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Desarrollo de leche achocolatada funcional en polvo
incorporando cápsulas de aceite de semilla de chía obtenidas por
el método de secado por Atomización (Spray-Drying)
Juan Sebastian Amaya Cano, Santiago Segura Pacheco
Asesor: Felipe Salcedo Galán. Co-Asesor: María Hernández Carrión
a Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Los Andes, Pregrado
Noviembre de 2019
Resumen
El diseño de nuevos alimentos funcionales ha sido un tema innovador en los últimos años, debido
a que busca aportar beneficios al ser humano por medio de la modificación de su dieta. Por su
parte, el aceite de semilla de chía es de gran interés debido a que es considerado un superalimento
que posee grandes cantidades de omega 3, aproximadamente el 68.4% de su composición. En este
trabajo se buscó desarrollar un producto alimenticio funcional que permita el transporte efectivo
del aceite de semilla de chía a lo largo del sistema digestivo e incorporarlo dentro de la dieta diaria.
Para ello, se realizó la encapsulación a través del método de secado por atomización de aceite de
semilla de chía y su posterior incorporación en leche achocolatada en polvo. Se evaluó el
desempeño de un material de pared constituido por maltodextrina y caseinato de sodio en tres
formulaciones distintas. Posteriormente, se realizó una caracterización de la emulsión (Viscosidad,
tamaño de gota, potencial Z) y de las cápsulas obtenidas (producción, cantidad aceite encapsulado,
morfología), al igual que su liberación en cada uno de los fluidos digestivos. Con base en los
resultados obtenidos en cada una de las pruebas, se escogió la formulación con mejores
propiedades, buscando la producción del alimento funcional que brinde mayor beneficio al
consumidor final. Esta fue la que posee mayor cantidad de caseinato de sodio, demostrando
grandes tasas de liberación en la simulación in vitro del intestino delgado, resistencia al fluido
salival y un 41.60% de aceite encapsulado. Además, se aseguró la inocuidad del producto y por
medio de un análisis sensorial bilateral se evaluó si el producto era viable. Finalmente, se obtuvo
una aceptación del 46% de los consumidores y se concluyó que el sabor de la leche achocolatada
contrasta con el amargor de las cápsulas.
Palabras Clave: Encapsulamiento, Aceite de semilla de chía, Tasas de liberación, Alimento funcional, Análisis sensorial.
____________________________________________________________________________________
2
1. Objetivos
1.1 General.
Desarrollar un alimento funcional que incorpore cápsulas de aceite de semilla de chía a
través del método de secado por atomización.
1.2 Específicos.
1) Identificar los efectos de las variables de formulación y condiciones de proceso en la
morfología y eficiencia de encapsulamiento del aceite de chía.
2) Determinar la variabilidad de liberación del aceite encapsulado en las condiciones in
vitro de la saliva, el estómago y el intestino delgado.
3) Incorporar las cápsulas dentro de un producto alimenticio ya existente, con el fin de
evaluar su potencial aplicación a la industria al presentarlo como un alimento funcional.
4) Evaluar la inocuidad de las cápsulas para su potencial uso como producto alimenticio.
5) Comprobar la aceptabilidad del producto obtenido con la realización de un análisis
sensorial.
2. Introducción
3.
Los alimentos funcionales se presentan actualmente como productos innovadores que
contienen propiedades sobresalientes para la salud de sus consumidores. Esto ha incrementado
la popularidad de este tipo de productos, a tal punto que se espera que para el año 2020 su valor
del mercado supere los 300 billones de dólares [1]. De esta manera, los alimentos funcionales
son una oportunidad para las corporaciones que buscan desarrollar productos asequibles y
atractivos para la sociedad. Partiendo de varios conceptos, un alimento funcional se define
como un producto nutritivo que adquiere ingredientes enriquecidos o fortificados por medio de
procesos tecnológicos. Esto le permite cumplir una función nutricional provechosa para la
salud, sin contener componentes alérgenos o nocivos [2].
Por su parte, la semilla de chía se considera un superalimento gracias a su alto contenido
de fibra, polifenoles y contenido lipídico que representan alrededor del 60% y el 30% de su
composición, respectivamente [3]. Sumado a esto, la semilla posee un gran potencial para los
cultivos en gran escala, debido a que se requiere menos agua para su crecimiento a diferencia
de otros cereales y semillas [4]. Por consiguiente, la producción de este superalimento se puede
presentar como una oportunidad para satisfacer una fracción de las necesidades alimentarias
de 9.8 billones de personas proyectadas para el año 2050 [5].
Así mismo, el aceite extraído de esta semilla presenta una alta presencia de ácidos grasos
poliinsaturados (PUFA), en donde sobresale el ácido α-linolénico (Omega 3) y el ácido
linoleico (Omega 6). Éstos representan un 89% del aceite, donde 68.52% corresponde al
Omega 3 y 20.40% restante es Omega 6 [6]. De hecho, el omega 3 juega una función importante
en la prevención de enfermedades cardiovasculares, esto se debe a que presenta una acción
3
preventiva contra los triglicéridos y el colesterol. Según la Asociación Americana de la Salud
(AHA), un ser humano promedio debe consumir una cantidad mínima de 1 g de omega 3 por
día para evitar la posible aparición de enfermedades coronarias [7].
Por su alto contenido de PUFA, el aceite de chía tiende a reaccionar en mayor medida con
el oxígeno presente en el aire, afectando así su sabor y su eficacia como alimento funcional [8].
Esto como consecuencia del envejecimiento del producto durante su almacenamiento y la
oxidación lipídica, la cual forma peróxidos los cuales aumentan el riesgo de la apoptosis celular
y el cáncer (Figura 1) [9], [10]. Una opción para la evitar este problema es la creación de una
barrera protectora que impida el contacto del aceite con el ambiente mediante la encapsulación
de principios activos [11].
Figura 1 Mecanismo de reacción de la oxidación del n-3 PUFA
Uno de los métodos más empleados en la industria alimentaria para el desarrollo de nuevos
productos es el secado por atomización, esto se debe a su fácil escalabilidad y bajo costo de
operación [12]. Esta técnica permite la encapsulación de aceites por medio de la
homogenización de una emulsión, la cual ingresa como alimentación a través de un atomizador.
A continuación, una corriente de aire caliente (160°C-210°C) seca la emulsión evaporando la
fase continua. Por último, el producto es recolectado en un vaso de recolección en forma de
polvo para utilizarlo en futuras aplicaciones [13].
Sumado a esto, la selección de un material de pared es clave ya que cumple la función de
proteger el material encapsulado. De igual manera, se genera cápsulas capaces de retener una
mayor cantidad de aceite, al igual que resistir las condiciones del cuerpo humano, liberando el
principio activo en el intestino delgado [14]. Para lograr esto, se utilizan diferentes
carbohidratos, proteínas y otros biopolímeros que sean muy solubles en agua.
Asimismo, la maltodextrina se usa de forma común en el encapsulamiento de productos
alimenticios, dado que es muy soluble en agua, presenta bajo costo y tiene un sabor blando
[15]. Puesto que la maltodextrina es un oligosacárido derivado de la hidrolisis del almidón, se
pueden obtener soluciones altamente concentradas sin generar cambios abruptos en la
viscosidad. Además, posee un bajo grado de polimerización generando una aglomeración de
partículas que reducen la permeabilidad del oxígeno en la cápsula, lo que permite una gran
retención de aceite [16], [17]. Sin embargo, la maltodextrina evidencia un problema crítico en
el momento de realizar liberación contralada a lo largo del tracto digestivo. Esto sucede en el
momento que la maltodextrina entra en contacto con la enzima salival (α-amilasa), la cual
hidroliza en gran proporción el material de pared generando que la mayor parte del principio
4
activo se libere en la saliva y las cantidades que alcancen el intestino delgado sean mínimas
[18].
En contraste, el caseinato de sodio es una proteína que se adapta al método de secado por
atomización, gracias a que es resistente a la desnaturalización a altas temperaturas [14], [16].
Adicionalmente, por sus propiedades anfifílicas como material de pared genera tendencia a
disminuir la aglomeración. Por su parte, este compuesto no se hidroliza con la enzima α-
amilasa debido a que se encuentra principalmente constituido por enlaces β, lo cual resulta en
una buena resistencia de la cápsula a los fluidos salivales. Además, el caseinato presenta un
punto isoeléctrico (pH 5.98) que favorece la liberación controlada del principio activo
contenido, dado que incrementa la estabilidad de la cápsula a pH ácidos como el que se
encuentra en el fluido gástrico [10], [19]. De ahí que, las cápsulas logran liberar altas cantidades
de aceite en el intestino delgado. A pesar de esto, cuando este material de pared se encuentra
en solución se genera un incremento significativo de la viscosidad en función de su
concentración, lo que impide un apropiado ingreso en el secador por atomización.
La última etapa del diseño de un alimento funcional corresponde a la realización de un
análisis sensorial, que permite evaluar la aceptación de los consumidores por medio de su
percepción organoléptica. Sin embargo, se debe garantizar la inocuidad del producto final
asegurando la inexistencia de microorganismos patógenos (Listeria monocytogenes,
Salmonella y Escherichia coli), con el fin de comprobar que el alimento funcional desarrollado
puede ser consumido y no generará ningún riesgo asociado a su ingesta [20].
Finalmente, el objetivo de este estudio es desarrollar un nuevo alimento funcional que
incorpore cápsulas de aceite de semilla de chía obtenidas a través del secado por atomización.
Para esto, se empleó la leche achocolatada debido a que es un alimento consumido por un gran
porcentaje de la población. Existen diversos estudios que indican que cerca del 87% de los
consumidores compran leche achocolatada, evidenciando su importancia actual en la nutrición
humana. [21]. Por añadidura, al presentar una alta aceptación sensorial de los usuarios, este
producto se convierte en una oportunidad ideal para el diseño de un alimento funcional que
aporte a la dieta humana, sin tener en cuenta la edad o el estrato social al que pertenezca el
individuo [21].
Para esto, se realiza la evaluación de distintas formulaciones de material de pared utilizando
maltodextrina y caseinato de sodio como combinación de componentes. Esto, con el fin de
lograr una formulación que retenga una mayor cantidad de aceite y resista la reacción de
hidrolisis con la enzima α-amilasa generando grandes tasas de liberación del principio activo
en el intestino delgado. De esta manera, la mejor formulación se incorporó en un producto de
consumo diario como lo es la leche achocolatada en polvo, aportando una mejor nutrición
dentro de la dieta del consumidor final. Posteriormente, la aceptabilidad del mercado fue
comprobada por medio de un análisis sensorial bilateral, una vez se haya asegurado que el
producto alimenticio es inocuo.
En síntesis, se diseñó y presentó las cápsulas de aceite de chía como un alimento funcional
innovador cuyas propiedades aporten a la nutrición del ser humano, para su posterior
escalamiento industrial y marketing.
5
4. Materiales
Se utilizó para la formulación de las cápsulas aceite de semilla de chía suministrado por MAVE
S.A.S (Colombia) y agua Tipo II micro filtrada proporcionada por la Universidad de los Andes
(Colombia). Por otro lado, como surfactantes, se utilizó Tween 20 y Span 80 suministrados por
Croda© (Inglaterra). Adicionalmente, como materiales de pared, se usó Caseinato de Sodio y
Maltodextrina proporcionado por QUIMICACENTER LTDA (Colombia).
Para modelar los fluidos digestivos se usó Cloruro de Calcio (KCl), Fosfato dihidrógeno
potasio (KH2PO4), Carbonato de sodio (NaHCO3), Cloruro de sodio (NaCl), Cloruro de
magnesio hidratado (MgCl2(H2O)6), Carbonato de amonio ((NH4)2CO3), Pepsina (700 U/g),
Pancreatina (50468 U/mL), Cloruro de calcio (CaCl2) y Ácido clorhídrico (HCl), todos
suministrados por PanReac AppliChem (Estados Unidos). Sumado a esto, se utilizó α-amilasa
(5680 U/mL) proporcionada por REACTIFS (Francia).
Por otro lado, en la fase de evaluación de inocuidad de las cápsulas se usaron los medios Caldo
Rapapport, Caldo Tetrationato, Agar Kliger, Agar Nutritivo, Citrato de Simmons, Agar SIM,
Agar MacConkey, Agar MacConkey-Sorbitol, Caldo MRVP, Agar EMB Agar TSA, Agar
PALCAM, Agar Oxford, Agar Sangre de Oveja, Catalasa. Dichos medios fueron donados por
el Departamento de Microbiología de la Universidad de los Andes (Colombia).
Finalmente, para el análisis sensorial se usó leche achocolatada en polvo y leche entera.
5. Metodología
Con la finalidad de llevar a cabo los objetivos propuestos la metodología fue divida en tres
partes distintas. Las cuales corresponden a la formulación de la emulsión y estudio de las
cápsulas, la liberación in vitro del aceite de chía y el análisis sensorial del producto incorporado
en la leche achocolatada.
5.1 Formulación, morfología y eficiencia de encapsulamiento
En esta sección, se realizó la formación de las cápsulas de aceite de chía para evaluar su
eficiencia tanto en porcentaje encapsulado como en cantidad de liberación.
5.1.1 Formulación de cápsulas
Se realizaron distintas pruebas variando la composición y el tipo de material de pared
en las cápsulas. Los materiales evaluados a diferentes composiciones fueron maltodextrina
y caseinato de sodio. Para poder analizar la influencia del caseinato de sodio como material
de pared se utilizaron las formulaciones presentadas en la Tabla 1.
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Tabla 1 Formulación de las cápsulas en emulsión
Componente Formulación 1
[F1] (% (p/p))
Formulación 2
[F2] (% (p/p))
Formulación 3
[F3] (% (p/p))
Maltodextrina 29.1 27.6 26.2
Caseinato de
Sodio
0.0 1.5 2.9
Total sólidos
disueltos
29.1 29.1 29.1
Agua 54.9 54.9 54.9
Tween 20 1.0 1.0 1.0
Total fase
continua
55.9 55.9 55.9
Aceite de chía 14.5 14.5 14.5
Span 80 0.5 0.5 0.5
Total fase
dispersa
15.0 15.0 15.0
Total emulsión 100.0 100.0 100.0
Para efectos de facilidad, las formulaciones serán mencionadas tanto por su número de
formulación (F1, F2, F3), como por su relación de caseinato de sodio con respecto a los
sólidos totales disueltos (0% (p/p), 5% (p/p), 10% (p/p)).
Basado en el estudio realizado por González, las cápsulas se realizaron a partir de
emulsiones del tipo O/W donde se ajustó una relación de cantidad de material de pared y
de aceite de 2:1 [22]. Por ende, la fase dispersa corresponde al aceite de chía y la continua
al agua con el material de pared incorporado, la fase dispersa se ajustó al 15% (p/p) del
total de la emulsión preparada [16]. Al tomar en cuenta la investigación de Teng, donde se
encontró la formación de una emulsión estable del aceite de chía, se estableció un valor de
HLB equivalente a 12.9 para el aceite de chía [23] [24]. Para cada formulación presentada
en la Tabla 1, se prepararon 500 g de emulsión.
La formación de las emulsiones se llevó a cabo en dos etapas, prehomogenización y
homogenización. En primer lugar, la prehomogenización consta de la formación de la fase
dispersa y la fase continua, donde los surfactantes Span 80 y Tween 20 son agregados
respectivamente. Cada una de las fases fue agitada en un agitador Hei-TORQUE 400
(heidolph, Alemania) a 750 rpm a lo largo de 10 min (Ver Figura A1.1) [25].
La homogenización se realizó con ayuda de un DISPERMAT D-51580 (GETZMANN
GMBH, Alemania), el cual se ajustó a una velocidad de 15000 rpm durante 10 minutos
(Ver Figura A1.2)) [22]. Adicionalmente, la tasa de incorporación se ajustó en función del
tiempo de agitación, el flujo de la bomba peristáltica se modificó de tal manera que toda la
fase dispersa fuese agregada en 5 minutos.
Del mismo modo, se adquirieron 100 g de las emulsiones obtenidas para analizar el
tamaño de gota y viscosidad de entrada al secador, para esto se usó un microscopio digital
(Motic BA310, España) y un viscosímetro DV2T (BROOKFIELD, Estados Unidos),
respectivamente. Luego, los otros 400 g restantes de cada emulsión fueron alimentados al
Mini Spray B-290 (BÜCHI, Suiza) para su secado (Ver Figura A1.3). Para esto la
7
temperatura de entrada se inicializó a 170°C [26]. Asimismo, la bomba peristáltica se
configuró en 15% para asegurar una entrada de alimentación de 5mL/min. El porcentaje de
aspiración fue del 90% y presentó dos ciclos de limpieza por minuto [16], [17].
Las cápsulas obtenidas se recolectaron y se separaron por tamaño, grandes y pequeñas,
para realizar el estudio de morfología (Ver Figura A1.4).
5.1.2 Caracterización de la emulsión
a) Potencial Z
Con la finalidad de evaluar los distintos materiales de pared, se usó un Z-sizer Nano
Series (Malvern, Alemania) para medir el potencial Z a través de la técnica de
electroforesis de láser Doppler. Esta técnica aplica un campo eléctrico sobre la muestra,
y por medio de un fotodetector calcula la velocidad de las gotas, para el caso de una
emulsión, y a partir de este relaciona el potencial Z [28]. Para poder tener una primera
retrospección respecto a la estabilidad de emulsión se caracterizó la carga superficial
de la emulsión O/W sin presencia de material de pared. Luego, teniendo en cuenta el
punto isoeléctrico, se evaluó el potencial Z en cada una de las formulaciones de material
de pared. Esto con el fin de comprobar su efectividad de liberación de principio activo,
durante la simulación gástrica in vitro.
b) Tamaño de Gota
Para obtener el tamaño de gota, al igual que un acercamiento de la distribución de
tamaño de partícula, se realizó una medición de 100 cápsulas por formulación en la
herramienta Image J del microscopio óptico. En el reporte de tamaño de partícula se
obtienen los diámetros representativos de una emulsión, como lo son el diámetro De
Brouckere (relacionado con el volumen) y el diámetro de Sauter (relacionado con el
área superficial). Las ecuaciones 1 y 2 muestran las manera de calcularlos [29]:
𝐷[4,3] =∑ nidi
4
∑ nidi3 (1) y 𝐷[3,2] =
∑ nidi3
∑ nidi2 (2)
c) Viscosidad
Para la caracterización reológica de las formulaciones se midieron las viscosidades
aparentes (Pa*s) con ayuda de un viscosímetro, dado que el secador por atomización
empleado solo es capaz de succionar fluidos con viscosidades de hasta 300 cP [30].
Después de esto, se determinó la viscosidad de cada formulación a la velocidad de
cizalla dentro del equipo (12.73 s-1), conociendo que se presenta un flujo de entrada de
5 mL/min en una manguera de diámetro interno de 2 mm.
5.1.3 Morfología y eficiencia de encapsulamiento
La caracterización de las muestras se realizó con un análisis termogravimétrico (TGA)
en un equipo SDTQ600 (TA Instruments, Estados Unidos). Para cada una de las pruebas,
el equipo realizó un aumento de temperatura (Rampa) igual a 10°C/min, variando la
temperatura desde la temperatura ambiente (25°C) hasta 600°C, con un flujo constante de
nitrógeno UAP de 100 mL/min. Sumado a esto, se midieron los componentes presentes en
las formulaciones. Esto con el fin de corroborar la presencia de componentes activos
8
(Aceite de chía) en la cápsula, permitiendo la discriminación de los demás componentes de
la muestra. Posteriormente, se obtuvo el porcentaje en peso de aceite encapsulado de cada
formulación de cápsulas, evaluando así su eficiencia de encapsulamiento.
Por otro lado, la morfología de las cápsulas se estudió haciendo uso de un microscopio
electrónico de barrido (SEM). Para esto, se realizó la metalización en oro de las muestras
aumentando asi la conductividad eléctrica de su superficie. El equipo usado fue el Tescan
Lyra 3 (TESCAN, República Checa) a un bajo voltaje (10kV).
5.2 Liberación de las cápsulas en el cuerpo humano
Para comprobar si las cápsulas son capaces de llevar el aceite de chía hasta el intestino
delgado, se planteó un estudio de la liberación de los componentes. Los ambientes estudiados
fueron: salival (FSS), gástrico (FGS) e intestinal (FIS), haciendo uso de fluidos simulados en
condiciones in vitro planteados por Minekus [31]. En primer lugar, se realizaron las soluciones
bases de cada uno de los fluidos simulados. Las concentraciones se encuentran en la Tabla 2.
Tabla 2 Soluciones base de los fluidos simulados del cuerpo humano [31]
Componentes FSS
(mM)
FGS
(mM)
FIS
(mM)
KCl 20.1 6.9 6.8
KH2PO4 8.7 0.9 0.8
NaHCO3 23.6 25 91
NaCl - 47.2 38.4
MgCl2(H2O)6 0.3 0.12 0.33
(NH4)CO3 0.12 0.5 -
Para una mayor aproximación, se empleó la adición de enzimas. A continuación, se
presenta la preparación detallada de todos los fluidos, incluidas las enzimas.
4.2.1 Fluido Salival Simulado (FSS):
Con base en el volumen final deseado, incluyendo las cápsulas, se adicionó 1.3% (v/v)
de α-amilasa (1500 U/mL), 0.2% (v/v) de CaCl2 al 0.3 M, 2.0% (v/v) de agua desionizada
y 86.5% (v/v) fluido base salival. El pH fue ajustado a 6.5 y la temperatura a 37°C. Se
adicionó 10% (v/v) de cápsulas de aceite de chía y se dejaron dentro de la solución por 2
min, éste corresponde al tiempo promedio en esta fase de la digestión [31], [32].
4.2.2 Fluido Gástrico Simulado (FGS):
Para obtener el FGS y realizar la digestión gástrica de las cápsulas, se adicionó 1.0%
(v/v) de pepsina (25000 U/mL), 0.03% (v/v) de CaCl2 al 0.3 M, 0.7% (v/v) de agua
desionizada y 88.27% (v/v) de fluido base gástrico. El pH fue ajustado a 2.5 y la
temperatura a 37°C, con agitación constante de 100 rpm. Por otro lado, el 10% (v/v)
restante corresponde a las cápsulas de aceite de chía. Estas se dejaron dentro de la solución
por 2h (tiempo promedio de la digestión estomacal en un ser humano sano) [31], [33].
9
4.2.3 Fluido Intestinal Simulado (FIS):
Análogamente, para realizar la simulación intestinal in vitro, se adicionó 0.2% (v/v)
de pancreatina (800 U/mL), 0.1% (v/v) de CaCl2 al 0.3 M, 0.7% (v/v) de agua desionizada
y 89.0% (v/v) de fluido intestinal base. Para principios prácticos, el efecto de la sal de bilis
en el tracto intestinal se despreció, debido a que no logra potenciar el efecto de la absorción
de las grasas [34]. El pH fue ajustado a 7.0 y la temperatura a 37°C, con agitación constante
de 100 rpm. Para terminar, se agregó 10% (v/v) de cápsulas de aceite de chía y se dejaron
dentro de la solución por 3h, este es el tiempo promedio de digestión intestinal en un ser
humano sano [31], [33].
Para el ajuste de pH en las diluciones, se agregó ácido clorhídrico (HCl) a 0.1 M usando un
potenciómetro hasta alcanzar los valores de pH indicados en cada fluido. Se evaluó la
longitud de onda a la cual el aceite encapsulado absorbe mayor cantidad de fotones
utilizando un barrido de longitud de onda en cada muestra, con ayuda de un espectrómetro
UV-VIS. El punto se encontró en la mayor absorbancia a través del software Matlab. Al
usar la ley de Beer-Lambert (𝐴 = 𝜖 ∗ 𝑐 ∗ 𝐿 (3)) y conociendo el coeficiente de extinción
del aceite de semilla de chía (𝜖 = 0.48𝐿
𝑚𝑜𝑙∗𝑐𝑚) y la longitud de la celda de cuarzo (𝐿 =
1 𝑐𝑚). Finalmente, se halló la concentración después de la liberación del principio activo.
5.3 Análisis sensorial
5.3.1 Pruebas de inocuidad del producto alimenticio
Con la finalidad de evaluar la viabilidad de las cápsulas incorporadas dentro de un
producto alimenticio se evaluó el crecimiento de agentes patógenos capaces de causar
enfermedades dentro del cuerpo humano. Los agentes patógenos evaluados fueron Listeria
monocytogenes, Salmonella y Escherichia coli, basado en la sección de peligros biológicos
en alimentos de la asociación americana Food and Drug Administration (FDA) [20].
a) Listeria monocytogenes
La Listeria monocytogenes se considera un bacilo corto de gran importancia para
analizar la inocuidad de múltiples procesos alimenticios debido a que puede generar
infecciones humanas principalmente en fetos y mujeres embarazadas [35]. Para poder
evaluar la presencia de esta bacteria en las cápsulas, se siguió la metodología de testeo
propuesta por la FDA [36]. A continuación, se puede observar el diagrama de flujo del
proceso empleado (Figura 2).
10
Figura 2 Diagrama de flujo del proceso de evaluación de Listeria monocytogenes [36]
b) Salmonella sp
Por otro lado, la Salmonella corresponde a bacilos fermentadores de glucosa con
altos índices infecciosos. En altas concentraciones de cepas suele causar infecciones
como la Salmonelosis [35]. De igual manera que lo realizado con la Listeria
monocytogenes, se realizó el proceso propuesto por la FDA para evaluar la presencia
de la bacteria (Figura 3) [37].
11
Figura 3 Diagrama de flujo del proceso de evaluación de Salmonella
c) Escherichia coli
Finalmente, los coliformes son bacterias aerobias o anaerobias capaces de fermentar
lactosa. Su infección puede causar, en el ser humano, desde diarreas hasta hemorragias
internas y dolor abdominal intenso. Por este motivo, es de vital importancia asegurar la
inexistencia/baja concentración de sus cepas en un alimento. Para probarlo, se ejecutó
el procedimiento descrito en la Figura 4 [38].
12
Figura 4 Diagrama de flujo de evaluación de Escherichia coli
5.3.2 Incorporación en un producto alimenticio
En síntesis, a partir del análisis obtenido por la caracterización de emulsión, TGA, SEM
y liberación controlada se seleccionó la mejor formulación que cumpla de manera más
apropiada con los requerimientos del producto (F3). Por ende, estas cápsulas fueron
incorporadas a un producto alimenticio existente, el cual permita la adición de omega 3 a
la dieta humana de forma efectiva. El producto a incorporar es la leche achocolatada
permitiendo entregar a los consumidores una dosis diaria de omega 3 necesaria [39]. Para
conocer la cantidad de cápsulas necesarias a incorporar se utilizó la cantidad de aceite
encapsulado usando los resultados del TGA y el porcentaje de omega 3 dentro del aceite
de chía (68.52%) [6]. Se espera que a través del producto se aporte a la dieta 0.5 g de
omega 3 por cada 200 mL, tomando en cuenta la dosis necesaria establecida por la FDA
que corresponde a 1 g/día de omega 3 [7].
13
5.3.3 Análisis sensorial bilateral
El análisis sensorial permitió determinar la preferencia del consumidor frente a un
producto con o sin cápsulas. Para esto, se encuestó una población de muestreo de cincuenta
personas voluntarias de la comunidad de la Universidad de los Andes. La población
presentaba un rango de edad de 17-24 años, de los cuales 28 eran hombres y 22 mujeres.
A cada persona se le dio a comparar leche achocolatada con y sin cápsulas de forma
aleatoria. Entre cada muestra se suministró agua y galletas de soda para inhibir el sabor.
Para evitar la creación de sesgo, se asignaron números aleatorios a las muestras, siendo 654
la muestra de leche achocolatada y 537 la que incorporaba cápsulas. Sumado a esto, se
entregó un formulario donde se evaluó la preferencia de los consumidores frente a un
producto u otro (Ver Anexo 5.1). Debido a que las pruebas requerían de una opinión acerca
de los productos, se realizó una nomenclatura para clasificar las respuestas de la población
frente a la muestra con el producto incorporado (Ver Anexo 5.1). Esta se realizó de la
siguiente manera, a las respuestas positivas les correspondió un valor de 1, a las respuestas
negativas les correspondió un -1 y los formularios que no presentaban respuesta frente al
producto se clasificaron como 0. Finalmente, se realizó un análisis estadístico para
comprobar si se presentaba diferencia sensorial significativa entre las dos muestras
entregadas.
6. Análisis de resultados
6.1 Emulsión
6.1.1 Potencial Z (Z-sizer)
El potencial Z corresponde a la fuerza de repulsión entre las partículas, por lo tanto es capaz
de indicar que tan posible es para las gotas que se junten unas a otras. Al presentarse
potenciales Z altos se evita la unión de gotas y se genera el fenómeno conocido como
estabilización electrostática, el cual a diferencia de la atracción estérica permite evitar la
floculación del sistema sin la necesidad de adicionar nuevos polímeros. Sin embargo,
cuando se reduce este valor significativamente no habrá fuerzas que eviten que las
partículas se unan y floculen. La regla general que permite distinguir una suspensión estable
de una inestable es cuando el valor absoluto del potencial Z es mayor a 30 mV. A partir de
los resultados de potencial Z obtenidos en la Tabla 3, se encontró que para la emulsión O/W
la magnitud de esta fuerza eléctrica equivale a -27.6 mV. Debido a que el potencial es
cercano a -30mV, se puede concluir que la emulsión es estable, sin embargo, ésta presenta
una ligera tendencia a presentar aglomeración entre gotas [28]. La tendencia de la emulsión
a aglutinarse se debe a la alta presencia de ácidos poliinsaturados en el aceite de chía, los
cuales presentan una superficie activa que tiende a juntar las partículas [11].
Los resultados de las formulaciones de material de pared disueltos en la fase dispersa
permiten comparar las diferentes tendencias a flocular. Esto se debe a que a mayor potencial
Z se obtiene una carga superficial de gota más alta, evitando la aglomeración de cápsulas
[28]. Por consiguiente, se puede afirmar que la formulación que presenta menor tendencia
a aglomerar es F2, mientras que F1 presenta mayor tendencia de aglomeración. La adición
de una proteína como lo es el caseinato de sodio inmerso en el material de pared se presenta
14
como una alternativa para obtener una emulsión más estable al evitar el aglutinamiento de
gotas. Esto se debe a que las proteínas presentan una cadena larga que se caracteriza por
tener diferenciales de cargas a lo largo de ésta. Además, las propiedades anfifílicas de la
proteína permiten la ionización de la capa superficial de las partículas, generando un
incremento de la repulsión entre gotas [11]. Al comparar el potencial Z de F2 y F3, se puede
observar que a una baja concentración de caseinato de sodio (F2, 5% (p/p) del material de
pared) se presenta menor floculación.
Por otra parte, el punto isoeléctrico se refiere al valor de pH en el que el sistema está
más inestable. Este se presenta cuando el potencial Z de las sustancias es de 0 mV, es decir
que no se presentan cargas netas entre partículas, representando así una inflexión en la
carga del sistema, cambiando su polaridad. Para el caso del caseinato de sodio el punto
isoeléctrico se ubica a un pH de 5.98. Al observar la Tabla 3, las formulaciones que
presentan la adición de caseinato de sodio (F2 y F3) evidencian un potencial Z negativo a
pH neutro como el que se percibe en el intestino delgado (pH 7.0). Esto, indica que en un
pH menor a 5.98 la carga neta del caseinato de sodio cambia a positiva, generando mayor
atracción con la gota de aceite (carga negativa) y mayor estabilidad en la formación de la
cápsula. Al permitir que el material de pared contenga mejor el aceite y lo transporte
fácilmente en ambientes ácidos como el que se encuentra en el estómago [28].
Tabla 3 Potencial Z de las formulaciones a pH neutro
Formulación Potencial Z (mV)
Emulsión O/W -27.6
F1 -0.216
F2 -1.71
F3 -1.28
6.1.2 Tamaño de gota de emulsión
Al hacer uso de las gráficas de distribución de tamaño encontradas para cada una de las
formulaciones (Ver Figura A2.2), se obtuvieron los diámetros de distribución media de
volumen D [4,3] y el diámetro medio de superficie D [3,2] (Figura 5).
Figura 5 Diámetro [4,3] y [3,2] de cada formulación
F F F
15
A partir de la Figura 5, se tiene que el menor D [4,3] obtenido es el de F1 (8.16 µm),
mientras que la diferencia entre los diámetros de F2 (13.58 µm) y F3 (13.86 µm) no es
significativa. El incremento observado entre F1 y F2 se debe a la presencia del caseinato
de sodio en la emulsión, ya que este presenta una cadena molecular larga a diferencia de la
maltodextrina. Este hecho evidenció un aumento en la tendencia de las gotas a flocular,
aumentando su diámetro, al igual que se espera que la viscosidad sea mayor [40].
Por otro lado, se puede afirmar que F2 y F3 son buenos candidatos para llevar a cabo la
encapsulación del aceite de chía, debido a que poseen un diámetro equivalente tanto
volumétrico como superficial mayor que F1. Esto último, permite encapsular una mayor
cantidad de aceite, así como también lograr un mejor contacto del fluido gástrico con la
cápsula [41].
6.1.3 Viscosidad
La Figura 6 muestra un comportamiento decreciente de la viscosidad aparente (Pa*s)
en función del aumento de la tasa de cizalla (1/s), conociendo así que las tres formulaciones
corresponden a fluidos pseudoplásticos. De igual manera, basado en los R2 obtenidos se
concluye que la viscosidad aparente de las emulsiones se puede modelar con la ley de
potencias de Ostwald.
Figura 6 Viscosidad aparente (Pa*s) vs Velocidad de cizalla (1/s)
Las regresiones de la ley de potencias encontradas en la Figura 6, permitieron calcular
la viscosidad aparente a la velocidad de cizalla del secador por atomización (12.75 1/s),
presentadas en la Tabla 4.
y = 0.2734x-0.652
R² = 0.9755
y = 0.0783x-0.621
R² = 0.9792
y = 0.258x-0.603
j R² = 0.9941 jj0.001
0.01
0.1
1
1 10 100
Vis
cosi
dad
Apar
ente
(P
a*s)
Velocidad de cizalla (1/s)F1
F2
F3
Modelo Ostwald (F1)
Modelo Oswald (F2)
Modelo Oswald (F3)
16
Tabla 4 Viscosidad aparente de las formulaciones a 12.73 (1/s)
Con base en los resultados obtenidos de la viscosidad aparente (cP) de cada formulación
es posible concluir que todas las emulsiones son capaces de ingresar al equipo, dado que
su viscosidad es menor a la máxima permitida (300 cP) [30]. Por otro lado, es posible
observar que se presenta una reducción de la viscosidad en F2, esto se explica debido a la
presencia de iones de calcio y sodio dentro de la proteína (2.8% y 0.1%, respectivamente)
[42]. De esta manera, cuando la concentración de iones de calcio en dispersiones es superior
a su valor crítico se favorece la floculación, como se puede observar en el Figura A2.1. Por
lo tanto, al comparar las distintas formulaciones se evidencia que la presencia de caseinato
de sodio a bajas concentraciones aumenta la fuerza de repulsión entre cada gota y la
viscosidad de la emulsión será menor [43]–[45]. Igualmente, se ha corroborado que al
incrementar la presencia de iones de sodio hasta su valor crítico la viscosidad de las
dispersiones se reduce a una velocidad de cizalla constante [46].
6.2 Cápsulas de aceite de chía
6.2.1 Eficiencia de Producción
Para evaluar el rendimiento de secado se realizó el cálculo de la eficiencia de
producción. Esta se definió como la variación porcentual entre el peso de emulsión
ingresado al secador y el peso total de las cápsulas obtenidas. A continuación, se muestran
los resultados obtenidos (Tabla 5).
Tabla 5 Eficiencia de Producción
Formulación Eficiencia de
Producción (%)
1 28.60
2 27.14
3 25.44
Al comparar la eficiencia de producción entre formulaciones, se puede observar que F1
presentó un mayor rendimiento al secarse. Por otro lado, las formulaciones que presentan
proteína como material de pared presentaron menor eficiencia, esto se debe principalmente
al mayor tamaño de gota y a las interacciones de repulsión entre cápsulas. La eficiencia de
producción concuerda con la cantidad de sólidos disueltos en las emulsiones iniciales, ya
que todas las formulaciones fueron elaboradas con un 29.1% de solidos disueltos.
6.2.2 Eficiencia de encapsulamiento (TGA)
La Figura 7 muestra las pruebas de TGA realizadas a las tres formulaciones, donde en
cada una se contrasta con los componentes puros que hacen parte de las cápsulas. En las
composiciones realizadas, se presentaron tres pérdidas porcentuales de peso de las
muestras. La primera caída se da entre 40°C y 110°C, esta pérdida de peso se atribuye a
Formulación Viscosidad Aparente (cP)
F1 52.05
F2 16.13
F3 55.64
17
remanentes de agua en la muestra como consecuencia de la rehidratación de la misma. En
segundo lugar, se presenta la caída generada por la degradación del material de pared, éste
se encuentra entre 200 y 350°C para las tres formulaciones. Esta degradación se evidencia
en el análisis de la derivada del peso, donde se encuentra un pico máximo recurrente en las
tres formulaciones (Figura 7). Esto se debe a que el material de pared corresponde a la
mayor parte de la cápsula, por lo que su degradación representa un cambio mayor en el
peso de la muestra. El siguiente desplome sucede entre 360 y 500°C, donde la reducción
del peso se debe al aceite de chía encapsulado en las muestras. Para todas las formulaciones
se presentan cambios del peso en estos rangos de temperatura, adicionalmente el rango
concuerda con la degradación del aceite, confirmando su presencia. Por otro lado, al igual
que lo encontrado por Marques, se puede observar que a temperaturas superiores a 500°C
el porcentaje de cambio de masa con respecto a la temperatura (%/°C) es de 0 [47]. Este
comportamiento se atribuye a la masa restante ocasionada por la formación de cenizas de
los componentes de las cápsulas, lo que corresponde a un 10 % (p/p) del total de la muestra.
Para hallar la eficiencia de encapsulamiento, se comparó el porcentaje peso del aceite
encapsulado de cada muestra. Los resultados obtenidos en la Tabla 6 sugieren que la
formulación que presenta mayor porcentaje de encapsulación y por lo tanto mayor
eficiencia es F3. Esta formulación, permitió retener un 41.60% de aceite, debido a la
presencia de caseinato de sodio como material de pared. Esto se debe a las propiedades
B
.
Figura 7 Analisis termogravimetrico (TGA). A F1. B F2. C F3.4
C
.
A
.
18
encapsulantes que presentan las proteínas, posibilitan la formación de corazas con matrices
flexibles que permiten una mayor retención de principio activo [48].
Tabla 6 Porcentaje peso de aceite retenido en formulaciones
Formulación Peso de Aceite
(%)
F1 29.69
F2 35.06
F3 41.60
6.2.3 Microscopio electrónico de barrido (SEM)
En la Figura 8 se presentan las imágenes del microscopio electrónico SEM para las tres
formulaciones. En estas imágenes, se evidencia que es posible generar cápsulas de aceite
de chía empleando el secado por atomización para cada una de las formulaciones
estudiadas. Al comparar los resultados obtenidos, se puede observar una tendencia general
de aglomeración de cápsulas para las distintas composiciones estudiadas. Esto se debe al
comportamiento de los PUFAs presentes en el aceite de chía, dado que éstos presentan
propiedades surfactantes, lo que aumenta la floculación de las gotas que luego son secadas
como cápsulas [11]. La aglomeración de cápsulas afecta la estructura del material de pared
evitando que la coraza se delimite correctamente. Por este motivo, se puede explicar que
en F1 las cápsulas no presenten una forma definida lo que afecta la durabilidad del
producto. Por otro lado, las formulaciones F2 y F3, presentan una mayor definición
estructural en su morfología de cápsula al adicionar caseinato de sodio al material de pared.
Esto se debe a que, la presencia de proteína genera repulsión entre las cápsulas, a causa de
la carga que ésta confiere a la coraza [11] [48]. Al comparar F2 y F3, se concluye que F3
presenta menores indicios de aglomeración y una mejor formación de cápsula definida.
Asimismo, F3 se presenta como la mejor alternativa como producto en cuestión a
morfología de las cápsulas.
A
19
Figura 8 Imágenes SEM. A F1. B F2. C F3.
6.2.4 Liberación controlada de principio de activo
En el Anexo 3 se muestran los espectros UV-VIS de los fluidos digestivos después de
adicionar las cápsulas y esperar el tiempo de residencia necesario para cada órgano. Al
realizar el barrido de longitud de onda al aceite de chía en el espectrofotómetro UV-VIS se
puede observar un máximo pico de absorbancia en una longitud de 230 nm (Ver Anexo 3).
Esto se debe a la vibración de estiramiento de los enlaces C-O, y los picos presentados
alrededor de los 300 nm fueron causados por la presencia de C=O en las posiciones 3, 6 y
9 del ácido α-linoleico (Omega 3) [49]. Al observar los barridos de los fluidos simulados
para cada una de las formulaciones, es posible deducir que se trata del mismo aceite debido
a que su longitud de máxima absorbancia se encuentra cercana a 300 nm. Con todo lo
anterior, fue posible aplicar la ley de Beer-Lambert para hacer el cálculo de las
concentraciones después de liberación en cada fluido simulado (Tabla 7).
La alta tasa de liberación de aceite presentada por F1 en la saliva, se debe
principalmente a la interacción en los enlaces α de la maltodextrina con la α-amilasa. Por
C
B
C
20
otro lado, F2 y F3 presentaron menor catálisis de enlaces α debido a la presencia del
caseinato de sodio y los enlaces β. Lo anterior, explica la menor liberación en saliva para
ambas formulaciones, siendo F3 la mejor dada la mayor proporción de caseinato de sodio.
Por otro lado, el punto isoeléctrico del caseinato de sodio (pH 5.98) jugó un papel
fundamental para la fase gástrica de la digestión in-vitro. Esto se debe a que a valores de
pH menores al punto isoeléctrico la carga electrostática del caseinato pasa a ser positiva.
Al tener mayor atracción entre el material de pared y el aceite encapsulado, la estructura de
la cápsula mejoró y, por ende, su resistencia a sustancias ácidas. Por tal motivo, se
presentaron resultados favorables en F3 frente a F2 y F1.
Asimismo, la estructura irregular de F1 y su baja eficiencia de encapsulamiento,
justifican su baja tasa de liberación en el intestino. De igual manera, F2 y F3 liberan una
mayor cantidad de aceite a pH neutro debido a las fuerzas de repulsión que existen entre el
aceite de chía y el caseinato, por sobrepasar el punto isoeléctrico. A partir de lo anterior,
se concluyó que la mejor formulación fue F3. Dado que presentó la mayor liberación en el
fluido intestinal simulado (FIS) y logró resistir efectivamente la saliva (FSS) y el estómago
(FGS).
Tabla 7 Concentración después de liberación del aceite en cada fase digestiva
Concentración de Aceite (M)
Formulación Saliva Estomago Intestino
F1 31.78 80.56 4.24
F2 15.02 44.11 31.61
F3 9.23 7.61 39.53
6.3 Incorporación de cápsulas
6.3.1 Inocuidad del alimento
a) Listeria monocytogenes
Después de incorporar las cápsulas al caldo UVM e incubarlas por 72 h, no se
presentó cambio de coloración. (Ver Figura A4.2). Con base en los resultados, se
descartó la presencia de cepas de Listeria monocytogenes en las cápsulas. Dado que no
existieron bacterias grampositivas que sean capaces de hidrolizar el esculin del caldo
UVM [36], no se realizaron pruebas bioquímicas adicionales.
b) Salmonella
Después de realizar el procedimiento descrito en la Figura 3, se aisló tanto la
muestra obtenida del caldo de Rapapport y del caldo de Tetrationato, en agar nutritivo
durante 24 h para favorecer el crecimiento de bacterias (Ver Figura A4.3). Debido a
que en ambos agares se presentaron crecimiento bacteriano se procedió a realizar las
pruebas bioquímicas con el objetivo de descartar que no correspondieran a cepas de
Salmonella. Se realizaron tres pruebas bioquímicas: Kliger, SIM y Citrato de Simmons.
21
• Agar Kliger:
Esta prueba permite evaluar la presencia de Salmonella, sabiendo que esta es
capaz de fermentar glucosa debido a la presencia de una enzima especializada.
Sin embargo, no posee ningún mecanismo capaz de procesar la lactosa. El
medio de cultivo de Kliger, inicialmente de color rojizo, presenta en la
superficie lactosa y en el fondo glucosa, generando un cambio de coloración
amarillo en la zona donde ocurrió la fermentación en caso de que exista
presencia de bacterias. La prueba se presenta como positivo si el medio
evidencia fermentación en el fondo de glucosa, es decir, coloración amarilla.
Posteriormente, al realizar las pruebas de Kliger fue posible concluir la
inexistencia de Salmonella en las cápsulas, debido a que, no se presentó
coloración amarilla en el fondo del medio, por lo tanto, la bacteria no fermentó
glucosa (Ver Figura A4.4).
• Citrato de Simmons:
La prueba de Simmons indicó que las cepas no metabolizaron el citrato, no
generaron cambios de color observándose un color verdoso y no azul (Ver
Figura A4.5). Por tal motivo, indica el descarte de un gran número de especies
de Salmonella.
• Agar SIM:
Al observar lo obtenido después de 24 h de incubación en el agar SIM (Ver
Figura A4.6) es posible saber que no se presenta motilidad (Crecimiento solo
en la línea de inoculación). Además, al no reconocer ennegrecimiento, la
producción de H2S es negativa y finalmente al no poseer una línea roja se
descarta la índole. Esto permite concluir que le prueba fue negativa para
presencia de Salmonella.
Con base en los resultados, se descarta la presencia de cepas de Salmonella sp. en las
cápsulas.
c) Escherichia coli
Después de incorporar las cápsulas dentro de agua peptonada, se incubó 24 h y se
sembró la muestra en Agar MacConkey y a Agar MacConkey-Sorbitol. Los resultados
obtenidos indican la inexistencia de cualquier coliforme (Gran negativo) debido a que
no se evidenció crecimiento bacteriano (Ver Figura A4.7).
A partir del análisis composicional de las cápsulas realizado por el SEM, se puede
concluir que la muestras únicamente están compuestas por carbono y oxígeno (Ver
Figura A4.1). Por lo que, se puede afirmar que las cápsulas no presentan componentes
pesados o tóxicos que afecten la salud de los individuos.
22
6.3.2 Análisis sensorial
En la Tabla 8 se presentan los resultados del análisis sensorial de la población
encuestada. A partir de la realización de un análisis bilateral, se logró concluir que las
muestras presentan un sabor diferente con un nivel de confianza del 99.9% (significancia
del 0.1%) [50]. Esto significa que la adición de las cápsulas de aceite de chía a la leche
achocolatada, genera un cambio en el sabor percibido por el consumidor. Adicionalmente,
se observa una tendencia de los encuestados a escoger la muestra número 654 (leche
achocolatada estándar), sobre la muestra 537 (leche achocolatada con producto activo). En
definitiva, era un resultado esperado, debido a que la leche achocolatada posee un sabor
familiar al contrario que la muestra con cápsulas. Por otro lado, según Suzuki la percepción
de los individuos frente a un sabor desconocido mejora cuando se conoce información
positiva acerca de los beneficios nutricionales de un producto [51]. En otras palabras, el
consumidor con esta información podrá considerar si los beneficios que le aporta la leche
achocolatada funcional justifican su sabor.
Tabla 8 Elección de la población muestral
Muestra
Favorita
Cantidad de
Personas
537 6
654 44
En el Anexo 5.2 se muestran los resultados del análisis sensorial, incluyendo la
evaluación de las respuestas obtenidas acorde al producto incorporado. En la Tabla 9 se
presenta la perspectiva de las personas encuestadas frente al alimento funcional (Leche
achocolatada con cápsulas de aceite de chía). En esta se observa una respuesta positiva del
46% frente al producto, lo que demuestra un posible interés de este en un segmento
especifico del mercado. Sin embargo, requiere de mejoras para presentarse como producto
final. A partir de las opiniones de los consumidores, se puede afirmar que el sabor del
principio activo se presenta amargo, por lo que, no se recomienda su futura adición a un
producto achocolatado. Un resultado a exaltar fue que, ninguno de los encuestados percibió
una textura aceitosa, es decir, que la coraza de las cápsulas no permite la permeabilización
del aceite reteniendo sabores.
Tabla 9 Respuestas frente al alimento funcional obtenidas en el análisis sensorial
Clasificación Número de Respuestas Porcentaje (%)
Respuesta Positiva 23 46
Respuesta Negativa 18 36
Sin Respuesta 9 18
Total 50 100
A pesar de que los miembros del panel notaron una diferencia con el producto original,
un porcentaje elevado de ellos (casi el 50%) dieron una respuesta positiva sobre el producto.
Sin embargo, los resultados obtenidos del análisis sensorial muestran que le leche
achocolatada no se adecua apropiadamente como producto objetivo a incorporar las
cápsulas. Esto expone una oportunidad de mejora para el diseño del alimento funcional en
buscar un nuevo producto que sea afín al sabor amargo de las cápsulas, por ejemplo, sabores
23
avainillados. Al tener en cuenta, la tendencia actual del mercado a productos alimenticios
funcionales y la autoconciencia de los beneficios a la salud que estos proveen, se presenta
un panorama favorable para investigación futura y una posible implementación de este
producto en el mercado.
Conclusiones
Se logró encapsular efectivamente por el método de secado por atomización las tres
formulaciones con distinto material de pared compuesto por maltodextrina y caseinato de sodio
a distintas composiciones.
El análisis de la liberación in vitro permitió exaltar las propiedades de pared del
caseinato de sodio, ya que permitió demostrar que a mayor contenido de caseína se consigue
una mayor liberación en el intestino delgado, debido al punto isoeléctrico que esta proteína
presenta (pH=5.98). Por añadidura, la cápsula libera aceite en menor cantidad en la saliva y el
estómago, cumpliendo el objetivo del producto. Se concluyó que la formulación de 10% (p/p)
de caseinato de sodio con respecto al material de pared es capaz de superar el tracto digestivo.
De esta forma, se libera el aceite en mayor medida en el intestino, implementando el omega 3
en la dieta humana.
Adicionalmente, se presentó mejor morfología y estructuración de la cápsula en la
formulación que poseía mayor caseinato de sodio (10% (p/p) del material de pared), obteniendo
menor tendencia de aglomeración de cápsulas cuya coraza se presentaba bien definida al
observarse en el SEM. Ahora bien, se obtuvo un 41.60% de aceite retenido en la formulación
de 10% (p/p) de caseinato respecto al material de pared, lo que implica que el aumento de la
concentración de caseinato de sodio mejora la eficiencia de encapsulamiento.
La incorporación de cápsulas de aceite de semillas de chía dentro de la leche
achocolatada fue exitosa. Del mismo modo, se demostró que las cápsulas obtenidas son aptas
para el consumo humano, ya que se encuentran libres de metales pesados y patógenos. Al
momento de realizar el análisis sensorial, se encontró que las personas encuestadas presentaron
una respuesta negativa frente al producto. Sin embargo, se encontró que la encapsulación del
principio activo permitió enmascarar el sabor y textura de este, adaptándolo al mercado y
facilitando su consumo.
Se propone estudiar otros alimentos objetivos cuya interacción con las cápsulas
presenten mayor sinergia, como por ejemplo productos granulados que presenten sabor a
vainilla. Por otro lado, se plantea estudiar el nicho de mercado donde el producto pueda ser
comercializado ampliamente para realizar un escalamiento industrial y marketing del nuevo
producto, como es el caso de la avena instantánea o productos avainillados.
Para tener un mejor entendimiento acerca del material de pared, se sugiere evaluar el
encapsulamiento de aceite de chía utilizando concentraciones de caseinato de sodio más altas.
Esto, con la finalidad de encontrar la formulación óptima de eficiencia de encapsulamiento y
morfología responsiva al sistema digestivo.
Agradecimientos
Nos gustaría expresar nuestro gran agradecimiento al profesor Felipe Salcedo Galán y
a la profesora María Hernández Carrión por sus valiosas y constructivas sugerencias durante
la planificación y el desarrollo de este trabajo de investigación. Su voluntad de dar su tiempo
24
tan generosamente ha sido muy apreciada. Adicionalmente, agradecemos a Jennifer Tatiana
Balcucho Escalante por el soporte teórico necesario para el entendimiento de las pruebas
microbiológicas, y a Carolina Cuervo Vargas por la donación de medios y acceso a uso de
equipos del departamento de Microbiología.
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27
Anexos
Anexo 1 Formulación de cápsulas de aceite de semilla de chía
Figura A1.1 Agitación del aceite de chía para prehomogenizarlo
Figura A1.2 Incorporación del aceite de chía a la fase continua de las emulsiones
Figura A1.3 Proceso de secado de la Formulación 2 (F2)
Figura A1.4 Cápsulas obtenidas de la Formulación 2 (F2)
28
Anexo 2 Caracterización de emulsión de las formulaciones
Figura A2.1 Micrografía de cada formulación de cápsula. A F1. B F2. C F3. Escala
200 µm
Figura A2.2 Distribución de tamaño de gota en la emulsión. A F1. B F2. C F3.
A B B
C
A B
C
200 µ
m
200 µ
m
200 µ
m
29
Anexo 3: Barrido UV/Visible del aceite liberado dentro de los fluidos simulados
Anexo 3Figura A3.1 Fluido Salival Simulado (FSS)
Figura A3.2 Fluido Gástrico Simulado (FGS
30
Figura A3.3 Fluido Intestinal Simulado (FIS)
Anexo 4 Inocuidad para potencial uso como producto alimenticio
Figura A4.1 Análisis composicional SEM A F1. B F2. C F3. Escala 200 µm
A B
C
31
Figura A4.2 Caldo UVM después de 72 h de incubación. Listeria monocytogenes
Figura A4.3 Crecimiento bacteriano en agar nutritivo 24 h de incubación. Salmonella.
A Tetrationato. B Rapapport.
Figura A4.4 Medio de cultivo de Kliger después de 24 h de incubación. Salmonella.
A Tetrationato 1. B Tetrationato 2. C Rapapport 1. D Rapapport 2 (Izquierda a
derecha)
Caldo UVM
Listeria
Monocytogenes
A B
32
Figura A4.5 Citrato de Simmons después de 24 h de incubación. Salmonella. A
Tetrationato 1. B Tetrationato 2. C Rapapport 1. D Rapapport 2 (Izquierda a derecha)
Figura A4.6 Agar SIM después de 24 h de incubación. Salmonella. A Tetrationato
1.B Tetrationato 2. C Rapapport 1. D Rapapport 2 (Izquierda a derecha)
Figura A4.7 Agar MacConkey. E. Coli. (Izquierda Antes incubación A. Derecha
Incubación 24 h B)
A B
33
Anexo 5 Análisis sensorial
Anexo 5.1 Formulario prueba de análisis sensorial
Anexo 5.2 Tabla de resultados del análisis sensorial
# M1 M2 Edad Sexo Preferida Opinión 654 Opinión 357 RTA
1 654 537 19 H 654 Sabor tradicional, un poco
más dulce
Parece hecha con leche
distinta u otra marca de
leche achocolatada
1
2 654 537 21 M 654 Sabe a chocolate con milo Presenta otro sabor que no
cuadra con chocolate
-1
3 654 537 21 H 654 Sabor suave, es milo Estaba rica, pero tenía un
sabor tostado
que no me convenció
totalmente
-1
34
4 654 537 23 H 654 Cercano al sabor del milo Tiene un sabor rico pero no
es el mismo sabor de
siempre
1
5 654 537 20 H 654 Sabe normal Sabe un poco amarga como
si estuviera
hecha con leche en polvo o
de bebe
-1
6 654 537 20 H 654 Sabe mas achocolatado,
mejor olor
0
7 654 537 20 H 654 Sabor tradicional, suave El sabor de la leche era más
pronunciado
1
8 654 537 19 H 654 Sabor dulce Presentaba un sabor distinto 1
9 654 537 20 H 654 Más suave el chocolate,
pero muy lechoso
0
10 654 537 21 H 654 Más natural Sabor extraño -1
11 654 537 19 H 654 Sabor más suave
0
12 654 537 20 M 654 Es milo de verdad Sabe más azucarado pero no
el mismo
milo de siempre
1
13 654 537 17 H 537 - Me llamo más la atención 1
14 654 537 18 H 654 Más agradable al paladar y
mejor balance
de sabores
No está del todo mal, tiene
sabor ligero
1
15 654 537 18 H 654 Sabor agradable Sabe asqueroso -1
16 654 537 21 M 654 Mejor sabor Sabia raro, la leche o algo
pero era horrible
-1
17 654 537 21 M 654 Rico sabor y olor - 0
18 654 537 20 H 537 - Sabor más dulce y más
achocolatado
1
19 654 537 21 H 654
No sabe tanto a milo, tiene
sabor a café
1
20 654 537 21 M 654 Sabor más ligero, aguado Sabia raro, no era agradable -1
21 654 537 22 M 654
Sabor diferente no me
gustaba del todo
-1
22 654 537 19 H 654 Sabor a Leche achocolatada Sabe a nata horrible -1
23 654 537 20 M 654 Sabor a Leche achocolatada Parece hecha con leche
distinta u otra marca de
leche achocolatada
1
24 654 537 22 H 654 Mejor Calidad de Chocolate Tiene sabor tenue, de menor
calidad
el chocolate
1
25 654 537 20 M 654 Más dulce Sabor no agradable -1
26 537 654 21 M 654 Sabor más familiar - 0
35
27 537 654 18 H 537 Más grumosa Mejor Sabor un poco más
concentrado
1
28 537 654 20 H 654 Mejor sabor - 0
29 537 654 20 H 654 Más suave y mejor sabor - 0
30 537 654 20 H 654 Mejor sabor al final Producto muy similar 1
31 537 654 20 H 654 Sabe mejor Recuerda otra marca 1
32 537 654 19 H 654 Sabor a Leche achocolatada Sabor al final químico -1
33 537 654 21 H 654 Más suave y más dulce Sabor fuerte -1
34 537 654 19 M 654 Mejor sabor Sabor fuerte al final -1
35 537 654 20 H 537 - Sabor más suave 1
36 537 654 20 M 654 Sabor menos fuerte Sabor particular, a
panadería
1
37 537 654 22 M 645 - Sabor Horrible -1
38 537 654 21 H 654 Sabor a Leche achocolatada Sabor raro -1
39 537 654 18 H 654 Más sabor a Chocolate Menos sabor achocolatado 1
40 537 654 18 M 537 - Sabor más fuerte y más
cremosos
1
41 537 654 21 M 654 Sabor dulce y familiar - 0
42 537 654 21 H 654 Mejor sabor a chocolate Sabor a huevo -1
43 537 654 19 M 537 Sabe igual Sabor más suave parece otro
producto
1
44 537 654 19 M 654 Mejor Sabor Más dulce 1
45 537 654 21 M 654 Sabor a Leche achocolatada Presenta Olor fuerte y sabor
extraño
-1
46 537 654 24 M 654 Mejor sabor a chocolate Sabor amargo -1
47 537 654 21 M 654 Sabor a Leche achocolatada buen sabor pero fuerte 1
48 537 654 22 M 654 Sabor rico y suave - 0
49 537 654 20 M 654 Sabor a Leche achocolatada Sabor empalagoso 1
50 537 654 20 M 654 Sabor a Leche achocolatada Sabor a leche en polvo 1
