ارزیابی تکنیک‌های خشک کردن انجمادی و الکترواسپینینگ برای کپسوله‌سازی زعفران و پایداری ذخیره‌سازی زیست‌فعال‌های کپسوله شده

عصاره زعفران با استفاده از تکنیک‌های الکترواسپینینگ و خشک‌کردن انجمادی در یک ماتریس ژلاتینی کپسوله شد و سینتیک تجزیه ترکیبات زیست‌فعال در طول نگهداری آن‌ها در دماهای ۴، ۲۴ و ۳۵ درجه سانتی‌گراد نسبت به نمونه کنترل غیرکپسوله مورد ارزیابی قرار گرفت. بازده کپسوله‌سازی، خواص حرارتی، پایداری در شرایط نگهداری، مورفولوژی و توزیع قطر عصاره زعفران کپسوله‌شده به‌عنوان پارامترهای خروجی مورد بررسی قرار گرفت.

به‌طور کلی، هر دو تکنیک کپسوله‌سازی در طول دوره نگهداری، حفظ ترکیبات زیست‌فعال را در مقایسه با نمونه‌های بدون کپسوله‌سازی به‌طور موثری بهبود دادند. تکنیک‌های الکترواسپینینگ و خشک‌کردن انجمادی توانستند حداقل ۹۶.۲٪ و ۹۳.۷٪ کروکین را به‌ترتیب، پس از ۴۲ روز نگهداری در دمای ۳۵ درجه سانتی‌گراد با ۱۵٪ عصاره زعفران حفظ کنند.پارامتر زمان نیمه‌عمر (t1/2) برای نمونه کنترل (با ۱۵٪ عصاره زعفران بدون نانوکپسوله شدن) در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد ۲۲ روز بود، در حالی که نمونه‌ای که با الکترواسپینینگ کپسوله شده بود، ۱۳۸ روز و نمونه‌ای که با فرآیند خشک‌کردن انجمادی به دست آمد، ۷۷ روز بود. نیمه‌عمرها در دماهای پایین‌تر طولانی‌تر بودند.

بازده کپسوله‌سازی کروکین، پیکروکروسین و سافرنال مرتبط با الیاف ژلاتینی الکترواسپن‌شده به ترتیب ۷۶.۳، ۸۶.۰ و ۷۴.۲٪ بود و در مقایسه، بازده کپسوله‌سازی با خشک‌کردن انجمادی نسبتاً کمتر، به ترتیب ۶۹.۰، ۷۴.۷ و ۶۵.۸٪ بود. الیاف ژلاتینی الکترواسپن‌شده همچنین دارای دماهای ذوب و دناتوراسیون بالاتری به ترتیب ۷۸.۳ درجه سانتی‌گراد و ۱۰۸.۱ درجه سانتی‌گراد بودند، در مقایسه با ۶۵.۴ و ۹۳.۲ درجه سانتی‌گراد برای نمونه‌های خشک‌شده به روش انجمادی. بنابراین، از تمامی جهات، نتیجه‌گیری شد که الکترواسپینینگ تکنیک بهتری و مؤثرتری نسبت به خشک‌کردن انجمادی در حفظ ترکیبات فعال زیستی زعفران است.

Saffron extract was encapsulated into a gelatin matrix by means of electrospinning and freeze drying techniques and the degradation kinetics of bioactive compounds were evaluated during their storage at 4, 24, and 35 °C as compared to non-encapsulated control. The encapsulation efficiency, thermal properties, storage stability, morphology, and diameter distribution of the encapsulated saffron extract were evaluated as output parameters.

In general, both encapsulation techniques demonstrated superior retention of bioactive compounds compared to samples without encapsulation during the entire storage period. Electrospinning and freeze drying techniques were able to retain at least 96.2 and 93.7% of crocin, respectively, after 42 days of storage at 35 °C with the 15% saffron extract. The half-life (t1/2) time parameter for the control sample (with 15% saffron extract without encapsulation) was 22 days at 4 °C temperature, while that encapsulated by electrospinning was 138 days and that obtained for freeze drying was 77 days, The half-lives were longer at lower temperatures.

The encapsulation efficiency of crocin, picrocrocin, and safranal associated with the electro-spun gelatin fibers were 76.3, 86.0, and 74.2%, respectively, and in comparison, the freeze drying encapsulation efficiencies were relatively lower, at 69.0, 74.7, and 65.8%, respectively. Electro-spun gelatin fibers also had higher melting and denaturation temperatures of 78.3 °C and 108.1 °C, respectively, as compared to 65.4 °C and 93.2 °C, respectively, for freeze-dried samples. Thus, from all respects, it was concluded that electrospinning was a better and more effective technique than freeze drying in terms of preserving saffron bioactive compounds.