اسانس‌ها ترکیب­های معطری هستند که در اندام­های مختلف گیاهان یافت می­شوند. به علت تبخیر در حرارت عادی و در مجاورت هوا، به آن­ها روغن­های فرّار (Volatile oils) ، روغنهای اتری (Etherial oils) یا اسانس‌های روغنی اطلاق می­گردد. اسانس‌ها با این­که از نظر ترکیب­های شیمیایی متفاوت هستند، ولی در بعضی از خواص فیزیکی مشترک می­باشند. اسانس‌ها دارای بوی مشخص و ضریب شکست قوی بوده و در اکثر موارد روی نور پلاریزه موثر می­باشند. قدرت چرخش نور پلاریزه اسانس‌ها اغلب وسیله مناسبی جهت تشخیص آن­ها می­باشد. این روغن‌ها را می‌توان از قسمت‌های مختلف گیاه مانند گل‌ها، برگ‌ها، ساقه‌ها، ریشه‌ها، میوه‌ها و پوست آن استخراج کرد و دارای خواص بیولوژیکی و دارویی متفاوتی می باشند. این ترکیبات را می‌توان از طریق تقطیر با آب، استخراج با حلال و استخراج با حلال فوق بحرانی نیز استخراج کرد. به طور کلی اسانس‌ها ترکیب­هاي بی­رنگی هستند، به خصوص هنگامی­که تازه تهیه شده باشند ولی رنگ آن­ها به مرور زمان به علت اکسایش و رزینی‌شدن، تیره می­گردد. بنابراین برای جلوگیری از این تغییرها، اسانس‌ها باید در مکان خشک، خنک، در ظرف­های سربسته از جنس شیشه و به رنگ طبیعی نگهداری شود. اسانس‌ها در الکل، اتر، اترنفت و اغلب حلال­های آلی محلول هستند. مواد اصلی موجود در اسانس‌ها در اثر حرارت و گرما تغییر می­یابند. بوی اسانس‌ها نیز با یکدیگر تفاوت دارند که این مسئله به دلیل ترکیب­های مشخص هر گیاه می­باشد. هم­چنین طعم اسانس‌ها نیز با یکدیگر متفاوت است و دارای طعم شیرین، تلخ، ملایم، گس و سوزاننده می ­باشند [1]. طی سال‌های اخیر اسانس‌ها در حوزه های مختلف مورد توجه قرار گرفته‌اند. به دلیل ماهیت چندمنظوره اسانس ها، آنها را می توان برای اهداف مختلفی از سموم تماسی و بخور گرفته تا کاربردهای جذاب یا دافع استفاده کرد. عوامل زیادی از جمله تنوع ژنتیکی، نوع یا تنوع گیاهان، تغذیه گیاه، کاربرد کود، موقعیت جغرافیایی گیاه، آب و هوا، تغییرات فصلی، استرس در طول رشد یا بلوغ و همچنین خشک کردن و ذخیره‌سازی پس از برداشت بر ترکیب شیمیایی اسانس‌ها تأثیر می‌گذارند.

استفاده از اسانس­ها به دلیل فعالیت‌های بیوسیدال (باکتری‌کش‌ها، ویروس‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها) و خواص دارویی آن در حوزه پزشکی گسترش یافته است. همچنین در سال های اخیر استفاده از ترکیبات طبیعی در صنایع غذایی رایج شده است. اسانس ها به دلیل خواص آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی و طعم مطبوع به عنوان نگهدارنده و افزودنی های غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. در سال های اخیر تقاضای جهانی برای مواد غذایی ایمن و سالم با حداقل مواد نگهدارنده مصنوعی به طور مداوم در حال افزایش است. همچنین بیماری‌های مکرر ناشی از غذا و ظهور باکتری‌های مقاوم به چند دارو، محققان را بر آن داشته است تا جایگزین‌های ضدعفونی‌کننده طبیعی برای آنتی‌بیوتیک‌های مصنوعی را برای رفع نیازهای ایمنی مواد غذایی بیابند. اسانس ها دارای فعالیت های ضد میکروبی قوی هستند که می توانند نقش قابل توجهی را به عنوان منبع جدیدی از نگهدارنده های غذایی ایفا کنند. اسانس ها به دلیل خواص حیاتی خود در زمینه های دارویی، آرایشی، کشاورزی و غذایی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. با این حال، پایداری و زیست فعالی، اثربخشی اسانس ها را تعیین می کند. اسانس ها در برابر تغییرات ناشی از عوامل خارجی مانند نور، دما، اکسیژن و رطوبت بسیار حساس و ناپایدار هستند. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، تکنیک انکپسولاسیون اغلب برای حفظ ویژگی‌های عملکردی و بیولوژیکی این ترکیبات و کنترل انتشار آنها استفاده می‌شود. علیرغم اثربخشی عالی اسانس ها، به دلیل برخی موانع اصلی ذاتی مانند حلالیت کم در آب، فراهمی زیستی، فرّاریت و پایداری در سیستم های غذایی، به طور گسترده در صنایع غذایی مورد استفاده قرار نگرفته اند. برای غلبه بر کاستی‌های اسانس های گیاهی، نانوذراتی مانند لیپوزوم‌ها، سیکلودکسترین، سیلیکون­دی­اکسید و نانوامولسیون، همراه با روش‌های بسته‌بندی مانند نانوالیاف و بسته‌بندی‌های غذایی، به عنوان سیستم‌های کپسوله‌سازی موثر برای محافظت از اسانس ها ثابت شده‌اند. پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو پتانسیل رفع این موانع موجود را دارد تا از اسانس ها به عنوان نگهدارنده در سیستم‌های غذایی در دوزهای پایین استفاده شود. انکپسولاسیون رویکرد موثری برای حفظ اسانس‌ها است که مزایای فراوانی از جمله بهبود حلالیت در آب، محافظت موثر در برابر تخریب، جلوگیری از تبخیر اجزای فرار و انتشار کنترل شده و هدفمند را ارائه می دهد [2-6].

                                                                                           شمای کلی تکنیک انکپسولاسیون

انکپسولاسیون (Encapsulation) فرآیندی است که به وسیله آن یک ماده یا مخلوطی از مواد با یک ماده یا سیستم دیگر پوشش داده شده و یا در داخل آن به دام می افتند. همچنین انکپسولاسیون می تواند به عنوان تکنولوژی بسته بندی مواد جامد، مایع یا گازی در کپسول های کوچک بسته و آزادسازی محتوای آن ها در یک نرخ کنترل شده و تحت شرایط خاص تعریف شود. ماده انکپسوله شده می تواند تحت عنوان فاز هسته، پر شده، فاز فعال، فاز داخلی یا فاز بارگیری شده و ماده انکپسوله کننده به عنوان فاز پوشش دهنده، غشا، پوسته، کپسول، ماده حامل، فاز خارجی یا ماتریکس نامیده شود [7, 8].

تکنولوژی انکپسولاسیون در فراوری مواد غذایی شامل پوشش دهی ذرات کوچک (مثل عوامل اسیدی کننده، چربی ها و مواد عطر و طعم دهنده) و نیز اجزای کامل (مثل کشمش، مغزها و فرآورده های شیرینی سازی) است که می تواند به ترتیب توسط روش های میکروانکپسولاسیون و پوشش دهی ماکرو انجام گیرد. میکروکپسول ها توانایی حفاظت یک ماده در حالت توزیع شده بسیار ریز و آزادسازی آن در مواقع مورد نیاز را دارند. این میکروکپسول ها معمولا قطری بین چند نانومتر تا چند میلی متر داشته و بسته به مواد و روش مورد استفاده در تولید آن ها فرم های مختلفی دارند [9].

در سال های اخیر صنعت غذا، نیازمند افزودن ترکیبات عملگرا به مواد غذایی است. افزودنی های غذایی، ترکیبات نوتراسوتیکال( Nutraceutical) و مکمل های رژیمی اجزای عملگرایی هستند که یا به صورت آگاهانه برای کاربردی خاص به غذا اضافه می شوند و یا در فرمولاسیون های رژیمی برای تکمیل دریافت مواد مغذی در یک رژیم غذایی معمولی مورد استفاده قرار می گیرند. در این راستا صنعت غذا در جستجوی افزودنی های غذایی پایدارتر، عملگرا و موردنظر مصرف کننده است که انعطاف لازم را برای افزودن به طیف گسترده ای از فرآورده های غذایی داشته باشد. الحاق افزودنی های سنتی برای بهبود کیفیت غذا برای مدت های طولانی بخشی از فرایند تولید و فراوری غذا و نیز بخش جدایی ناپذیر بسیاری از عملیات های فراوری مواد غذایی شده است. در این راستا آگاهی مصرف کنندگان از مزایای نوتراسوتیکال ها در افزایش سلامتی، علاقمندی به الحاق نوتراسوتیکال ها به غذا را به طور قابل توجهی افزایش داده است [10].

ترکیبات عملگرا می توانند برای کنترل طعم، رنگ، بافت، خصوصیات نگهداری یا مزایای سلامتی بخشی مورد استفاده قرار بگیرند. این ترکیبات معمولا حساس به شرایط محیطی، فرایند و یا شرایط دستگاه گوارش هستند و انکپسولاسیون می تواند روشی موثر برای حفاظت آنها باشد [7]. بسیاری از ویتامین ها و دیگر ترکیبات ریزمغذی در مواد غذایی پایدار نبوده و در معرض تجزیه هستند که سرعت و میزان آن بستگی به ساختار شیمیایی ریزمغذی ها، ویژگی های ماتریکس غذایی، شرایط فرایند و محیط نگهداری دارد [11].

                                                                               انکپسولاسیون ویتامین ث

لذا انکپسولاسیون می تواند فرایندهای تجزیه (مثل اکسیداسیون یا هیدرولیز) را آهسته کرده یا جلوی تخریب ترکیبات را تا انتقال فراورده به مکان مناسب بگیرد. بنابراین انکپسولاسیون می تواند مواد زیست فعال حساس را پایدار ساخته و از شرایط محیطی نامناسب محافظت کند و بدین طریق قادر به تفکیک عطر و طعم، پوشاندن طعم ها و بوهای بد، پایدارسازی اجزای غذایی یا افزایش دسترسی زیستی آن ها گردد. علاوه بر این انکپسولاسیون می تواند برای اصلاح و بهبود ویژگی های فیزیکی فراورده های غذایی به منظور حمل و نقل بهتر، کمک به جداسازی اجزاء مخلوط برای جلوگیری از واکنش با یکدیگر و فراهم کردن غلظت کافی و دیسپرسیون همگنی از ماده فعال به کار گرفته شود [7]. بدین ترتیب سیستم های انکپسولاسیونی پتانسیل افزایش کاربرد افزودنی های غذایی و نوتراسوتیکال ها را از طریق بهبود پایداری و عملکرد آنها دارا هستند [10].

                                              نمایی از فرایند انکپسولاسیون اسانس ها، انواع مختلف نانوذرات پلیمری (در دو فرم نانوکپسول و نانوکره)

انکپسولاسیون اسانس ها را می توان در سطوح میکرو یا نانو توسعه داد و چندین احتمال را برای کاربردهای بیوتکنولوژیکی ارائه می دهند. با این حال، فناوری نانوکپسولاسیون به طور تصاعدی در حال رشد بوده است و اکنون در انواع کاربردهای صنعتی مانند منسوجات، صنایع غذایی، بیحرکتی سلولی، فرآیندهای تخمیر، دارورسانی، پیوند سلولی، کشاورزی و لوازم آرایشی و سایر موارد استفاده می شود [12].

                                                                                     فرایند تهیه اسانس های پودری؛ کاربرد در صنایع مختلف