I en studie publicerad i Journal of Bioresources and Bioproducts , har ett team av forskare under ledning av Peifu Kong framgångsrikt framställt tea tree oil-beta-cyclodextrin (TTO-β-CD) mikrokapslar med en oöverträffad hög inkapslingseffektivitet.

Forskningen fokuserade på att optimera metoden för samfällning för att förbättra stabiliteten och funktionaliteten hos TTO, som är känt för sina antimikrobiella egenskaper men har sett begränsad storskalig tillämpning på grund av dess flyktighet och kompatibilitetsproblem.

Eteriska oljor (EO) spelar en avgörande roll i vårt dagliga liv och är främst välkända för sina antimikrobiella och antitumöraktiviteter. Och tea tree oil (TTO), utvunnen från det australiensiska inhemska trädet Melaleuca alternifolia, är nästan färglös och verkar därför vara att föredra att applicera som ljusfärgade EO för att förhindra förstörelse av visuella effekter på efterföljande produkter.

Dessutom har de allmänt erkänts som säkra tillsatser av U.S. Food and Drug Administration. Under de senaste åren har omfattande intressen för EO främjat framsteg inom områdena mat, medicin, jordbruk och kosmetika. Särskilt inom området för livsmedelsförpackningar kan användningen av EO i kombination med olika hydrofila biologiskt nedbrytbara naturliga polymerer lösa miljöproblemen som härrör från de traditionella petroleumbaserade materialen.

Dessutom har det avslöjats att TTO effektivt kan hämma inte bara tillväxten av bakterier och virus, utan även tillväxten av mögel och jästsvampar. Men varför används inte TTO i stor skala?

Det beror främst på dess höga flyktighet, termolabilitet och lätta oxidation under oönskade miljöförhållanden, vilket försämrar dess funktionella prestanda. Dessutom begränsar dess höga hydrofobicitet kraftigt dess kompatibilitet med hydrofila biologiskt nedbrytbara polymerer.

Forskarna fann att mikroinkapsling med hjälp av ????-cyklodextrin (????-CD) är ett lovande tillvägagångssätt för att förhindra de prestandaminskningar som nämns ovan och kan även uppnå en överlägsenhet av förlängd frisättning.

Mikroinkapsling är en teknik där ett material (kärna) bäddas in i ett annat material (vägg) för att bilda ett mikrokapselkomplex. Och ????-CD, erkänd som en ogiftig och miljövänlig ingrediens, är en stympad konformad cyklisk oligosackarid som består av sju glukosenheter. Den låga inkapslingseffektiviteten har dock blivit en svårbehandlad och primär barriär för storskaliga tillämpningar och kommersialisering.

Lyckligtvis förberedde Kongs team TTO-β-CD-mikrokapslar med hjälp av en samutfällningsmetod och fokuserade på inverkan av volymfraktionen av etanol i hjälplösningsmedlet på inkapslingseffektiviteten. Kong sa:"Med tanke på tids- och energiförbrukningen har en ekonomisk förberedelseprocedur etablerats för att göra storskalig produktion genomförbar."

Superhög inkapslingseffektivitet uppnåddes när en 40% volymfraktion etanol användes för mikroinkapslingsförfarandet, där återvinningsutbytet av mikrokapslar och inbäddningsfraktionen av tea tree-olja i mikrokapslar var så hög som 88,3% respektive 94,3%, som överträffade alla värden som någonsin rapporterats i tidigare studier, enligt vår kunskap.

Dessutom utvärderades den antibakteriella aktiviteten hos de tillverkade mikrokapslarna genom ett enkelt tillväxthämningstest med Bacillus subtilis som studieobjekt, och den hydrofila egenskapen bevisades genom en mätning av vattenkontaktvinkeln.

Mer information: Peifu Kong et al, Preparation and characterization of tea tree oil-β-cyclodextrin mikrokapslar med superhög inkapslingseffektivitet, Journal of Bioresources and Bioproducts (2023). DOI:10.1016/j.jobab.2023.03.004

Tillhandahålls av Journal of Bioresources and Bioproducts