MICROENCAPSULACIÓN CON ALGINATO.TÉCNICAS Y APLICACIONES Arteaga Franco Ricardo Adolfo Miron Miron Amparo Soriano Trejo Christian Vázquez Meza Lucía Angélica Ximello Bautista Luz Verónica

NUEVAS TENDENCIAS TECNOLÓGICAS Producir alimentos reconstituidos y

funcionales.

HIDROCOLOIDES Hidrofílicos. Modifican la reología. Solubles en frío o mediante tratamiento térmico.

ALGINATO Polisacárido aniónico. Paredes celulares de las algas marinas

pardas. G-Bloques M-Bloques

Si + [G-Bloques]; Gel fuerte y frágil. Si + [M-Bloques]; Gel suave y elastico.

MECANISMOS DE GELIFICACION CON ALGINATO

• Hidratación del aliginato

• Concentración ion calcio

• Contenido de los G-bloques

PROCESOS DE GELIFICACIÓN IÓNICA

Gelificacion externa

Gelificacion

interna

GELIFICACIÓN EXTERNA Difusión del ion calcio de una fuente

que rodea al hidrocoloide Solución de alginato pH neutro

Ion sodio

Sal de alginato

Formación de gel.

• Superficie, saturada de iones calcio.

• Avanza al interior desplazando al ion sodio por catión divalente solubilizado

en agua.• Interacción con G bloques

de diferentes moléculas enlazándolas entre si.Fuente de calcio: Cloruro de

calcio.

GELIFICACION INTERNA

Liberación controlada del ion calcio desde una fuente interna de sal de calcio insoluble o parcialmente soluble dispersa en la solución de alginato de sodio.

1.- Sal de calcio

insoluble a pH neutro,

soluble a pH acido

2.- Sal de calcio

parcialmente soluble

1.- Sal de calcio

insoluble a pH neutro,

soluble a pH acido

Adicionar

Acido orgánico Difundirse en sal

Acidificación del medio.Solubilizar

iones calcio.

Carbonato de calcio, fosfato tricalcico, fosfato dicalcico y citrato tricalcico.

• Ac. Orgánico acético• Adipico

• Glucono delta- lactona.

2.- Sal de calcio

parcialmente solubleAdició

n

Alginato(sal de calcio)

Adición

AgenteSecuestrant

e

• Fosfato• Sulfato de sodio• Citrato de sodio

TENDENCIAS TECNOLÓGICAS + ALGINATO=MICROENCAPSULACIÓN

Producto que protege al compuesto encapsulado.

MICROENCAPSULACIÓN Empaquetado de soluciones líquidas,

solidas o gases mediante cápsulas que liberan su contenido gradualmente.

Obtención de una barrera que retarda las rxn´s con el medio que lo rodea.

GELIFICACIÓN Solución de alginato de sodio Iones multivalentes, Ca++

Unión entre G-bloque de una molécula con otro G- Bloque de otra molécula de alginato a través del ión Ca++

Técnicas de MicroencapsulaciónSe determina por:

Propiedades fisicoquímicas del material soporte

La aplicación final deseada

Su funcionalidad

Incorporación a los alimentos

ENCAPSULACIÓN POR EXTRUSIÓN Formación de gotas de alginato

Las gotas caen sobre un baño que contiene la fuente del ion divalente

Se lleva a cabo por gelificación externa

Largos tiempos de gelificación

Tamaños uniformes de capsula

Atomizador con corte sistemático del chorro

Boquilla vibratoria

Disco atomizador

Flujo de aire

coaxial

Potencial electrostáti

co

Encapsulación en emulsión Proceso de dispersión de un liquido en otro liquido inmiscible

fase dispersa incluye el componente a encapsular

Por mecanismo de gelificacion interna o externa

Gelificacion externa

Dispersión de una mezcla alginato-componente en fase continua no acuosa

Adición de una fuente de calcio se difunde formando un gel

Gelificacion interna

Liberación de ion calcio desde un complejo insoluble al cual se le agrega un agente secuestrante contenido en una solución de alginato-componente

Dispersión en una fase continua no acuosa (emulsión agua en aceite )

Liberación de ion calcio con la adición de un acido orgánico

Disminución de pH produciendo la gelificacion

Encapsulación mediante secado por atomización

Se ha usado para enmascarar sabores, aromas y encapsulación de vitaminas

Procedimiento:

Preparación de una emulsión que contenga el compuesto a encapsular y el material polimérico

se pulveriza sobre un gas caliente

Las macropartículas en polvo son separadas del gas a bajas temperaturas

MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS

ALIMENTOS EN LOS QUE LOS ENCONTRAMOS

¿QUÉ SON LOS PROBIÓTICOS SEGÚN?

Lactobacillus (L. acidophilus, L. casei, L. reuteri, L. bulgaricus, L. brevis, L. cellobiosus, L. curvatus y L. plantarum), Bifidobacterium (B. bifidum, B. adolescentes, B. animalis, B. infantis, B. longum y B. thermophilum) y cocos Gram positivos (Lactococcus lactis ssp. cremoris, Streptococcus thermophilus) (Krasaekoopt et al., 2003).

MICROENCAPSULACIÓN

La microencapsulación ha permitido inmovilizar bacterias probióticas en una matriz de alginato debido a la simplicidad del proceso de preparación de las microcápsulas, su biocompatibilidad y alta retención de microorganismos como consecuencia del tamaño de poro mostrado por la matriz estimado en 17 nm, mientras que el tamaño promedio de las bacterias oscila entre 1-3 µm.

APLICACIONES DE MICROENCAPSULACIÓN CON PROBIÓTICOS

Bacterias Técnica Aplicación

L .acidophilus, B. lactis

Extrusión Leche fermentada

L. casei, B. lactis Helados

L. acidophilus,Bifidobacterium

Emulsión Postres congelados

Lactobacillus,L. acidophilus

Yogurt

L. acidophilus Extrusión Zumos vegetales

L. reuteri ExtrusiónEmulsión

Salchichas

COMPUESTOS ACTIVOS NO MICROBIANOS

La protección de compuestos químicos es importante para evitar la degradación química por diversos factores.

MANTENER PROPIEDADES FUNCIONALES

Sabor y aroma Se emplean para

enmascarar sabores amargos o astringentes

Protección de sabor u olor original

EJEMPLOS Encapsulación de

ácidos grasos omega 3 y 6 para enriquecer productos alimenticios, estos son altamente oxidables y de sabor desagradable.

Otras compañías han encapsulado aceite de pescado en alginato con tamaños entre 1 y 30µm con técnica en emulsión y recubrimiento en goma xantana

Para esta formación se preparo una emulsión agua-aceite con sal de calcio en la fase acuosa, mas adición y agitación constante de alginato de sodio.

Finalmente la superficie de las micro esferas es recubierta de goma xantana y un tenso activo que minimiza el tamaño de las gotas de agua residual hasta gelificar empleando altas temperaturas.

Vitamina E (alfa tocoferol) Antioxidante usado en industria

farmacéutica y procesos alimentarios.

Tiene aplicación limitado debido a carácter lipofilico, alta sensibilidad al calor y la luz.

Para encapsular compuestos oleosos como aceites esenciales en alginato se usa la técnica por extrusión y doble boquilla para extruir la solución canalizando el componente oleoso en un tubo concéntrico con la solución de alginato y las gotas extruidas caen sobre un baño de cloruro de calcio.

Sistema mixto Preparación de estas

mismas capsulas con β-lactoglobulina y albumina como matriz y recubrimiento de alginato con extrusión pero solución ZnCl2 como gelificante.

Demostró mayor concentración de proteína, mejor eficiencia y control en tiempos de liberación.

Hierba mate (llexparaguariensis)

Microencapsulada en alginato, recubierta en quitosano y deshidratación de microcapsulas utilizando diferentes métodos de secado.

Demostrando que la matriz alginato-quitosano retarda los tiempos de liberación del compuesto respecto a microcapsulas sin recubrir.

Aroma limoneno, usado en bebidas refrescantes.

Encapsulado en sistema alginato-alcohol polivinilico.

Considerando su gran sensibilidad al calor, se evaluó perdida de olor a altas temperaturas, comparado con limoneno libre, dando como resultado una alta resistencia frente a temperaturas como criticas para limoneno sin encapsular.

La microencapsulación de enzimas facilita su manipulación, recuperación y mayor estabilidad.

Hidrolisis de almidón a partir de microencapsulacion de enzimas glucoamilasa y pululanasa en alginato mostro mayor estabilidad térmica y a pH respecto a moléculas libres.

Esto con técnica extrusión individual de enzimas, mezcladas 3:2 sobre un sustrato en reactores de lecho fluidizado.

Enzimas en proceso de maduración de quesos

En matrices poliméricas alginato con almidón o pectina, con técnica por extrusión sobre calcio con y sin quitosano los resultados demostraron baja eficacia pero la que contiene quitosano aumento la retención de las enzimas, por tanto este actuó como recubrimiento en las microcapsulas.

Péptidos y proteínas

Se han logrado encapsular provenientes de la albumina de suero en matrices de alginato-glicol-quitosano altamente resistentes a las condiciones gastrointestinales.

Estas microcapsulas prometen ser suplemento proteico de usos nutricionales específicos.

CONCLUSIONES Las técnicas de microencapsulacion con alginato

permiten de principios activos como proteínas , aminoácidos, vitaminas, extractos, sabores aromas, microorganismos, y enzimas, que con el medio circundante sufren degradación y perdida de propiedades funcionales además de mantener sus actividades en procesamiento y almacenaje.

El alginato es ideal por ser biocompatible, no toxico y degradable.

Se pueden reforzar aspectos con matrices mixtas de alginato y xantana, almidón, pectina, alcohol polivinilico, quitosano, maltodextrina, entre otros. Esto debido a incrementos en eficiencia, tiempos de liberación y mejora de propiedades físico-quimicas.

La selección de la técnica de microencapsulacion depende de las propiedades del componente a encapsular, tamaño deseado, composición de alginato y concentración de calcio.