversas enfermedades crónicas en los seres humanos. Se utiliza comúnmente como suplemento. Sin embargo, la oxidación de lípidos es un factor negativo importante causado por la solubilidad ambiental, de procesamiento y limitada en agua de los LCPUFA, lo que dificulta su incorporación a los productos alimenticios. El objetivo de este trabajo de investigación fue prevenir la oxidación, extender la vida útil, mejorar la estabilidad de los ácidos grasos y lograr una liberación controlada mediante la preparación de polvo secado por pulverización (SDM). Para el secado por pulverización, las mezclas de emulsión acuosa se formularon usando una relación 1:1 de aceite de semilla de chía (CSO) y aceite de pescado (FO) y usando un secador por pulverización a escala de laboratorio con condiciones variables: temperatura del aire de entrada (IAT, 125–185 °C), material de pared (WM, 5–25%), velocidad de la bomba (PS, 3–7 mL/min) y velocidad de la aguja (NS, 3–11 s). El contenido máximo de ácido alfa-linolénico (ALA) fue de 33 ± 1%. Los valores más altos de ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) en las microcápsulas fueron 8.4 ± 0.4 y 13 ± 1%, respectivamente. Los resultados del análisis de difracción de rayos X e infrarrojos por transformada de Fourier indicaron que SDM se formuló con éxito con goma arábiga y maltodextrina (MD). La mezcla sin encapsulación de CSO y FO se digirió de manera más eficiente y dio como resultado que se liberara más aceite con las condiciones de fluido gástrico simulado (SGF), fluido intestinal simulado (SIF) y SGF + SIF sin calentamiento. No se observaron cambios significativos para los AGPICL saturados, monoinsaturados, expuestos o no a afecciones gastrointestinales. Sin embargo, en comparación con la liberación de SDM, puede ser útil para diseñar sistemas de administración para la liberación controlada de ácidos grasos esenciales.

Files

s41598-024-65214-x.pdf.pdf

Files (1.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f58a242c6a48386c760eb2bfb2d66ce8
1.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين تأثير الظروف المجففة بالرذاذ على ملامح الأحماض الدهنية وتقدير الهضم في المختبر للكبسولات الدقيقة من الشيا المجففة بالرذاذ/زيت السمك
Translated title (French)
Impact optimisé des conditions séchées par pulvérisation sur les profils d'acides gras et estimation de la digestion in vitro des microcapsules d'huile de chia/poisson séchées par pulvérisation
Translated title (Spanish)
Impacto de las condiciones de secado por pulverización optimizadas en los perfiles de ácidos grasos y estimación de la digestión in vitro de las microcápsulas de chía/aceite de pescado secadas por pulverización

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400031049
DOI
10.1038/s41598-024-65214-x

Is supplement to
https://openalex.org/W4293585428 (Other)
https://openalex.org/W4240245402 (Other)
https://openalex.org/W2987285774 (Other)
https://openalex.org/W2771126316 (Other)
https://openalex.org/W2409529379 (Other)
https://openalex.org/W2088492277 (Other)
https://openalex.org/W2076737937 (Other)
https://openalex.org/W2064375803 (Other)
https://openalex.org/W2014062651 (Other)
https://openalex.org/W1968928229 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1486834591
  • https://openalex.org/W1501983335
  • https://openalex.org/W1971471068
  • https://openalex.org/W1971835170
  • https://openalex.org/W1986858848
  • https://openalex.org/W1992701682
  • https://openalex.org/W1997020582
  • https://openalex.org/W1999733948
  • https://openalex.org/W2007125578
  • https://openalex.org/W2014187587
  • https://openalex.org/W2038375728
  • https://openalex.org/W2051729036
  • https://openalex.org/W2074668927
  • https://openalex.org/W2089178745
  • https://openalex.org/W2091803453
  • https://openalex.org/W2099169189
  • https://openalex.org/W2113450906
  • https://openalex.org/W2157226660
  • https://openalex.org/W2160446463
  • https://openalex.org/W2286724495
  • https://openalex.org/W2288221685
  • https://openalex.org/W2310676763
  • https://openalex.org/W2521067729
  • https://openalex.org/W2521085242
  • https://openalex.org/W2540325498
  • https://openalex.org/W2565445113
  • https://openalex.org/W2600891896
  • https://openalex.org/W2613299886
  • https://openalex.org/W2759969621
  • https://openalex.org/W2762943622
  • https://openalex.org/W2904040143
  • https://openalex.org/W2909181608
  • https://openalex.org/W2914661846
  • https://openalex.org/W2921007054
  • https://openalex.org/W2943961691
  • https://openalex.org/W2947680544
  • https://openalex.org/W2978713952
  • https://openalex.org/W2990096908
  • https://openalex.org/W3005827391
  • https://openalex.org/W3043828308
  • https://openalex.org/W3047423026
  • https://openalex.org/W3080981169
  • https://openalex.org/W3117046478
  • https://openalex.org/W3124619043
  • https://openalex.org/W3152033151
  • https://openalex.org/W3164367903
  • https://openalex.org/W3173064299
  • https://openalex.org/W3186905891
  • https://openalex.org/W4200362547
  • https://openalex.org/W4254797483
  • https://openalex.org/W4296747614
  • https://openalex.org/W4307547312
  • https://openalex.org/W4311777047
  • https://openalex.org/W4324139061
  • https://openalex.org/W4380538188
  • https://openalex.org/W4386834834
  • https://openalex.org/W4387262999
  • https://openalex.org/W4390139844
  • https://openalex.org/W4391528535