TẦM QUAN TRỌNG CỦA PHÂN TÍCH KÍCH THƯỚC HẠT TRONG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG-DƯỢC THỰC PHẨM
Nutraceutical Particle Characterization
Giới thiệu chung về dược thực phẩm – thực phẩm chức năng
Nutraceuticals – dược thực phẩm là chất chiết xuất từ thực phẩm đã được chứng minh là tạo ra lợi ích sinh lý hoặc cung cấp khả năng bảo vệ chống lại bệnh mãn tính. Như tên của nó, nutraceuticals là sự giao thoa giữa dinh dưỡng và dược phẩm, dược thực phẩm được ghép lại từ “nutrient” nghĩa là “dinh dưỡng thực phẩm” và “pharmaceutical” nghĩa là “thuốc chữa bệnh”. Khái niệm này được đề xuất lần đầu tiên bởi TS Stephen De Felice, người sáng lập Quỹ phát minh Y học ở Cranford, N.J và là một thuật ngữ chung bao hàm cả các sản phẩm bổ sung dinh dưỡng (dietary supplement ), thực phẩm tăng cường (fortified food), thực phẩm chức năng (functional food) và thực phẩm dùng cho mục đích y tế (medical food). Tuy nhiên, dược thực phẩm thường được xem là đồng nghĩa với thực phẩm chức năng (TPCN) trên các phương tiện thông tin đại chúng.
Nutraceuticals là “con” của dinh dưỡng và dược phẩm, được ra đời từ sự quan tâm ngày càng cao về sức khỏe, về lối sống lành mạnh thông qua khoa học của nhân loại thế kỉ 21. Những tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực thực phẩm, đã đưa dinh dưỡng ra khỏi nhà bếp và vào phòng thí nghiệm – nơi người ta có thể vận dụng kiến thức đã được phát triển bởi một ngành công nghiệp dược phẩm đã thành công và trưởng thành vào lĩnh vực thực phẩm.
Nhiều loại thực phẩm đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm về khả năng kháng bệnh cho người tiêu dùng. Thách thức cho các nhà nghiên cứu là phải xác định thành phần nào của thực phẩm tự nhiên làm cho chúng có khả năng như vậy. Để đạt được mục tiêu này, các công ty y tế, dược phẩm và công nghệ sinh học đã cam kết hàng tỷ đô la cho việc nghiên cứu và phát triển các loại thực phẩm thương mại có sẵn cả tương thích sinh học và khả dụng sinh học (biocompatible and bioavailable).
Vai trò của đặc tính hạt trong sản xuất thực phẩm chức năng – dược thực phẩm
Phân tích kích thước hạt, hình dạng hạt và phân tích zeta potentials cung cấp thông tin, số liệu có ảnh hưởng trực tiếp hoặc tương quan đến các đặc tính của thực phẩm chức năng và dược thực phẩm như tính sinh khả dụng, độ hòa tan, độ ổn định của công thức tạo sản phẩm và vấn đề kiểm soát chất lượng.
Trong số các kỹ thuật định phân tích cỡ hạt hiện có, phương pháp phân tích kích thước hạt bằng nhiễu xạ laser là phổ biến nhất, đặc biệt phổ biến trong lĩnh vực thực phẩm vì có phạm vi phân tích kích thước phù hợp (tìm hiểu thêm về phạm vi phân tích cỡ hạt của các dòng máy đo cỡ hạt). Các nghiên cứu, phân tích mẫu điển hình trong bài viết này được thực hiện với máy HORIBA LA-960 – một thiết bị phân tích cỡ hạt nhiễu xạ laser. Hiện HORIBA Partica LA-960V2 là dòng máy mới nhất của HORIBA, là dòng máy phân tích phân bố kích thước hạt nhiễu xạ laser, có phạm vi phân tích kích thước hạt rộng (10 nm – 5000 μm), tốc độ nhanh, đảm bảo hiệu suất vượt trội và độ chính xác cao (Hình 1).
Kỹ thuật phân tích
Các nhà nghiên cứu về dược thực phẩm, thực phẩm chức năng đang làm việc để cải thiện tính khả dụng sinh học (bioavailability), tính tương thích sinh học (biocompatibility) và tính ổn định của các công thức khác nhau bằng việc đo kích thước hạt, hình dạng hạt và zeta potentials. Các kỹ thuật phân tích hạt hiện nay khá đa dạng, hiện có khả năng đo kích thước hạt trong phạm vi kích thước nanomet, micromet và milimet. Các kỹ thuật này bao gồm nhiễu xạ laser, tán xạ ánh sáng động (DLS), phân tích hình ảnh tĩnh (static image analysis) và quang phổ cộng hưởng âm (acoustic spectroscopy.).
Máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ laser LA-960V2 HORIBA là sự lựa chọn tốt nhất khi đo nhiều mẫu vật liệu có dải kích thước hạt khác nhau (10 nm – 5000 μm) và yêu cầu phân tích linh hoạt, nhanh chóng. Trong khi đó, Máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ tia laser HORIBA LA-350, với kích thước nhỏ gọn hơn, nhưng vẫn được trang bị đầy đủ các công nghệ tiên tiến mới nhất của HORIBA cung cấp khả năng phân tích cỡ hạt trong phạm vi từ 0.1 nm – 1000 μm, LA- 350 chính là sản phẩm điển hình cho sự cải tiến hiệu năng, kích thước và giá của HORIBA. Máy phân tích hạt nano SZ-100Z2 HORIBA cung cấp khả năng phân tích kích thước hạt cho hệ huyền phù và nhũ tương quy mô nano (0.3 nm – 10 μm) thông qua giao diện người dùng đơn giản, mạnh mẽ, cho phép đo kích thước hạt, trọng lượng phân tử và thế Zeta. Hệ thống phân tích hình ảnh PSA300 báo cáo sự phân bố kích thước và hình dạng hạt của nutraceuticals từ 0,5 đến 1000µm bằng kính hiển vi quang học tự động. ViewSizer 3000 cung cấp kỹ thuật phân tích Nanoparticle Tracking Analysis – theo dõi chuyển động hạt nano cho các mẫu có cỡ từ 10 nm – 15 μm.
Ứng dụng phân tích cỡ hạt vào lĩnh vực sản xuất thực phẩm chức năng
Vitamins
Kích thước của vitamin được phân tích bằng cách sử dụng kỹ thuật tán xạ ánh sáng động DLS
Dendrimers
Kích thước của dendrimers được đo bằng cách sử dụng phương pháp tán xạ ánh sáng động DLS.
Liposome
Kích thước của liposome được đo bằng cách áp dụng kỹ thuật tán xạ ánh sáng động DLS và nhiễu xạ laser SLS.
Virus & virus-like particles
Kích thước của virus và VLPs cũng được phân tích bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động DLS và tán xạ laser SLS.
_________________________
Application: Bioavailability of CoQ10
Ứng dụng phân tích kích thước hạt vào tính sinh khả dụng của CoQ10
Coenzyme Q10 (được biết đến với nhiều tên gọi khác và viết tắt là CoQ10 trong bài viết này) là một hợp chất tan trong dầu và là thành phần tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử và hô hấp của tế bào hiếu khí. CoQ10 có thể giúp điều trị một số bệnh tim, cũng như chứng đau nửa đầu và bệnh Parkinson. Điều quan trọng, CoQ10 hoạt động như một chất chống oxy hóa mà cơ thể con người tổng hợp với số lượng giảm dần theo thời gian. CoQ10 cũng được tìm thấy trong thịt, cá và ngũ cốc. Tuy nhiên, lượng CoQ10 được tìm thấy trong các nguồn thực phẩm này không đủ để tăng nồng độ CoQ10 trong cơ thể. Thông thường, người già hoặc những người bị bệnh phải vật lộn để sản xuất đủ CoQ10 cho cơ thể, điều này đã tạo điều kiện cho sự ra đời và phát triển việc sản xuất/ tổng hợp hợp chất này như một chất bổ sung vitamin.
Với vai trò quan trọng của nó trong chu trình sản xuất năng lượng tự nhiên của cơ thể, CoQ10 là một trong những chất dinh dưỡng được nghiên cứu nhiều nhất và các kết quả đầy hứa hẹn về cải thiện sức khỏe đã được xem xét và phân tích trên một số mặt như cải thiện hiệu suất cơ tim (heart muscle performance), cải thiện dung tích phổi (improved pulmonary capacity ) và giảm tăng huyết áp (lowered hypertension).
Một thách thức trong việc xây dựng công thức sản xuất CoQ10 là bản chất sinh khả dụng thấp của hợp chất kỵ nước, trọng lượng phân tử cao. Khả năng hòa tan trong lipid cũng bị hạn chế khiến đường tiêu hóa (gastrointestinal tract) không được coi là nơi hấp thu hiệu quả. Tuy nhiên quá trình hấp thụ này có thể được cải thiện thông qua việc giảm kích thước hạt xuống cỡ micro hoặc nano. Vì tính sinh khả dụng của dược phẩm hay dược thực phẩm dưới dạng rắn phụ thuộc chủ yếu vào kích thước, sự phân bố kích thước và hình thái học của các hạt. Điều này là do diện tích bề mặt của các hạt thuốc tăng lên nên tăng tỉ lệ hòa tan. Thay đổi kích thước của thuốc cũng thay đổi con đường hấp thu (absorption pathway ) và có thể dẫn đến hiệu quả cao hơn. Một cách tiếp cận khác để cải thiện tính sinh khả dụng là sử dụng đường tiêu hóa điển hình và tăng hiệu quả hấp thu thông qua quá trình nhũ hóa dầu trước khi uống. Cả hai phương pháp này đều đòi hỏi quá trình kiểm soát kích thước hạt nghiêm ngặt nhầm đảm bảo chất lượng và hiệu quả của thành phẩm. Vì thế việc ứng dụng máy phân tích kích thước hạt HORIBA vào quá trình kiểm soát cỡ hạt trong sản xuất thực phẩm chức năng hay dược thực phẩm vô cùng cần thiết.
Hai phương pháp cụ thể này được so sánh thông qua sự phân bố kích thước hạt trong Hình 2. Máy phân tích kích thước hạt LA-960V2 được sử dụng để mô tả cả công thức hạt nano xấp xỉ 100nm và nhũ tương vi mô có đường kính trung bình lớn hơn 100µm.
(Mẫu mới nhất là LA-960V2)
Application: Quality Control of Omega-3
Ứng dụng vào kiểm soát chất lượng Omega-3
Axit béo Omega-3 là một nhóm các chất dinh dưỡng – thực phẩm chức năng, dược thực phẩm có khả năng tiếp xúc với công chúng ở mức độ cao và có dữ liệu thử nghiệm lâm sàng đầy hứa hẹn. Những hợp chất này là một họ axit béo không bão hòa có liên kết đôi cacbon-cacbon phổ biến ở vị trí n-3 (tức là omega-3). Các axit béo omega-3 thiết yếu về mặt dinh dưỡng bao gồm axit alpha-linolenic (ALA), axit eicosapentaenoic (EPA) và axit docosahexaenoic (DHA). Cơ thể có thể tổng hợp các hợp chất omega-3 chuỗi dài từ một tiền chất ALA, nhưng quá trình này không hiệu quả so với quá trình tiêu hóa thức ăn. Các nguồn hợp chất omega-3 phổ biến bao gồm cá nước lạnh như cá ngừ và cá hồi và một phát hiện mới hơn, là ở vi tảo.
Bổ sung axit béo omega-3 trong chế độ ăn uống truyền thống đã cho thấy bằng chứng đầy hứa hẹn về việc giảm nguy cơ bệnh tim. Các lợi ích khác của omega – 3 có thể được kể đến như giảm khả năng bị viêm khớp, trầm cảm, rối loạn thiếu tập trung và phòng chống ung thư.
This sample features a small, but significant population of large particle contaminants.
Hình 3 cho thấy sự phân bố kích thước hạt của nhũ tương axit béo Omega-3 (đặc biệt là DHA). Kết quả phân tích cho chúng ta biết rằng 8,2% thể tích kích thước hạt lớn hơn kích thước tới hạn. Độ chính xác và độ phân giải của máy phân tích cỡ hạt LA-960 được sử dụng đã được xác minh bằng kính hiển vi quang học và hình ảnh đại diện được thể hiện trong Hình 4. Hầu hết các máy phân tích dựa trên nhiễu xạ laser, đại diện là thiết bị phân tích cỡ hạt HORIBA LA-960V2 và LA-350 có khả năng thiết bị khác.
Application: Solubility of Whey Protein Isolate
Ứng dụng vào phân tích độ hòa tan của bột Whey
Whey Protein Isolate là bột Whey protein tinh khiết đã loại bỏ lactose, carbs và fats (chất béo) trong quá trình sản xuất tinh lọc rất kỹ lưỡng. Do đó, nó được gọi là ‘Isolated’ (phân tách). Hầu như tất cả các loại chất béo, lactose, đường sữa sẽ bị loại bỏ hoàn toàn. Whey protein thường được sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống để chống lại sự thiếu hụt protein hoặc để tăng tốc quá trình phát triển và phục hồi cơ bắp, được những người đam mê thể dục ưa chuộng.
Bột whey có ít hoặc không có hương vị và do đó được trộn thành thực phẩm rắn và lỏng. Thông thường, bột whey được hòa tan thành một chất lỏng như sữa, điều này đặt ra câu hỏi về khả năng hòa tan của bột whey.
Về cơ bản, việc tăng diện tích bề mặt của các hạt trong bột whey sẽ cải thiện các đặc tính hòa tan và điều này có thể được thực hiện thông qua việc giảm thể tích hạt hay đường kính hạt. Sự phân bố kích thước hạt của hai sản phẩm whey protein khác nhau được phân tích trên PowderJet dry powder LA-960 để xác định mối tương quan giữa kích thước hạt và độ hòa tan của mẫu (Hình 5). Thiết bị PowderJet cho phép phân tích bột ở trạng thái khô, loại bỏ khả năng hòa tan như một biến số trong việc xác định kích thước hạt.
_________________________
Máy phân tích cỡ hạt tán xạ laser HORIBA LA – 960V2 thực sự là một lựa chọn tuyệt vời trong lĩnh vực y tế – dược phẩm.
_________________________
HORIBA tiếp tục khẳng định vị thế của mình trong các sản phẩm lĩnh vực phân tích kích thước hạt bằng việc trang bị cho các máy các công nghệ tiên tiến, hiệu năng cao, cùng giao diện tương tác với người dùng trực quan, sinh động, thân thiện, đảm bảo kết quả phân tích chính xác. Chắc chắn sẽ làm hài lòng các nhà kiểm định chất lượng khó tính nhất, góp phần tối ưu hóa quy trình phân tích, kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Do đó, dòng máy phân tích kích thước hạt của HORIBA dùng để kiểm tra đặc tính hạt trong quy trình sản xuất thực phẩm chức năng là một công cụ lý tưởng cho các nhà kiểm định chất lượng và cả các nhà sản xuất.
Không chỉ ứng dụng thành công trong ngành dược phẩm, máy đo kích thước hạt HORIBA còn dược sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như: mỹ phẩm, thực phẩm, năng lượng, khoáng sản, công nghệ ô tô,… (tìm hiểu thêm tại đây)
MÁY PHÂN TÍCH KÍCH THƯỚC HẠT LA-960v2 HORIBA
Quý anh chị cần thêm thông tin về ứng dụng và sản phẩm phân tích kích thước hạt HORIBA, có thể liên hệ với chúng tôi qua hotline: 0889.973.944.