UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE … · incrementar el interés que tenemos en la ciencia. A la Doctora Lorena Goetschel quien siempre ha estado pendiente de sus estudiantes,

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

CARRERA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS

Preparación y caracterización de micropartículas cargadas de sulfato ferroso

heptahidratado mediante el método combinado de emulsificación/ gelificación

iónica externa

Trabajo de Investigación presentado como requisito previo para la obtención del Título

de: Química de Alimentos

Autor: Andrade Almache Katherine Estefanía

Tutor: PhD Pablo Mauricio Bonilla Valladares

QUITO

2018

ii

DEDICATORIA

A la memoria de mi Padre, no pude despedirme de él en su partida sin embargo

recuerdo todo lo que compartimos, su voz, su sonrisa, su cariño y su respeto, me

enseño grandes cosas con las que pude defenderme en la vida. Sé que uno de sus

pesares al dejar este mundo era no estar en los momentos importantes de sus hijos,

aunque no esté presente físicamente siento que me acompaña y cuida, siempre lo tengo

presente en mis pensamientos y se lo feliz que estaría al ver este trabajo.

Admiro la fortaleza con la que mi madre me sacó adelante, jamás se dio por vencida, le

dedico esta tesis por ser una mujer admirable, llena de valores y trabajadora. Ahora que

también soy madre comprendo que ver a un hijo cumpliendo sus metas es la mayor

satisfacción que se puede tener.

Una especial dedicatoria para Dany, Sebas y Derek, mis sobrinos e hijo para que tengan

presente que con esfuerzo y dedicación sin importar las circunstancias se pueden lograr

los objetivos, estudiar es una herramienta para alcanzar el éxito así que espero que no se

rindan nunca, les deseo toda felicidad para sus vidas.

iii

AGRADECIMIENTO

En primer lugar quiero agradecerle a Dios quien al ser la fuente de la sabiduría permitió la

culminación de este proyecto, él ha guiado mis pasos y me ha dado fortaleza en los momentos

más difíciles de mi carrera.

Agradezco a mi tutor el Doctor Pablo Bonilla quien me abrió las puertas del laboratorio de

Nano estructuras y estuvo pendiente de los avances de mi proyecto, por animarme y brindarme

su valioso conocimiento. Gracias por enseñar a sus alumnos a pensar críticamente y por

incrementar el interés que tenemos en la ciencia.

A la Doctora Lorena Goetschel quien siempre ha estado pendiente de sus estudiantes, gracias

por sus palabras de apoyo, sus consejos, su sabiduría y por ser a más de una maestra una amiga.

La considero una mujer digna de admirar y cuyos pasos se deben seguir. Doctor Jorge

Moncayo gracias por estar abierto a cualquier pregunta, es un excelente maestro, gracias por

tener el tiempo y el interés de participar en este proyecto.

A mis maestros quienes me formaron en la parte académica y personal, a todas las personas que

conocí a lo largo de la carrera y que me brindaron su apoyo de una u otra forma.

A mi madre a quien agradezco por apoyarme en todos mis intereses académicos, gracias por su

tiempo y por proporcionarme de cada cosa que he necesitado, todas sus enseñanzas las aplico

día a día.

A mi hermano Mauricio quien siempre se ha preocupado por mi como un padre, gracias por

ponerte en su lugar y apoyarme, por afrontar junto a mi momentos difíciles, por no olvidarse de

sus hermanos. A mis hermanos Diana y Rubén por animarme y ser un apoyo fundamental en mi

vida.

A Paúl gracias por ser un excelente compañero, por hacerme reír, por compartir conmigo los

mismos intereses, gracias por tu ayuda académica, espero que alcancemos todas nuestras metas

y que la vida siga siendo tan maravillosa junto a nuestro hijo.

A mis amigos Químicos de Alimentos Nathy, Alex, Stephy, Diego, Liz, Eve, Carlitos, siempre

los recuerdo con una sonrisa, gracias por compartir tantos momentos les deseo éxitos en sus

carreras.

vii

ÍNDICE DE CONTENIDO

Introducción ....................................................................................................................... 1

Capítulo I ........................................................................................................................... 4

1. El Problema .................................................................................................................. 4

1.1 Planteamiento del Problema ....................................................................................... 4

1.2 Formulación del problema ......................................................................................... 9

1.3 Preguntas de investigación ......................................................................................... 9

1.4 Objetivos de la investigación ..................................................................................... 9

1.4.1 Objetivo general. ........................................................................................ 9

1.4.2. Objetivos específicos. ................................................................................. 9

1.5 Justificación e importancia ........................................................................................ 10

Capítulo II ........................................................................................................................ 12

2. Marco Teórico ............................................................................................................ 12

2.1 Antecedentes de la investigación ............................................................................. 12

2.2 Fundamento teórico.................................................................................................. 15

2.2.1 Microencapsulación .................................................................................. 15

2.2.1.1 Definición ............................................................................................. 15

2.2.1.2 Aplicaciones de la microencapsulación ................................................ 15

2.2.1.3 Características de los materiales usados en la encapsulación ............... 15

2.2.1.4 Microencapsulación en la industria de alimentos ................................. 16

2.2.1.5 Tipos de microcápsulas ......................................................................... 16

2.2.1.6 Materiales usados en microencapsulación ............................................ 17

2.2.1.7 Factores que afectan la estabilidad y liberación desde las

micropartículas .................................................................................................... 17

2.2.1.8 Mecanismos de difusión ....................................................................... 19

2.2.1.9 Principales técnicas de encapsulación .................................................. 20

2.2.2 Alginato .................................................................................................... 22

2.2.2.1 Métodos de Gelificación con alginato .................................................. 23

2.2.2.2 Métodos de Microencapsulación con alginato usados en la industria de

alimentos .............................................................................................................. 25

2.2.3 Emulsiones ............................................................................................... 26

2.2.3.1 Definición ............................................................................................. 26

2.2.3.2 Componentes de las Emulsiones ........................................................... 27

viii

2.2.3.3 Métodos de Detección. ......................................................................... 27

2.2.3.4 Agente Emulsionante ............................................................................ 27

2.2.3.5 Balance Hidrofílico-Lipofílico ............................................................. 28

2.2.4 Micronutrientes ......................................................................................... 29

2.2.4.1 Definición ............................................................................................. 29

2.2.4.2 Tipos ..................................................................................................... 29

2.2.5 Hierro ........................................................................................................ 29

2.2.5.1 Bioquímica y fisiología ......................................................................... 30

2.2.5.2 Metabolismo ......................................................................................... 31

2.2.5.3 Biodisponibilidad .................................................................................. 33

2.2.5.4 Importancia del hierro en el organismo ................................................ 33

2.2.5.5 Deficiencia de hierro ............................................................................. 34

2.2.5.6 Prevención de la deficiencia de hierro. ................................................. 35

2.2.6 Fortificación ............................................................................................. 35

2.2.6.1 Fortificación de alimentos con hierro ................................................... 36

2.2.6.2 Etapas de la fortificación de alimentos con hierro ................................ 36

2.2.6.3 Compuestos de hierro para la fortificación de alimentos...................... 37

2.2.6.4 Compuestos de Hierro encapsulados .................................................... 38

2.3 Hipótesis................................................................................................................... 38

2.4 Sistema de Variables ................................................................................................ 38

2.5 Conceptualización de las variables .......................................................................... 39

2.5.1 Porcentaje de Alginato de Sodio .............................................................. 39

2.5.2 Porcentaje de Sulfato Ferroso ................................................................... 39

Capitulo III ...................................................................................................................... 40

3. Metodología de la Investigación................................................................................. 40

3.1 Diseño de la Investigación ....................................................................................... 40

3.2 Población y muestra ................................................................................................. 40

3.3 Métodos y materiales ............................................................................................... 40

3.3.1 Preparación de las micropartículas ........................................................... 40

3.3.1.1 Elaboración de la emulsión ................................................................... 40

3.3.1.2 Gelificación iónica ................................................................................ 41

3.3.2 Caracterización ......................................................................................... 41

3.3.2.1 Determinación del contenido de hierro ................................................. 41

3.3.2.2 Determinación del tamaño y morfología de las microcápsulas ............ 42

3.3.2.3 Perfil de liberación del principio activo ................................................ 42

ix

3.4 Diseño experimental ................................................................................................ 44

3.5 Matriz de operacionalización de las variables ......................................................... 45

3.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos ..................................................... 45

3.7 Técnicas de procesamiento de datos ........................................................................ 45

Capitulo IV ...................................................................................................................... 46

4. Análisis y discusión de resultados .............................................................................. 46

4.1 Diseño de la emulsión .............................................................................................. 46

4.1.1 Determinación del HBL requerido para la fase oleosa ............................. 46

4.1.2 Preparación y caracterización de la emulsión w/o .................................... 48

4.1.3 Preparación de la Dispersión de Alginato de Sodio y Sulfato Ferroso .... 51

4.1.4 Preparación y caracterización de la emulsión w/o usando como fase

interna la dispersión de alginato de sodio, sulfato ferroso y ácido ascórbico. ........ 54

4.2 Preparación y extracción de las micropartículas ...................................................... 57

4.3 Caracterización de las Micropartículas .................................................................... 58

4.3.1 Determinación del contenido de Hierro.................................................... 58

4.3.1.1 Diseño Experimental, Influencia de las variables en el contenido de

hierro 60

4.3.2 Determinación del tamaño y morfología de partícula .............................. 65

4.3.3 Perfil de liberación del principio activo en las micropartículas ............... 70

Capítulo V ....................................................................................................................... 78

5. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................... 78

5.1 Conclusiones ..................................................................................................... 78

5.2 Recomendaciones .............................................................................................. 79

6. Bibliografía .................................................................................................................. 81

ANEXOS ......................................................................................................................... 85

x

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Materiales usados en el proceso de encapsulación ____________________ 17 Tabla 2. Factores Físico-Químicos que afectan la estabilidad de las micropartículas 18 Tabla 3. Tipos de fortificación ___________________________________________ 35 Tabla 4. Sistema de Variables para el desarrollo de microcápsulas mediante el método

de emulsión-gelificación iónica __________________________________________ 38 Tabla 5. Materiales usados en la microencapsulación de sulfato ferroso __________ 44 Tabla 6. Operacionalización de las variables _______________________________ 45 Tabla 7. Combinaciones de Span 60 y Tween 60 para determinar el HBL experimental

del aceite de girasol, a 25°C ____________________________________________ 46 Tabla 8. Preparación de la emulsión w/o usando como fase dispersante aceite de

girasol, se ensayó una mezcla de tensoactivos Span 80 y Tween 80, HBL=7. Se

evaluaron la estabilidad durante 24 horas y su dilución en agua o aceite, a 25°C. __ 49 Tabla 9. Dispersiones de Alginato de Sodio y Sulfato Ferroso, a 25°C. ___________ 52 Tabla 10. Composición de las emulsiones w/o evaluadas ______________________ 54 Tabla 11. Análisis de tamaño de gota en las emulsiones w/o mediante DLS _______ 55 Tabla 12. Preparación de partículas a partir de las diferentes emulsiones w/o variando

el volumen de agente de reticulación ______________________________________ 57 Tabla 13. Contenido de Hierro en ppm, porcentaje de rendimiento y eficiencia de

encapsulación ________________________________________________________ 58 Tabla 14. Efecto estimado para cada una de las variables y su interacción ________ 60 Tabla 15. Análisis de Varianza para ppm de hierro microencapsulado ___________ 61 Tabla 16. Maximización del contenido de hierro encapsulado __________________ 62 Tabla 17 Diámetro promedio de las partículas MC2 y MC4 ___________________ 68 Tabla 18. Porcentaje de hierro en la solución receptora en función del tiempo, a partir

de micropartículas MC2 ________________________________________________ 71 Tabla 19. Porcentaje de hierro en la solución receptora en función del tiempo, a partir

de micropartículas MC4 ________________________________________________ 73 Tabla 20. Porcentaje de hierro no encapsulado en la solución receptora en función del

tiempo ______________________________________________________________ 74

xi

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Clasificación de los agentes emulsificantes ________________________ 28

Gráfico 2. Contenido de Hierro por formulación ____________________________ 59

Gráfico 3. Eficiencia de encapsulación en cada formulación ___________________ 59

Gráfico 4. Contenido de hierro de acuerdo a cada tipo de micropartícula _________ 60

Gráfico 5 .Efecto estandarizado de cada variable en el contenido de hierro _______ 61

Gráfico 6 . Efectos principales del porcentaje de alginato y de sulfato ferroso _____ 62

Gráfico 7. Maximización del contenido de hierro ____________________________ 63

Gráfico 8 Distribución de tamaños para las partículas MC2 ___________________ 69

Gráfico 9 Distribución de tamaños para las partículas MC4 ___________________ 69

Gráfico 10. Perfil de difusión de hierro a partir de micropartículas MC2 _________ 72

Gráfico 11. Perfil de difusión de hierro a partir de micropartículas MC4 _________ 73

Gráfico 12. Perfil de difusión de hierro no encapsulado _______________________ 75

Gráfico 13. Comparación de la difusión de hierro desde MC2, MC4 y hierro no

encapsulado durante 24 Horas __________________________________________ 75


encapsulado a pH= 1,2 ________________________________________________ 76

xii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Prevalencia de anemia en menores de 5 años (Hb<11g/dL), comparación

DANS 1986 y ENSANUT 2012 ____________________________________________ 5

Figura 2. Prevalencia de Anemia según severidad en menores de 5 años a escala

nacional _____________________________________________________________ 6

Figura 3. Tipos de Microcápsulas (A, B, C) y microesferas (D, E) _______________ 16

Figura 4. Impacto del tamaño de las micro esferas en la liberación controlada ____ 18

Figura 5. Componentes de las microesferas y microcápsulas ___________________ 20

Figura 6. Proceso de Atomización ________________________________________ 21

Figura 7. Proceso de recubrimiento en aerosol ______________________________ 22

Figura 8. Proceso basado en la formación de una emulsión ____________________ 22

Figura 9. Mecanismos de Gelificación iónica _______________________________ 24

Figura 10. Técnicas de microencapsulación mediante emulsión-gelificación iónica _ 25

Figura 11 Ciclo del hierro en el organismo _________________________________ 30

Figura 12. Estructura de la molécula de Hemoglobina y el grupo Hemo __________ 34

Figura 13 Características de los compuestos de hierro usados para la fortificación de

alimentos ____________________________________________________________ 37

Figura 14. Determinación experimental del HBL del aceite de girasol. Emulsiones

constituidas por un 40% de fase acuosa, la fase oleosa contiene aceite de girasol y 10%

(exceso) de distintas mezclas de Span 60 y Tween 60, a 25°C ___________________ 47

Figura 15. Emulsiones 1A, 1D, 1E estabilizadas con una mezcla de tensoactivos que

produjo un valor de HBL= 6,44, en las emulsiones 3A y 3B la mezcla de tensoactivos

produjo un HBL= 7 ___________________________________________________ 50

Figura 16. Dilución de las emulsiones o/w _________________________________ 50

Figura 17. Dilución de la emulsión 3A en aceite y agua, a 25°C ________________ 51

Figura 18 Dispersiones de alginato, ácido ascórbico y sulfato ferroso ___________ 53

Figura 19. Dispersiones de alginato y sulfato ferroso sin la adición de un antioxidante

___________________________________________________________________ 53

Figura 20. Desestabilización de la emulsión EWO7, separación de fases. _________ 56

Figura 21. Dilución de emulsiones w/o en agua, vista al microscopio (10X) _______ 56

Figura 23. Partículas obtenidas mediante la fórmula MC1, antes y después de 72 horas

de su preparación _____________________________________________________ 65







Figura 26. Vista microscópica de las partículas MC2 suspendidas en agua (40X),

diámetro promedio 43 µm. ______________________________________________ 67


diámetro promedio 27 µm. _____________________________________________ 68

xiii

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo A: Esquema causa efecto……………...………………………………………………..85

Anexo B: Procedimiento usado en la técnica combinada de emulsión gelificación iónica

para la preparación de micropartículas cargadas de sulfato ferroso…………………….86

Anexo C: Curva de calibración del análisis espectrofotométrico de hierro……………..87

Anexo D: HBL requerido para formular una emulsión w/o con aceite de girasol……….88

Anexo E: Determinación de la solubilidad del sulfato ferroso en el medio de

liberación……………………………………………………………………………..................88

Anexo F: Guía de observación, Contenido de hierro en las micropartículas (mg)…......89

Anexo G: Guía de Observación, Contenido de hierro en las micropartículas (ppm)…89

Anexo H: Guía de Observación, Tamaño de partículas determinadas mediante

microscopía óptica (40X)……………………………………………………………………....90

Anexo I: Guía de observación, Ensayos de liberación de la muestra MC2……………..92

Anexo J: Guía de observación, Ensayos de liberación de la muestra MC4………….....94

xiv

TÍTULO: Preparación y caracterización de micropartículas cargadas de sulfato ferroso

heptahidratado mediante el método combinado de emulsificación/ gelificación iónica

externa.

Autor: Andrade Almache Katherine Estefanía

Tutor: PhD Pablo Mauricio Bonilla

RESUMEN

La finalidad del presente trabajo fue preparar micropartículas cargadas de sulfato ferroso

heptahidratado, una sal de hierro usada con frecuencia en la fortificación de alimentos y

cuyo uso es limitado dada su reactividad y sabor. La preparación de micropartículas

favorece el uso de compuestos hierro en distintas matrices alimenticias sin que estas sean

percibidas sensorialmente, el objetivo fue crear un vehículo diferente a los liposomas que

permita encapsular hierro y cuyo tamaño sea inferior a los 100 µm, esto a través de un

método que no requiera condiciones extremas y use reactivos de grado alimenticio. Para

lograr este objetivo se hizo uso de la combinación de dos técnicas, primero la preparación

de una emulsión de tipo w/o que fue la base para la obtención de partículas de tamaño

micrométrico y luego la desestabilización de la misma mediante la adición de una

solución de CaCl2 0.5 M, lo que permitió la gelificación del alginato con la consecuente

formación de partículas.

Las partículas se caracterizaron mediante espectrofotometría uv-vis para determinar el

contenido de hierro que se logra encapsular mediante este método, adicionalmente se

analizaron los tamaños de partícula y el perfil de difusión para dos formulaciones que se

adecuaban a las características necesarias para ser usados en alimentos. Las partículas

obtenidas presentaron tamaños menores a los 45 µm y un contenido de hierro máximo de

5779 ppm lo que constituye aproximadamente el 35 % del valor diario recomendado por

la Norma INEN 1334-2, estos resultados hacen que las partículas sean de gran interés en

la industria alimentos, pues el uso de esta tecnología puede facilitar la preparación de

productos de calidad nutricional mejorada.

Palabras Claves: SULFATO FERROSO, ALGINATO, GELIFICACIÓN IÓNICA,

EMULSIÓN w/o, MICROPARTÍCULAS

xv

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF FERROUS SULPHATE

CHARGED MICROPARTICLES USING THE COMBINED EMULSIFICATION

/ EXTERNAL IONIC GELIFICATION METHOD

Author: Andrade Almache Katherine Estefanía

Tutor: PhD Pablo Mauricio Bonilla

ABSTRACT

The purpose of the present work was to prepare microparticles loaded with ferrous sulfate

heptahydrate, an iron salt frequently used in food fortification and whose use is limited

given its reactivity and taste. The preparation of microparticles favors the use of iron

compounds in different dietary matrices without these being sensoryly perceived, the

objective was to create a vehicle different from liposomes that allows to encapsulate iron

and whose size is less than 100 μm, this through a method that does not require extreme

conditions and use food grade reagents. To achieve this objective, the combination of two

techniques was used, first the preparation of a w/o type emulsion that was the basis for

obtaining micrometric size particles and then destabilizing it by adding a solution of

CaCl2 0.5 M, which allowed the gelation of the alginate with the consequent formation

of particles.

The particles were characterized by uv-vis spectrophotometry to determine the content of

iron that is encapsulated by this method, additionally analyzed the particle sizes and the

diffusion profile for two formulations that were adapted to the characteristics needed to

be used in food. The particles obtained had smaller sizes at 45 µm and a maximum iron

content of 5779 ppm which constitutes approximately 35% of the daily value

recommended by the INEN 1334-2 Standard, these results make the particles of great

interest in the food industry , because the use of this technology can facilitate the

preparation of products of improved nutritional quality.

Key words: FERROUS SULFATE, ALGINATE, IONIC GELIFICATION, w/o

EMULSION, MICROPARTICLES

1

Introducción

El hierro es un micronutriente esencial en el organismo, forma parte de la proteína

hemoglobina que transporta oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos, también se

encuentra en enzimas necesarias para el correcto funcionamiento del organismo. Su

deficiencia provoca anemia ferropénica, condición que si no es tratada en los primeros 1000

días de existencia deja secuelas irreparables para toda la vida como son, retraso en el

desarrollo psicomotriz, sistema inmunológico deficiente y baja productividad.

Para aumentar el consumo de este mineral en las poblaciones vulnerables, la OMS ha

recomendado fortificar alimentos de alto consumo con compuestos de hierro como sulfato,

fumarato, hierro electrolítico o bisglinato ferroso. De las sales nombradas el sulfato ferroso

es la opción más barata, de fácil adquisición y más hidrosoluble, esta se disuelve de manera

instantánea en el estómago aun cuando el individuo presenta baja concentración de ácido

gástrico como es el caso de los niños pequeños, además se usa para la fortificación de harina

de trigo, maíz y maíz nixtamalizada junto con vitaminas B1 y B2, ácido fólico y niacina.

(OPS, 2002)

A pesar de que el sulfato ferroso constituye una opción económica para la fortificación,

este compuesto presenta ciertos inconvenientes en su uso ya que es muy sensible a la

oxidación, presenta características sensoriales desagradables, modifica las características de

los alimentos fortificados y presenta un tiempo de vida muy corto. Por esta razón micro

encapsular el sulfato ferroso es una buena opción para aumentar su campo aplicación en

alimentos. (OPS, 2002)

La microencapsulación es una técnica que permite proteger un principio activo o

ingrediente de los alimentos mediante el revestimiento con una cápsula de un biopolímero,

derivados de la celulosa, almidones o aceites hidrogenados. Este procedimiento le da nuevas

características al ingrediente, como una menor reactividad, mejor manejo, disminución de la

oxidación, además permite evitar cualidades sensoriales desagradables.

Esta investigación se planteó como problema preparar microcápsulas de sulfato ferroso

heptahidratado de grado alimenticio usando como material de revestimiento alginato de

sodio, un polímero biodegradable de bajo costo y no tóxico, que mediante el proceso de

gelificación adecuado permitió la encapsulación del sulfato ferroso en una matriz que

asegura su liberación en el tracto digestivo. Se usó este material debido a la facilidad de la

técnica ya que los métodos que permiten la encapsulación de sulfato ferroso con aceites

hidrogenados como revestimiento son costosas, usan solventes tóxicos y están patentadas,

además los liposomas modifican las características sensoriales de los alimentos al promover

2

su oxidación, usando este método se pretendió darle nuevas características a esta sal de

hierro, neutralizando su sabor y aumentando su aplicabilidad en los alimentos.

Para preparar microcápsulas de sulfato ferroso se han hecho algunas investigaciones, una

de ellas es la realizada por (Gupta, Chawla, & Arora, 2014) señala la factibilidad de

desarrollar microcápsulas de sulfato ferroso con una combinación de materiales de

revestimiento como son goma arábiga, malto dextrina y almidón. Otra investigación

desarrollada por (Al-Gawhari, 2016) obtuvo partículas de sulfato ferroso encapsulado

mediante diferentes técnicas, coacervación compleja, gelificación iónica externa y

evaporación del solvente concluyendo que la gelificación iónica y evaporación del solvente

logran las mejores eficiencias de encapsulación, sin embargo en esta investigación se

obtuvieron partículas de tamaño milimétrico lo cual dificulta su uso en alimentos pues son

percibidas sensorialmente y debido a su tamaño podrían ser masticadas liberando el hierro

cuyo sabor metálico es desagradable.

En base a las investigaciones mencionadas se propuso el desarrollo de micropartículas

cargadas de sulfato ferroso mediante una técnica combinada de emulsión/gelificación iónica

externa haciendo uso de alginato de sodio como material de encapsulación. Esta técnica

requirió de la formación de una emulsión de tipo w/o donde el material a encapsular se

encontró junto con el alginato y un antioxidante en la fase dispersa, luego mediante

intercambio catiónico con una sal de calcio se produjo la reticulación del alginato y la

formación de las micropartículas. El antioxidante elegido fue ácido ascórbico basado en un

estudio realizado por (Zang, y otros, 2016) en el que se optimizó la cantidad de este ácido

para evitar el 99.37% de la oxidación.

En ensayos preliminares se establecieron diferentes parámetros como el aceite usado

en la fase dispersante, se eligió un aceite de girasol debido a la viabilidad en la formación de

la emulsión w/o. Se evaluó el uso de aceite mineral, sin embargo este no se eliminó

fácilmente de las micropartículas durante los lavados e incidía en su aglomeración, todo

esto sumado a que no produjo partículas de tamaño y morfología adecuada. Otros parámetros

previamente establecidos fueron la relación fase acuosa/oleosa, los emulsificantes usados y

en que porcentajes de mezcla, las revoluciones por minuto de la agitación, el volumen de

solución de cloruro de calcio usado para la reticulación del alginato, el tiempo de maduración

de las partículas en la solución de calcio y el tiempo de secado de las mismas.

Las variables estudiadas fueron el porcentaje de alginato y el porcentaje de sulfato ferroso

que permitieron la formación de partículas. Una vez obtenidas se procedió a su

caracterización mediante espectrofotometría para conocer el contenido de hierro alcanzado.

Además, se realizó una evaluación del tamaño y morfología mediante microscopía óptica,

las partículas de tamaños adecuados se evaluaron para determinar su cinética de liberación.

3

El Diseño de la investigación tiene un enfoque cuantitativo de nivel exploratorio, se hizo

uso de un diseño experimental factorial 22 que permitió conocer la influencia de los factores

y sus interacciones en la cantidad de hierro encapsulado. El tratamiento de los datos se

realizó mediante ADEVA.

4

Capítulo I

1. El Problema

1.1 Planteamiento del problema

Los micronutrientes son compuestos, vitaminas y minerales, requeridos en pequeñas

cantidades necesarios para que el cuerpo produzca enzimas, hormonas y otras sustancias

necesarias para el desarrollo. Como se indica en el Manual de Normas para suplementación

de micronutrientes del MSP: “estos compuestos son esenciales para un buen comienzo de la

vida y un crecimiento y desarrollo óptimos, en particular el hierro, vitamina A, el yodo, el

zinc y el ácido fólico”. (UNICEF, 2009)

De acuerdo a una publicación de (FAO, 2014): “América Latina está en la lista de

regiones del mundo que sufren el “hambre oculta”, por la deficiencia de micronutrientes

que evitan la anemia, la ceguera, las enfermedades inmunológicas y el retardo en el

desarrollo.” Este problema afecta a uno de cada tres niños menores de cinco años y supera

el 50% en varios países de la región (Ministerio de Salud Pública del Ecuador & Programa

Mundial de Alimentos, 2011).

El hierro es un mineral necesario para la mayoría de los organismos vivos, desde tiempos

antiguos se ha reconocido a este elemento como esencial para la vida y el desarrollo correcto

del ser humano. Este mineral interviene en numerosos procesos metabólicos, ( Abbaspour,

Hurrell , & Kelishadi , 2014) en su publicación Iron and its importance for human health

señalan: “El hierro participa en el transporte de oxígeno, la síntesis de ADN y el transporte

de electrones”. Además de acuerdo a (Suárez, Cimino , & Bonilla, 1985): “Participa en la

síntesis, degradación y almacenamiento de neurotransmisores”. En el informe presentado

por (Join Wold Health Organization, 2007) definen a la carencia de este mineral como: “un

estado en el cual existe una cantidad insuficiente de hierro para movilizar y mantener la

función fisiológica de ciertos tejidos y puede existir en ausencia de anemia, siempre que la

deficiencia no haya sido tan severa o que esta se mantenga por un tiempo prolongado”.

La carencia de Hierro es el trastorno nutricional más extendido en el mundo, se estima

que cerca de dos billones de personas presentan este déficit el cuál deriva en anemia

ferropénica cuando es grave. A nivel mundial el 10 % de los niños de países desarrollados

y 50 % en los países en vías de desarrollo tienen anemia (Ministerio de Salud Pública del

Ecuador , 2011). Las consecuencias de un déficit aunque sea leve de este mineral se

observan el desarrollo cognitivo, conductual, emocional y del sistema inmune, además del

desarrollo físico de los niños.

5

En los países latinoamericanos donde los alimentos del quintil más pobre están

compuestos básicamente de granos y cereales, no se puede esperar una ingesta adecuada de

hierro, es decir la población padece de una deficiencia nutricional de hierro pues los

requerimientos no pueden ser cubiertos con la dieta. Los grupos más vulnerables como niños

que se encuentran en la transición entre su alimentación con leche materna y la ingesta de

alimentos sufren aún más de este déficit, debido al consumo de alimentos complementarios

bajos en hierro y sin fortificación, o cuya fortificación produce cambios en las características

sensoriales de los alimentos y estos son evitados por los niños.

La problemática en el Ecuador es similar a la del resto de Latinoamérica, de acuerdo a la

Encuesta Nacional de Salud (ENSANUT-INEC-MSP, 2012) del quintil más pobre de niños

de 6 a 23 meses el 48% no consume alimentos ricos en hierro afectando su crecimiento,

desarrollo intelectual y acarreando gastos prevenibles en el sistema de salud pública, dentro

de esta población el 53,8% no consume ningún tipo de suplemento de hierro.

En la misma encuesta se determinó la situación del hierro en la población a través de

indicadores bioquímicos como la proteína C reactiva, hemoglobina, ferritina y volumen

corpuscular medio (VCM), la información se presenta para los siguientes grupos etarios:

menores de 5 años (6 a 59 meses); escolares (5 a 11 años); adolescentes (12 a 19 años);

adultos (20 a 59 años) y mujeres en edad fértil (12 a 49 años), en la Figura 1 se puede

observar la prevalencia de anemia en menores de 5 años comparando datos de 1986 y datos

de la encuesta realizada en 2012.

Fuente: ENSANUT-ECU 2012 MSP/INEC

De acuerdo a los datos obtenidos en esta encuesta nacional la prevalencia de la anemia

en niños menores de 5 años aumento de 20.8% en 1986 a 25,7% en 2012, siendo el quintil

más pobre y la etnia indígena los que presentan la mayor prevalencia con valores de 33,9 y

Figura 1. Prevalencia de anemia en menores de 5 años (Hb<11g/dL), comparación

DANS 1986 y ENSANUT 2012

6

40,5% respectivamente. Como se observa en la Figura 1 “la mayor prevalencia se observa

en los niños de 6 a 11 meses (63.9%). A partir del año de vida la prevalencia disminuye

progresivamente hasta llegar al 4.7% en el grupo de 48 a 59 meses”. En la Figura 2 se

observa la severidad con la que la anemia afecta los niños preescolares. (ENSANUT-

INEC-MSP, 2012)

Figura 2. Prevalencia de Anemia según severidad en menores de 5 años a escala nacional

Fuente: ENSANUT-ECU 2012 MSP/INEC

En el informe de ENSANUT 2012 tambien se pueden analizar las prevalencias de anemia

en los demas rangos etarios, en niños en edad escolar la prevalencia nacional es de 3,5%, en

los adolescentes hay una diferencia marcada entre mujeres y hombres, siendo las primeras

quienes presentan mayor prevalencia con 10,6% frente a 4% que presentan los varones. En

adultos de 20 a 59 años la prevalencia también es mayor en mujeres con un 16,9% mientras

que la anemia en los varones se presenta en un 2,2%.

De acuerdo a la Figura 1 se observa que la prevalencia total de anemia en niños

preescolares aumento en nuestro país en 4.9% en relación con 1986, un dato relevante es que

la anemia severa se presenta solo en el rango de edad de 6 a 11 meses, además de acuerdo a

la clasificación de la OMS para anemia según su significancia en salud pública, la carencia

de este mineral representa en efecto un problema de salud pública moderado para los niños

preescolares, mientras que para el los demas grupos etarios se clasifica como un problema

leve, sin embargo estos datos son preocupantes.

Las propuestas por parte de la OMS para combatir la deficiencia de hierro son variadas,

la suplementación de fármacos, diversificar la dieta, y el enriquecimiento de los alimentos,

estas actividades se consideran por el Panel del Consenso de Copenhague como una

maniobra exitosa en costo- beneficio.

De acuerdo a la información de ENSANUT-ECU 2012 previamente analizada el mayor

problema se concentra en los niños menores de un año, las causas de esta deficiencia pueden

7

ser variadas como la mala alimentación de la madre antes y durante el embarazo, una

inadecuada ingesta alimentaria, una baja biodisponibilidad por la forma de preparación de

los alimentos, por la presencia de inhibidores o por interacciones con otros micronutrientes,

también puede ser causada por infecciones asociadas. (Ministerio de Salud Pública del

Ecuador , 2011)

En muchas ocasiones los alimentos si presentan cantidades adecuadas de hierro pero

existen interacciones con la matriz alimenticia, haciendo que consumidor evite la ingesta de

productos que hayan sido fortificados, ya que se producen cambios sensoriales inadmisibles

en el producto terminado o alimentos cocinados, además que la absorción a nivel intestinal

puede verse disminuida debido a la oxidación del mineral o a la inhibición. Para evitar estos

inconvenientes se han desarrollado diversas propuestas para fortificar los alimentos, entre

las nuevas tendencias están el uso de modificaciones genéticas en los vegetales para producir

alimentos biofortificados y la protección de las sales ferrosas a través de mejoras

tecnológicas como la micro encapsulación para evitar su interacción con los alimentos y

mejorar su biodisponibilidad.

Los compuestos de hierro para la fortificación de alimentos son de dos tipos: los

compuestos de hierro inorgánico y los compuestos de hierro protegido. Los compuestos

inorgánicos se clasifican de acuerdo a su solubilidad, entre los más solubles en agua tenemos

al sulfato ferroso, mientras que con baja solubilidad en agua y alta en soluciones ácidas se

encuentra el fumarato ferroso, como ejemplo de insolubles en agua y baja solubilidad en

soluciones ácidas se pueden nombrar al hierro elemental, el pirofosfato férrico y el orto

fosfato férrico. Los compuestos protegidos son de dos tipos: quelados y encapsulados. (OPS,

2002)

El sulfato ferroso es un compuesto de hierro inorgánico soluble en agua, presenta

solubilidad instantánea en el estómago y su absorción varía entre 1%-50% de acuerdo al

estado nutricional de hierro en la persona, la presencia de promotores e inhibidores de

absorción y el contenido de hierro de la comida (OPS, 2002). Este mineral se usa

principalmente en la fortificación de harina de pan, que se almacena por menos de tres a

cuatro meses. Su uso promueve cambios en las características sensoriales de los alimentos,

oxidación de las grasas insaturadas y del mismo hierro.

Los compuestos encapsulados de sulfato y fumarato ferroso se comercializan en

microcápsulas de aceites hidrogenados, este tipo de tecnología es aún poco conocida en el

Ecuador y el producto se importa desde países como Canadá o la India. De acuerdo a (OPS,

2002): “Las sales de hierro están cubiertas con capas de aceite hidrogenado, etilcelulosa o

maltodextrina, las cuales impiden que los átomos de hierro entren en contacto con otras

sustancias en la matriz alimentaria”. La mayoría de materiales de recubrimiento de las

microesferas y microcápsulas son liposomas, estos son propensos a ser oxidados,

8

provocando no sólo cambios sensoriales en los alimentos y la pérdida del efecto del hierro,

sino también daño de células, órganos y tejidos. (Zang, y otros, 2016)

El revestimiento que se usa para el sulfato ferroso limita su uso ya que no se puede

combinar con alimentos líquidos pues se forman dos fases y hay la posibilidad de que las

microcápsulas se queden en el recipiente, además no pueden ser consumidas con alimentos

calientes pues se pierde la estabilidad. El limite dentro del cual el alimento es consumido

puede ser máximo de media hora pues también las micro cápsulas pierden estabilidad y

pueden modificar los sabores y colores de los alimentos.

Los costos de los procesos de encapsulación aumentan conforme los tamaños de partícula

y la carga de principio activo disminuyen, asimismo se toma en cuenta la capacidad de

producción por hora, los costos más elevados los tiene la producción de nanocapsulas

seguidos por la preparación de liposomas. Estos últimos aún tienen que superar varias

barreras para su plena comercialización, de acuerdo a (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel,

2014): “Si bien los liposomas presentan múltiples aplicaciones tanto en la industria

farmacéutica como en la alimenticia, su uso se ve detenido debido a una amplia gama de

complicaciones como la falta de estabilidad y la degradación química debido a la hidrólisis,

oxidación y agregación”.

Al ser la anemia por deficiencia de hierro un problema de salud pública que afecta en

gran parte a los niños menores de un año que se encuentran en el periodo de transición entre

la lactancia y la alimentación complementaria, se deben desarrollar alternativas innovadoras

que permitan la fortificación casera de los alimentos consumidos por este grupo para cubrir

el consumo sugerido por la OMS, además del uso de materiales y procedimientos de bajo

costo que aseguren la biodisponibilidad de este mineral y que sean compatibles con las

matrices alimenticias correctas. El no atender estas necesidades puede desencadenar en un

retraso del crecimiento y del desarrollo motriz, además de una menor resistencia a las

enfermedades. Los efectos del bajo consumo de hierro durante los primeros años de vida son

irreversibles y el bajo consumo de alimentos fortificados así como la falta de diversidad en

el mercado incrementa esta problemática.

9

1.2 Formulación del problema

El método combinado de emulsión/gelificación iónica puede permitir la preparación de

partículas micrométricas cargadas de sulfato ferroso heptahidratado haciendo uso de

alginato de sodio como material encapsulante.

1.3 Preguntas de investigación

¿Cuál es el contenido de alginato de sodio que puede tener una solución para

ser usada como fase acuosa?

¿Qué contenido de sulfato ferroso heptahidratado y ácido ascórbico se puede

disolver en una solución de alginato?

¿Qué tensoactivos se pueden usar para formular la emulsión?

¿Qué porcentaje de fase acuosa y oleosa permiten obtener una emulsión w/o?

¿Qué porcentaje de cloruro de calcio permite la gelificación de alginato de

sodio

¿Es factible usar alginato como material para encapsular sulfato ferroso?

¿Qué características debe tener el producto obtenido para ser usado en la

fortificación de alimentos?

¿Qué porcentaje de la dosis diaria sugerida para cada grupo etario se puede

cubrir con la preparación de estas microcápsulas?

¿Cuál es el mejor tratamiento para la obtención de microcápsulas de sulfato

ferroso?

1.4 Objetivos de la investigación

1.4.1. Objetivo general.

Preparar y caracterizar micropartículas cargadas de Sulfato Ferroso heptahidratado usando

la técnica combinada de emulsión/gelificación iónica externa.

1.4.2. Objetivos específicos.

Determinar mediante preensayos las formulaciones que permiten obtener una

emulsión w/o para ser usada como base en la preparación de micropartículas.

Establecer el porcentaje de agente gelificante necesario para la formación de las

micropartículas.

Definir si las formulaciones analizadas permiten la formación de partículas.

Analizar el contenido de hierro que se logra con este método de encapsulación.

Caracterizar las micropartículas obtenidas mediante técnicas instrumentales.

Reconocer cuál es el mejor tratamiento para la obtención de microcápsulas de hierro.

10

1.5 Justificación e importancia

En la nueva agenda 2030 de las Naciones Unidas se han propuesto 17 objetivos con el fin

de promover el desarrollo sostenible en los países de América Latina y el Caribe. El objetivo

numero dos (Naciones Unidas, 2016) es: “poner fin al hambre, lograr la seguridad

alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible”. Este objetivo

tiene entre sus metas la erradicación de todas las formas de malnutrición, alcanzar las metas

convenidas sobre el retraso del crecimiento, emaciación y sobrepeso, siendo su fecha límite

el año 2025. Para cumplir con estos acuerdos existe la necesidad de crear diversas estrategias

que combatan la malnutrición.

Las estrategias deben ser innovadoras, que aseguren la correcta ingesta de nutrientes en la

población más pobre y grupos vulnerables. En el caso específico de este proyecto de

investigación se propone una alternativa a los liposomas que ya se consumen en el país para

cubrir la ingesta diaria de hierro, como ya se mencionó estos aún carecen de las

características necesarias para que puedan ser considerados una buena opción como fuente

de hierro. Estas partículas tienen baja estabilidad y no son compatibles con muchas matrices

alimenticias debido a que están recubiertas por aceites hidrogenados y su tendencia a la

oxidación modifica las características sensoriales de los alimentos, los mismos que deben

ser consumidos por niños menores a un año y cuyas papilas gustativas son más sensibles

haciendo que estos eviten los alimentos cuando se les ha agregado estas partículas.

Los métodos de obtención de los liposomas se encuentran entre los más costosos y esto

no los hace aptos para ser usados en industria de alimentos. Este proyecto trata de

promoverse como una alternativa al uso de liposomas, al seleccionar como material de

recubrimiento un polímero de celulosa y una técnica menos costosa de preparación. El

polímero no es susceptible a la oxidación y permitirá obtener un sabor neutro que no

modifique en sí mismo las características del alimento que se va a fortificar. Además debido

a las características de las partículas obtenidas se asegura la liberación del principio activo

seleccionado a nivel gástrico.

El sulfato ferroso es un compuesto que se encuentra dentro de los que son altamente

solubles en agua, su solubilidad es instantánea en el estómago y se usa como un referente de

biodisponibilidad, es un compuesto que presenta un bajo costo en referencia a los otros que

se pueden utilizar. Además, se puede usar para mejorar la ingesta de hierro en personas con

una concentración ácida gástrica menor como los niños, ya que no requiere de condiciones

ácidas para disolverse lo que si ocurre con el fumarato ferroso.

11

La principal característica que limita su uso en la fortificación es su alta reactividad en la

matriz alimenticia, esto provoca cualidades sensoriales indeseables debido a la oxidación de

los ácidos grasos insaturados y al propio sabor del hierro, además se pierde su valor

nutricional pues este tiende a oxidarse, en este estado se reduce su absorción a nivel

intestinal. Deben realizarse estudios que permitan su uso en la fortificación de alimentos de

consumo diario, es decir que disminuyan la reactividad de este compuesto y su influencia en

los cambios sensoriales, siendo esta investigación una alternativa para combatir las

limitaciones del uso de este compuesto.

La tecnología que se va a utilizar es muy poco conocida en la industria de alimentos de

nuestro país, precisamente por este motivo requiere ser estudiada, para abrir camino a nuevas

investigaciones que amplíen el uso de sulfato ferroso en alimentos para su fortificación. Esta

técnica evita los malos sabores y degradación de color que sufren los alimentos al

fortificarlos directamente con sulfato ferroso. Se pretende desarrollar microcápsulas que

cubran como mínimo el 30% del Valor Diario Requerido de hierro todo esto en un material

no toxico y degradable en el tracto digestivo.

La preparación de estas microcápsulas abre un camino para varias investigaciones

adicionales como su comportamiento en diversas matrices alimenticias, el mejoramiento de

sus características a través de la combinación de varios biopolímeros o los estudios de su

comportamiento frente al procesamiento de alimentos. Es primordial tener este tipo de

tecnología en el país pues la microencapsulación se está usando y estudiando alrededor del

mundo no solo para encapsular micronutrientes sino también aceites esenciales, aromas y

sabores, lo que permite tener alimentos de calidad nutricional superior y no necesariamente

a costes elevados.

Finalmente, este proyecto de investigación está enfocado en aportar una herramienta para

combatir un problema social como es la deficiencia de un micronutriente tan fundamental,

cuya carencia afecta a los sectores más vulnerables de la sociedad y que tan poco avance ha

tenido a lo largo del tiempo.

12

Capítulo II

2. Marco Teórico

2.1 Antecedentes de la investigación

Diversos métodos han sido usados para la fortificación de alimentos, uno de los más

novedosos es el desarrollo de microcápsulas para proteger a los nutrientes del medio externo,

ocultar sabores y olores indeseables, evitar la oxidación, favorecer la liberación controlada

entre otros usos. A continuación, se detallan varios estudios donde se usó como principio

activo sulfato ferroso:

Microencapsulación de hierro con una mezcla de goma arábica, maltrodextrina y

almidón modificado, usando el método de evaporación de solvente para la fortificación

de leche, Gupta, Chawla, & Arora, India.

La obtención de microcápsulas de hierro se puede realizar a través de distintos métodos,

(Gupta, Chawla, & Arora, 2014) señalan que es factible el uso de mezclas de diversos

compuestos para el revestimiento de las microcápsulas. En esta investigación se usó una

mezcla de goma arábica, maltodextrina y almidón modificado en proporción 4:1:1 como

pared de revestimiento, el hierro, como sulfato ferroso más ácido cítrico 15:1, fue

microencapsulado usando la técnica de evaporación de solvente en la que se usó como medio

deshidratante alcohol absoluto en relación 10: 1 con la mezcla.

Los resultados indican que se pueden preparar microcápsulas de hierro estables con una

mezcla de revestimientos, produciendo una eficiencia de hasta el 91,58 %. Las características

morfológicas revelan estructuras esféricas y uniformes, además el promedio de tamaño fue

de 15,54 um. El análisis sensorial se realizó con leche fortificada con micro cápsulas,

fortificada con la sal de hierro y una muestra de control no fortificada. Se determinó que las

características sensoriales de la leche fortificada con microcápsulas si tiene diferencia

significativa con la leche fortificada con sulfato ferroso.

Preparación de microcápsulas de sulfato ferroso como una forma de liberación

controlada, Al-Gawhari, F., University of Baghdad, Baghdad, Iraq.

Esta investigación tuvo como objetivo optimizar los diferentes métodos usados para

preparar microcápsulas de sulfato ferroso en ella se estudiaron tres técnicas de

encapsulación.

La primera técnica fue coacervación compleja, se usaron como agentes de coacervación una

mezcla en varias proporciones de goma arábiga y gelatina, mientras que el núcleo estaba

formado por sulfato ferroso, las proporciones de pared núcleo variaron de la siguiente forma:

1:1, 1:11.1, 2:1, 2:1. La caracterización de las microcápsulas obtenidas reflejaron que “si

bien este método es sencillo, el porcentaje de encapsulación es bajo obteniéndose un

13

porcentaje máximo de 40%” (Al-Gawhari, 2016). Se concluyó que la mejor proporción

pared: núcleo para obtener este resultado fue de 2:1 y que el sulfato ferroso se pierde por su

mayor solubilidad en agua que en la fase de coacervación.

Al encapsular sulfato ferroso mediante el método de dispersión acuosa de un polímero

coloidal, se usó como material de encapsulación alginato de sodio y como sal para el

intercambio catiónico cloruro de calcio. La proporción pared: núcleo que produjo mejor

textura fue 1:1 con una concentración de 2 % m/V de cloruro de calcio, la proporción 2:1

produjo una textura muy dura mientras que en la proporción 1:2 se observaron microcápsulas

demasiado blandas, la eficiencia de encapsulación fue de 67 %, 78 % y 45 %

respectivamente.

Finalmente, el tercer método evaluado fue remoción del solvente, en la que se usó una

mezcla de etil celulosa y sulfato ferroso en etil acetato como fase orgánica, la fase acuosa

fue agua destilada. Se evaluaron diversas proporciones de pared: núcleo y varias

concentraciones de tween 80, cloruro de sodio y carboximetilcelulosa. Este método permitió

alcanzar porcentajes de eficiencia de 65 y 68%.

Fabricación de microcápsulas uniformes de alginato-agarosa cargadas de Sulfato

Ferroso usando un sistema de emulsión múltiple agua-aceite-agua-aceite combinado

con una técnica de emulsificación de premezcla de membrana, Zang, y otros, China.

Esta investigación permitió el desarrollo de microcápsulas de sulfato ferroso usando una

combinación de varias técnicas, una emulsión múltiple de tipo W1/O1/W2/O2, el método de

solidifación por intercambio iónico y la emulsificación de premezcla de membrana. Se

estudió la influencia del tipo de fase oleosa, emulsificante, concentraciones de agarosa y

alginato, además proporciones de la fase acuosa y oleosa en la estabilidad de la emulsión.

Para la caracterización de las microcápsulas se realizaron varios análisis como el estudio de

su morfología mediante un microscopio electrónico de barrido, el tamaño de partícula se

determinó mediante un analizador laser de partículas y el contenido de Fe2+, Fe3+, se efectúo

mediante espectrofotometría.

Los resultados reflejaron que el aumento de la densidad y viscosidad de O2 benefician la

estabilidad de la emulsión dentro de cierto rango, por lo tanto, se usó Oc (Parafina líquida de

grado alimenticio con una viscosidad de 9.954 mPa·s a 50 °C en el estado inicial,

𝜌𝑂𝐶=0.8094 g/mL), para preparar W2/O2 (Zang, y otros, 2016). Por otro lado, los resultados

demostraron que el porcentaje de emulsificante PO-5S que permite la mayor estabilidad es

6%, además se evidencio que la proporción de la fase acuosa entre W1/O1 que permite la

mayor estabilidad es 1/4 (Zang, y otros, 2016). Así mismo se determinó que la adición de

agarosa al alginato de sodio incrementa la fuerza mecánica y mejora las características de

este último.

14

En América Latina, Brasil es el pionero en este tipo de investigaciones, de acuerdo a una

entrevista realizada a (Ré, 2012) afirma: “Los proyectos en esta área abren paso inclusive a

la exportación, la microencapsulación es poco conocida en Brasil, las técnicas existentes son

de dominio del sector privado”. Una investigación realizada en el Laboratorio de Tecnología

de Partículas de la Universidad de Sao Paulo obtuvo un producto con el 13% de

biodisponibilidad, las microcápsulas se formularon con sulfato ferroso y una solución acuosa

de carboximetilcelulosa sódica, un derivado de la celulosa (Ré, 2012).

En el Ecuador se han realizado varias investigaciones en el campo de la

microencapsulación, en el área de alimentos y se ha logrado conseguir microcápsulas de

aceites como el sacha inchi, aceite de aguacate y otras sustancias como el látex de papaya,

estos productos fueron obtenidos por técnicas como el secado por aspersión, y evaporación

del solvente a continuación se resume la investigación realizada por (Cuaspud, 2015) quien

logró obtener microcápsulas de aceite de aguacate:

Obtención de aceite de aguacate microencapsulado mediante secado por aspersión,

Cuaspud, Mauricio, Ecuador.

En esta investigación se obtuvo una emulsión de tipo o/w, en la que la fase dispersa fue

aceite de aguacate y la dispersante una solución de goma arábiga y maltodextrina. De

acuerdo a (Cuaspud, 2015): “Las emulsiones con mayor cantidad de goma en su formulación

presentaron mayor estabilidad, menor tamaño de glóbulo graso y mayor viscosidad”. En total

se estudiaron cuatro formulaciones, las microcápsulas obtenidas se caracterizaron mediante

un análisis del tamaño de partícula, realizado con dispersión de luz láser. Adicionalmente se

realizó un análisis de humedad, humectabilidad, contenido total y superficial de aceite. El

estudio revelo que las proporciones goma arábiga/maltodextrina 1:0 y 3:2 produjeron

microcápsulas con mejores características y eficiencia de microencapsulación.

15

2.2 Fundamento teórico

2.2.1 Microencapsulación

2.2.1.1 Definición

“La microencapsulación es un proceso mediante el cual ciertas sustancias bioactivas son

retenidas dentro de una matriz o sistema pared con el propósito de protegerlos frente a

condiciones ambientales deletéreas” (González et al., 2014). Aplicado a la industria de

alimentos es un proceso mediante en cuál diversos ingredientes alimenticios pueden ser

almacenados dentro de una cápsula de tamaño microscópico para su protección o para ser

liberados de manera controlada. (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014).

2.2.1.2 Aplicaciones de la microencapsulación

Existen innumerables aplicaciones de las diferentes técnicas de microencapsulación entre

ellas se pueden destacar las de la industria farmacéutica, médica, textil y de alimentos.

También se han encontrado aplicaciones en la industria de la química de imprenta,

cosmética, agroquímica, fragancias, tintes, agentes antimicrobianos, biomédica y en la

industria plástica.

2.2.1.3 Características de los materiales usados en la encapsulación

Los criterios para seleccionar el o los materiales apropiados para recubrir un principio

activo o ingrediente alimenticio generalmente son (Shekkar, Madhu, Pradeep, & Banjii,

2010):

Buenas propiedades reológicas a altas concentraciones y fácil manejo.

Habilidad de dispersarse o emulsificarse con el material a encapsular y mantener la

estabilidad de la misma.

No interaccionar con el material a encapsular durante el proceso de encapsulación

seleccionado, así como en el tiempo de almacenamiento.

Capacidad para cubrir y mantener dentro de su estructura al material encapsulado.

Ser soluble en medio acuoso, disolventes o poder fundir la cubierta con la

temperatura.

Capacidad de proteger al máximo el material encapsulado de la acción de factores

externos (oxígeno, temperatura, humedad, luz, entre otros).

Capacidad de liberar completamente los disolventes u otros materiales utilizados

durante el proceso de microencapsulación, ya sea en el secado o por condiciones de

de solvatación.

Controlar la liberación del material encapsulado en condiciones específicas.

La cubierta puede enmascarar al sabor del incipiente encapsulado.

16

2.2.1.4 Microencapsulación en la industria de alimentos

La microencapsulación es un proceso o método mediante el cual un ingrediente de la

formulación de un alimento puede estar protegido por una pared o revestimiento que lo

protege del ambiente o controla su liberación, es decir permite encerrar pequeñas partículas

de un líquido o gas dentro de una matriz o recubrimiento (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel,

2014).

La microencapsulación es una tecnología que evita la degradación de un ingrediente a través

de la protección contra factores externos como la luz, agua, oxígeno y calor. Permite el fácil

manejo se compuestos líquido, gaseosos o de alta volatilidad. Además, permite el control de

la liberación de los ingredientes alimenticios.

2.2.1.5 Tipos de microcápsulas

De acuerdo a su morfología y método usado para su producción se puede hablar de dos

categorías, microcápsulas y micro esferas. Las microcápsulas presentan una morfología

núcleo- pared bien definida y generalmente son obtenidas a través de métodos químicos,

mientras que las micro esferas no poseen una morfología definida y son obtenidas mediante

métodos mecánicos como atomización o extrusión, se podía decir que el principio activo en

el caso de las micro esferas está distribuido en la matriz en forma de gotas como se observa

en el siguiente gráfico (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014):

Fuente: (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014)

La figura 3 ejemplifica los distintos tipos de microcápsulas que se pueden obtener de

acuerdo al método usado, los dos tipos de partículas deben estar libres de grietas, defectos o

curvaturas muy pronunciadas con el fin de aumentar la estabilidad de las mismas.

Figura 3. Tipos de Microcápsulas (A, B, C) y microesferas (D, E)

17

2.2.1.6 Materiales usados en microencapsulación

Al desarrollar microcápsulas en la industria de alimentos existen límites para el uso de

los diferentes compuestos, esto se basa en la seguridad de los mismos para usarlos en

productos alimenticios. La mayoría de los materiales usados en este sector son biomoléculas.

Las caseínas, gelatina y gluten son los ejemplos más comunes de materiales proteicos usados

en la encapsulación. Entre los materiales lipídicos se encuentran los ácidos grasos, alcoholes

grasos, ceras (abeja, carnauba, candelilla), glicéridos y fosfolípidos, los de más amplia

utilización en la encapsulación con aplicaciones en alimentos y nutracéuticos son los

polisacáridos.

La formulación de una microcápsula requiere que exista incompatibilidad entre el

material de revestimiento y el núcleo de tal forma que se dé una encapsulación en la

superficie del principio activo. Usualmente los activos hidrofóbicos requieren de

revestimientos hidrofílicos para su encapsulación, mientras que los activos hidrofílicos

requieren de revestimientos hidrofóbicos (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014). En las

siguientes tablas se muestran algunos ingredientes usados:

Tabla 1. Materiales usados en el proceso de encapsulación

Material Cobertura Específica

Gomas Acacia, agar, alginato de sodio, carragenina

Carbohidratos Almidón, maltodextrinas, quitosano

dextranos, sacarosa, jarabes de maíz

Celulosas Etilcelulosa, metilcelulosa, acetilcelulosa,

nitrocelulosa, caboximetil-celulosa

Lípidos Ceras, parafinas, diglicéridos,

monoglicéridos, aceites, grasas, ácido

esteárico, trisetearina

Proteínas Gluten, caseína, albúmina

Materiales Inorgánicos Sulfato de calcio, silicatos

Fuente: (Desai & Park, 2005)

2.2.1.7 Factores que afectan la estabilidad y liberación desde las micropartículas

Tamaño, morfología y carga de las micropartículas

De acuerdo a (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014) “el tamaño de las partículas

obtenidas es uno de los parámetros de mayor interés, este se puede ajustar para controlar la

liberación de los ingredientes encapsulados”. El tamaño de las micropartículas sean estas

microcápsulas o microesferas y su eficiencia de encapsulación están interrelacionados. Para

un determinado tamaño de micropartícula una baja eficiencia de encapsulación puede ofrecer

una mejor protección que una alta, esto se debe a que el espesor de la partícula aumenta

dramáticamente conforme disminuye la carga de principio activo, conforme las partículas

disminuyen su diámetro el espesor de la pared también disminuye. Además existe una

18

relación entre el tamaño de las partículas con la misma eficiencia de encapsulación y el área

superficial total,, conforme disminuye el tamaño el área superficial aumenta, en esta

situación es difícil diseñar partículas de liberación controlada.

Figura 4. Impacto del tamaño de las micro esferas en la liberación controlada


Factores físico-químicos

En la siguiente tabla se resume como afectan los factores desde una perspectiva físico-química

de compatibilidad:

Tabla 2. Factores Físico-Químicos que afectan la estabilidad de las micropartículas

Factor Características

Peso molecular del

principio activo Dimensiones moleculares pequeñas pueden provocar que

estas moléculas se deslicen a través de los poros de las

micropartículas o las cabezas polares de los fosfolípidos en

el caso de los liposomas,

Funcionalidad y carga

superficial La carga superficial iónica en el ingrediente activo puede

jugar un papel importante en el retraso de la velocidad de

difusión por unión electro valente a los restos poliméricos

matriciales. Cambiar las propiedades iónicas a menudo

resulta en un cambio en la solubilidad del ingrediente activo

en la fase de la matriz.

19

Concentración El ingrediente activo puede difundir de áreas donde existe

gran concentración de este material hacia áreas de menor

concentración.

Si el gradiente de concentración es mayor al interior de las

partículas que el existente en la matriz alimenticia, la

velocidad de difusión aumentará produciendo una difusión

explosiva.

Solubilidad El ingrediente activo puede estar en dos estados; solubilizado

o disperso. Al estar solubilizado se espera una liberación más

rápida Cuando el principio activo se encuentra disperso se

requiere un balance entre estabilidad y velocidad de

liberación

Temperatura Es la propiedad termodinámica más crítica que influencia la

liberación del principio activo. Las micropartículas

almacenadas a temperaturas ambiente o bajo refrigeración

ofrecen mejor estabilidad que aquellas almacenadas a

temperaturas elevadas.

Factores de proceso Existen varios parámetros críticos en cada proceso de

preparación que pueden influenciar en la liberación y

estabilidad de las partículas, como ejemplo se puede

nombrar: el tiempo de agitación, contenido de sales,

potencial zeta, temperatura de refrigeración, punto del gel,

pH.


2.2.1.8 Mecanismos de difusión

Los mecanismos de difusión o de transporte de masa se han investigado durante casi 70 años,

debido a que las matrices alimenticias son complejas estos mecanismos se controlan

mediante varias características, la difusión implica varios pasos (Crank, 1975):

Humedecimiento de la superficie

Hinchazón o Hidratación de la matriz o de la pared.

Desintegración o erosión de la matriz

Disolución del ingrediente activo para inducir la difusión molecular

Permeación del ingrediente activo en la matriz

Permeación del ingrediente activo a través de la matriz hacia la fase alimenticia.

Cada uno de los pasos tiene la capacidad de controlar la cantidad y velocidad de

liberación, y dependiendo de la duración de la liberación, la velocidad que controla cada

paso puede cambiar en el tiempo.

20

2.2.1.9 Principales técnicas de encapsulación

Componentes del proceso

En la figura 5 se puede observar que los componentes para una microcápsula son el núcleo

y el revestimiento o pared, en las microesféras a la pared se le conoce también como matriz.

Los componentes del proceso son formación del núcleo, formación del revestimiento, pared

o matriz y solidificación del revestimiento.

Fuente: (Oxley, 2014)

Al encapsular partículas sólidas la formación del núcleo se da en primer lugar antes de

la encapsulación, en este caso es necesario moler, fundir o granular el material del núcleo

para que pueda ser encapsulado a menos que el núcleo sea soluble en la matriz encapsulante.

Al encapsular un líquido la preparación del núcleo consiste en formular una emulsión para

formar gotas en un sistema de dos fases. Si las propiedades del núcleo así lo permiten este

debe ser fundido y procesado como un líquido. Se pueden añadir modificadores de

viscosidad o surfactantes a el líquido del núcleo para facilitar su aplicación a la matriz

encapsulante (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014).

La matriz encapsulante o material de revestimiento es generalmente aplicado como un

líquido para permitir el recubrimiento del material del núcleo. La viscosidad de la matriz

debe ser lo suficientemente baja para que esta pueda rodear al material del núcleo. Además,

la miscibilidad del núcleo y el revestimiento puede ser disminuida con el fin de prevenir la

mezcla de estas dos fases antes de la encapsulación o solidificación de la pared (Gaonkar,

Vasisht, Kare, & Sobel, 2014).

Una vez que el material del núcleo ha sido rodeado por la pared de revestimiento esta debe

solidificarse para formar la microcápsula. Los mecanismos de solidificación incluyen la

evaporación del solvente, gelificación, congelamiento o reacciones químicas.

Figura 5. Componentes de las microesferas y microcápsulas

21

Procesos

La elección del procedimiento que se usará depende del tamaño de partícula que se desee

obtener. De acuerdo a (Thies, 2003) se puede considerar como microcápsula a las partículas

con un tamaño entre 1-1000 um, las partículas con un diámetro menor a 1 um se llaman

nanopartículas, aquellas con un diámetro mayor a 1000um se consideran micro gránulos o

macrocápsulas. Algunos procesos pueden basarse en cambios físicos a través del secado,

gelificación o congelamiento y otros en cambios químicos para formar las partículas.

A continuación se describen algunas de las técnicas de mayor difusión y uso por parte de la

industria en la producción de productos encápsulados.

Atomización

Consiste en la formación de un aerosol o en la suspensión de pequeñas gotas en una fase

gaseosa. Para permitir la encapsulación la fase gaseosa generalmente consiste en aire y las

gotas en una mezcla de principio activo con material de revestimiento. En la Figura 6 se

observa el proceso donde una mezcla homogénea de núcleo y revestimiento es atomizada a

través de una boquilla, luego mediante la aplicación de calor se evapora el solvente y se

obtiene una micro esfera (Masters, 1991).


Recubrimiento en aerosol

Este procedimiento consiste en la deposición de gotas atomizadas en partículas sólidas.

Una ilustración general del proceso se muestra en la Figura 7 este consiste en la suspensión

de partículas sólidas del núcleo en aire seguido de la introducción de un aerosol conteniendo

el material de revestimiento (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014).

Figura 6. Proceso de Atomización

22


Procesos basados en emulsiones

El uso de emulsiones es una alternativa para la formación de gotas, este método permite

la formación de gotas en un sistema líquido bifásico. La primera parte de este proceso

consiste en la formación de la emulsión mediante la dispersión del principio activo o material

líquido del núcleo en un segundo líquido inmiscible que puede contener el material de

revestimiento, luego se induce la formación de la cápsula alrededor de las gotas de la fase

dispersa. Las emulsiones aceite en agua se usan comúnmente en este sistema de dos fases

(Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014). En la figura 8 se observa un esquema de este

procedimiento.

Figura 8. Proceso basado en la formación de una emulsión


2.2.2 Alginato

El ácido alginico es un polisacárido lineal que se encuentra en la pared celular de las algas

marrones, así como en algunas células bacterianas. Por razones de estabilidad se lo utiliza

como una de sus sales, siendo el alginato de sodio la más utilizada. El ácido alginico está

compuesto de dos monómeros: 𝛼-L ácido Gulurónico y 𝛽-D ácido manurónico, estos están

conectados en una cadena lineal en distintos segmentos: bloques homopoliméricos de ácido

gulurónico (G) o ácido manurónico (M) y bloques heteropoliméricos que contienen ambos.

Los bloques heteropoliméricos pueden o no estar constituidos por unidades alternadas de

Figura 7. Proceso de recubrimiento en aerosol

23

estos ácidos, de cualquier forma, contienen concentraciones casi iguales de ambos

(Brownlee, C, Wilcox, Dettmar, & Pearson, 2009)

Tanto la distribución de sus monómeros en la cadena polimérica como la carga y volumen

de los grupos carboxílicos confieren al gel formado características de flexibilidad o rigidez

dependiendo del contenido en ácido gulurónico. Si en su estructura polimérica se tiene mayor

cantidad de G-bloques, generalmente el gel es fuerte y frágil, mientras que con la presencia

de mayor proporción de M-bloques el gel formado se presenta suave y elástico (Reddy &

Reddy, 2010)

Los alginatos son usados por su capacidad de gelificación en presencia de cationes di o

trivalentes, los enlaces se dan entre los bloques de ácido gulurónico de una cadena polimérica

y otra, creando una red (Prasad & Kadowaka, 2009).

2.2.2.1 Métodos de gelificación con alginato

Tras elegir al alginato como material de recubrimiento el proceso de gelificación inicia

al poner en contacto la cadena polimérica con una fuente de iones calcio que puede ser

interna o externa. Esta unión permite un reordenamiento de la estructura en el espacio

resultando en un material sólido con características de gel.

Gelificación iónica externa

El proceso de gelificación externa, como su nombre lo dice tiene una fuente de iones

calcio externa que rodea al hidrocoloide y que se difunde hacia la solución de alginato de

pH neutro. La formación del gel se inicia en la interfase y avanza hacia el interior a medida

que la superficie se encuentra saturada de iones calcio, de manera que el ion sodio

proveniente de la sal de alginato es desplazado por el catión divalente solubilizado en agua.

Este interacciona con los G-bloques de diferentes moléculas poliméricas, enlazándolas entre

sí (Helgerud, Gaserod, & Andersen, 2010).

24

Fuente: (Helgerud et al.,2010)

Gelificación iónica interna

En este método la gelificación iónica se produce mediante la liberación interna de una sal

de calcio que debe ser insoluble o parcialmente soluble y estar dispersa en la solución de

alginato de sodio. De acuerdo a la forma en la que se libera el ion calcio se puede dar de dos

formas:

Por acidificación del medio con ácidos orgánicos: si se tiene una sal de calcio

insoluble a pH neutro pero soluble a pH ácido, “se añade un ácido orgánico que al

difundirse hasta la sal permita la acidificación del medio consiguiendo solubilizar

los iones calcio” (Helgerud et al.,2010). Como fuente de calcio se puede usar

carbonato de calcio o fosfato tricálcico, y en casos específicos el fosfato dicálcico y

el citrato tricálcico

Por adición de un agente secuestrante: si la sal de calcio es parcialmente soluble,

se puede añadir a la mezcla alginato-sal de calcio, un agente secuestrante como el

fosfato, sulfato o citrato de sodio. “Al adicionar un secuestrante este se enlaza con

el calcio libre retardando así el proceso de gelificación, el sulfato de sodio ha sido

comúnmente el más empleado debido a su bajo costo y conveniente solubilidad”

(Helgerud et al.,2010).

Figura 9. Mecanismos de Gelificación iónica

25

2.2.2.2 Métodos de microencapsulación con alginato usados en la industria de alimentos

Al usar alginato como material de protección de un principio activo los métodos que se

pueden usar en la industria de alimentos disminuyen a tres: extrusión, secado por aspersión

y emulsificación. A continuación, se hace un breve resumen de estas técnicas.

Encapsulación por extrusión

La técnica consiste en la formación de gotas de la solución de alginato que contiene el

componente a encapsular al hacer pasar dicha solución por un dispositivo extrusor de tamaño

y velocidad de goteo controlado. Estas gotas caen sobre un baño que contiene la fuente del

ión divalente, quien induce la gelificación mediante el mecanismo de gelificación externa

(Chan, Lee, Ravindra, & Poncelet, 2009). La principal limitación de esta técnica es el gran

tamaño de las microcápsulas.

Encapsulación en emulsión

Fuente: (Champagne & Fustier, 2007)

Consiste en la dispersión de un líquido en otro líquido inmiscible donde la fase dispersa

consta de la matriz que incluye el componente a encapsular. La adición de un tensioactivo

mejora la formación y estabilidad de la emulsión, así como la distribución de tamaño de las

Figura 10. Técnicas de microencapsulación mediante emulsión-

gelificación iónica

26

gotas. La preparación de microcápsulas por emulsificación puede llevarse a cabo empleando

el mecanismo de gelificación externa o interna (Helgerud et al.,2010).

Encapsulación mediante secado por atomización

Es una técnica reproducible y económica que ha sido ampliamente usada en la industria,

consiste en la preparación de una emulsión o suspensión que contenga el principio activo y

el material polimérico, el cual es pulverizado sobre un gas caliente que generalmente es aire

promoviendo así la evaporación instantánea del agua, permitiendo que el principio activo

presente quede atrapado dentro de una película de material encapsulante.

2.2.3 Emulsiones

2.2.3.1 Definición

“Una emulsión es un sistema disperso que contiene dos líquidos no miscibles. La mayoría

de emulsiones convencionales tiene partículas de diámetro variable entre 0,1 a 100 um”

(Remington, 2000). Es un sistema en el cuál un líquido se dispersa en otro en forma de

glóbulos o gotas pequeñas, se clasifican en dos tipos, emulsiones de tipo o/w en la que la

fase discontinua es oleosa y la continua acuosa y de tipo w/o en la que la fase discontinua es

acuosa y la continua es oleosa. Este sistema es termodinámicamente inestable como

resultado del aumento del área superficial lo que produce a su vez un aumento de la energía

libre de Gibbs y este es lo suficientemente grande para hacer que las gotitas formadas en el

proceso de emulsificación muestren tendencia a unirse. (Remington, 2000).

La relación del área superficial con la energía libre superficial viene dada por la siguiente

ecuación:

ΔG = γ. ΔA

Ecuación 1. Relación del incremento del área superficial y la energía libre de Gibbs

Donde

ΔG= Energía Libre de Gibbs

γ= Tensión Superficial

ΔA= Incremento del área producto de la formación de los glóbulos en el proceso de

emulsificación (Valenzuela, 2015).

27

2.2.3.2 Componentes de las emulsiones

De acuerdo a (Solans, Esquena, Azemar, & García, 2001) una emulsión presenta

principalmente los siguientes componentes:

Medio dispersante (Fase Continua): Es aquella a través de la cual se puede acceder

desde cualquier punto a otro sin abandonarla.

Glóbulos dispersos (Fase discontinua): Es aquella que para ir de un punto a otro de

esta fase hay que atravesar también la fase continua.

Agente Emulsionante: Son sustancias anfifílicas que disminuyen la tensión

superficial promoviendo la estabilidad de la emulsión.

2.2.3.3 Métodos de detección.

Prueba de Dilución: El método se basa en que una emulsión de tipo o/w puede

diluirse en agua y una emulsión w/o en aceite (Remington, 2000).

Prueba de Conductividad: Una emulsión cuya fase continua es acuosa

presentará mayor conductividad que si la fase continua es aceite.

Prueba de Solubilidad de un Colorante: Se puede comprobar el tipo de

emulsión al agregar un colorante hidrofílico o hidrófilo, si al mirar al

microscopio la fase continua se ha teñido y dependiendo de la solubilidad del

colorante se puede diferenciar entre una emulsión o/w ó w/o.

2.2.3.4 Agente emulsionante

Es un componente de la emulsión que permite disminuir el fenómeno de coalescencia

obteniéndose un sistema más estable. Para su elección de acuerdo a (Remington, 2000) se

deben tomar en cuenta las siguientes propiedades deseables:

Ser tensioactivos para reducir la tensión superficial por debajo de 10dinas/cm2.

Ser absorbidos rápidamente por las gotas dispersas, como una película condensada,

no adherente que prevendrá la coalescencia.

Impartir a las gotas un potencial eléctrico adecuado para asegurar la repulsión mutua.

Aumentar la viscosidad de la emulsión

Ser efectivos en una concentración adecuadamente baja.

Los tipos de emulsionantes se pueden clasificar de acuerdo a su mecanismo de acción o de

acuerdo a su tipo químico. En el siguiente gráfico se resume su tipología:

28

Gráfico 1. Clasificación de los agentes emulsificantes

Elaborado por: Andrade K, 2017

Fuente: (Remington, 2000)

2.2.3.5 Balance Hidrofílico-Lipofílico

Es una escala creada por Griffin, se basa en la tendencia de un agente emulsificante a

solubilizarse en agua, a medida que se hace más hidrófilo su solubilidad aumenta y favorece

la formación de una emulsión o/W, mientras que si es más hidrófobo se favorece su

solubilidad en la fase oleosa y la formación de emulsiones w/o (Remington, 2000). “La

denominada escala HBL es una escala numérica que se extiende desde 1 hasta

aproximadamente 50. Los tensioactivos más hidrófilos tienen valores HBL más altos,

superiores a 10, mientras que aquellos con valores de HBL de 1 a 10 se consideran lipófilos”

(Remington, 2000).

Tip

os

de

Agen

tes

Em

uls

ionan

te

Tipo de película formada en la interfase

Películas monomoleculares

Peliculas multimoleculares

Películas de partículas sólidas

Estructura química

Sínteticos

Aniónicos

Catiónicos

No iónicosNaturales

Sólidos Finamente dispersados

Auxiliares

29

2.2.4 Micronutrientes

2.2.4.1 Definición

Los micronutrientes son compuestos esenciales para la vida que el organismo no puede

sintetizar y se suministran en pequeñas cantidades, dentro de este grupo se encuentran las

vitaminas y los minerales que “son esenciales para un buen comienzo de la vida y un

desarrollo óptimo” (Ministerio de Salud Pública del Ecuador , 2011). Dentro de este grupo

juegan un papel muy valioso el hierro, la vitamina A, el zinc, el ácido fólico y el yodo.

2.2.4.2 Tipos

Dentro de los micronutrientes se consideran a las vitaminas y los minerales, las vitaminas

se clasifican en hidrosolubles y liposolubles, mientras que los minerales en macro-minerales

y micro minerales o minerales traza. “Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) son

moléculas hidrofóbicas cuya absorción y deficiencia requiere de la absorción normal de

grasa” (Murray, y otros, 2006). Las vitaminas hidrosolubles son aquellas que se solubilizan

en agua e incluyen a las vitaminas B y C, su consumo debe ser diario debido a su perdida en

la orina.

Los minerales están ampliamente distribuidos en los alimentos y en el organismo se

encuentran en forma ionizada, (FAO, 2015) indica que: “Los macro-minerales presentes en

el organismo son el calcio, potasio, hierro, sodio y magnesio, mientras que entre los micro

minerales se encuentran el cobre, zinc, cobalto, cromo y flúor”.

2.2.5 Hierro

La (Real Academia Española, 2017) define al hierro como: “elemento químico metálico,

de número atómico 26, de color negro lustroso o gris, azulado, dúctil, maleable, muy tenaz,

abundante en la corteza terrestre, que entra en la composición de sustancias importantes en

los seres vivos y es el metal más empleado en la industria”.

Biológicamente es un mineral esencial para cada organismo vivo, a pesar de su

abundancia geológica es un factor de crecimiento limitado en el ambiente. Esta aparente

paradoja se debe a que en contacto con oxígeno el hierro forma óxidos los mismos que son

altamente insolubles, y por esta razón no está disponible para su uso por parte de los

organismos.

30

2.2.5.1 Bioquímica y fisiología

En respuesta a la alta insolubilidad de los óxidos de hierro que se encuentran en la

naturaleza existen varios mecanismos celulares para que este pueda ser aprovechado, por

ejemplo los mecanismos para reducir la forma insoluble de hierro férrico (Fe3+) a su forma

ferrosa soluble (Fe2+), los sideroforos secretados por microorganismos para captar hierro en

complejos altamente específico como se produce en las levaduras (Guerinot, 1994). Muchos

de los mecanismos encontrados en microorganismo tienen su análogo en organismos

superiores, incluidos los humanos.

En el cuerpo humano el hierro se encuentra formando complejos unido a proteínas

(hemoproteinas) como hemo compuestos (hemoglobina y mioglobina), hemo enzimas y

como compuestos no hemo (enzimas de hierro flavina, ferritina y transferrina) (McDowell,

2003). El cuerpo requiere de hierro para la síntesis de proteínas transportadores de oxígeno,

en particular hemoglobina y mioglobina, para la formación de enzimas hemo y otras

enzimas que contienen hierro que permiten el transporte de electrones y los mecanismos de

oxidación- reducción (Hurrel, 1997).

Casi dos tercios del hierro corporal se encuentra en la hemoglobina presente en eritrocitos

circulantes, el 25% está contenido en un almacén de hierro movilizable, y el 15% restante

está unido a la mioglobina en el tejido muscular y en una variedad de enzimas involucradas

en el metabolismo oxidativo y muchas otras funciones de la célula. El hierro es reciclado por

el organismo evitando así las pérdidas, en la siguiente figura se puede observar el ciclo del

hierro en el organismo.

Figura 11 Ciclo del hierro en el organismo

Fuente: ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014)

31

El hierro es enlazado y transportado por la enzima transferrina, luego es almacenado

en moléculas de ferritina. Una vez que el hierro es absorbido no existe un mecanismo

fisiológico para la excreción del exceso de hierro más que la pérdida de sangre, el embarazo,

y la menstruación. El hierro es transportado a los tejidos a través de la transferrina circulante,

la unión de la transferrina cargada de hierro al receptor de transferrina de la superficie celular

TfR1 da como resultado endocitosis y la captación del metal. Una vez en el interior es

transportado a las mitocondrias para la síntesis de grupos hemo o de hierro-azufre, que son

parte integral de varias metaloproteínas, el exceso de hierro se almacena y desintoxica en

ferritina citosólica ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014).

2.2.5.2 Metabolismo

Absorción

La cantidad de hierro absorbido de la cantidad ingerida es generalmente bajo, se

encuentra en un rango entre el 5% al 35% dependiendo de factores alimenticios, estado del

hierro y estado nutricional del hierro en el individuo. La absorción de hierro ocurre a través

de los enterocitos por el transportador divalente de metales, esto tiene lugar

predominantemente en el duodeno y el yeyuno superior, luego se transfiere a través de la

mucosa duodenal a la sangre, donde es transportado por transferrina a las células o a la

médula ósea para la eritropoyesis.

Existe un mecanismo de retroalimentación que mejora absorción de hierro en personas

que presentan deficiencia de este mineral. A diferencia de las personas con exceso de hierro

quienes disminuyen su absorción a través de la hepcidina. Ahora se acepta generalmente que

la absorción de hierro es controlado por ferroportina que permite o no permite hierro desde

la célula de la mucosa al plasma ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014).

El estado físico del hierro que ingresa al duodeno en gran medida influye en su absorción.

A pH fisiológico, hierro ferroso (Fe + 2) se oxida rápidamente a la forma férrica insoluble

(Fe + 3). El ácido gástrico reduce el pH en el duodeno proximal reduciendo Fe + 3 en la luz

intestinal por reductasas férricas, lo que permite el transporte posterior de Fe + 2 a través de

la membrana apical de enterocitos. Esto mejora la solubilidad y absorción de hierro férrico.

Cuando la producción de ácido gástrico es disminuida (por ejemplo, por inhibidores de la

bomba de ácido como el medicamento, Prilosec), la absorción de hierro se reduce

sustancialmente ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014).

El hierro hemo dietético también se puede transportar a través de la membrana apical por

un mecanismo aún desconocido y posteriormente metabolizado en los enterocitos por la

hemo oxigenasa 1 para liberar (Fe + 2). Este proceso es más eficiente que la absorción de

32

hierro inorgánico y es independiente de pH duodenal. Por lo tanto, no está influenciado por

inhibidores tales como el fitato y polifenoles. En consecuencia, las carnes rojas con alto

contenido de hemoglobina son excelentes fuentes de hierro (Wang & Pantopoulos, 2011).

Regulación de la homeostasis del hierro

Dado que se requiere hierro para una gran variedad de funciones celulares, un equilibrio

constante entre la absorción de hierro, el transporte, el almacenamiento y la utilización son

necesarios para mantener la homeostasis de hierro. Ya que el cuerpo carece de un

mecanismo para la excreción de hierro, el balance de este mineral se controla desde la

absorción. La hepcidina es una hormona peptídica secretada por el hígado que juega un papel

central en la regulación de la homeostasis del hierro, actúa mediante su unión a la

ferroportina e induce su degradación. Esta pérdida de ferroportina en la superficie de las

células evita el paso del hierro hacia el plasma. La disminución de la entrada de hierro hacia

el plasma resulta en una baja saturación de la transferrina y menos hierro se entrega a los

eritroblastos ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014).

Almacenamiento

La concentración de ferritina junto con la de hemosiderina refleja las reservas de hierro

corporal. Estas proteínas almacenan hierro en una forma insoluble y están presentes

principalmente en el hígado, bazo y médula. La mayoría del hierro está ligado a la proteína

ferritina altamente estable. La hemosiderina es un complejo de almacenamiento de hierro

que lo libera con menor facilidad para las necesidades del cuerpo. En condiciones normales,

las concentraciones séricas de ferritina se correlacionan bien con las reservas totales de

hierro del organismo. Por lo tanto, la prueba de laboratorio de ferritina sérica es la más

conveniente para estimar las reservas de hierro (Hunt, 2001).

Excreción

Además de las pérdidas de hierro debido a la menstruación, otras hemorragias o

embarazo, el hierro está muy conservado y no se pierde fácilmente del cuerpo. Hay alguna

pérdida obligatoria de hierro del cuerpo que resulta de la exfoliación fisiológica de las células

de las superficies epiteliales, incluida la piel, el tracto genitourinario y tracto

gastrointestinal. Sin embargo, se estima que estas pérdidas son muy limitadas (≈1 mg / día)

(Hunt, 2001). Las pérdidas de hierro por hemorragias sustanciales y la sangre menstrual

excesiva son la causa más común de la deficiencia de hierro en las mujeres.

33

2.2.5.3 Biodisponibilidad

La biodisponibilidad se refiere a la cantidad de hierro que se absorbe de los alimentos

para ser utilizado en las funciones y los procesos metabólicos normales, y es afectada tanto

por factores alimentarios como por condición fisiológica de la persona. Los factores

alimentarios se refieren a los inhibidores de absorción del hierro como los fitatos,

polifenoles, el calcio y algunas proteínas vegetales como las de la soya, así como algunas

proteínas de origen animal como las que se encuentran en los productos lácteos y los huevos

(Cook, 1994) y los promotores de absorción de hierro como el ácido ascórbico, la carne de

res, peces y aves (Lynch y Cook, 1980).

Los factores relacionados con el consumidor tienen que ver con el nivel de hierro en la

persona. La concentración ácida del jugo gástrico también influye en la absorción de hierro

inorgánico, que puede ser importante en aquellos casos en los que se usa hierro poco soluble

en agua. Por ejemplo, la absorción de los compuestos de hierro poco solubles en agua podría

ser inferior en los niños pequeños, en comparación con los adolescentes y los adultos

(Davidson, 2001). Lo mismo podría regir para los individuos con trastornos generales o

gástricos que producen una baja acidez en el estómago (Hurrell, 1997).

El hierro proveniente de la dieta se encuentra en dos formas: hemo y no hemo. Las

principales fuentes de hierro hemo son la hemoglobina y mioglobina por el consumo de

carne, pollo y pescado, mientras que el hierro no hemo se obtiene a partir de cereales,

legumbres, leguminosas, frutas y verduras. El hierro hemo es altamente biodisponible (15%

-35%) y los factores dietéticos tienen poco efecto sobre su absorción, mientras que la

absorción de hierro no hemo es mucho más bajo (2% -20%) y está fuertemente influenciado

por presencia de otros componentes de alimentos (Hurrell, 2010).

2.2.5.4 Importancia del hierro en el organismo

El hierro cumple diversas funciones vitales en el organismo, como trasportador de

oxígeno proveniente de los pulmones hacia los tejidos mediante la hemoglobina de los

glóbulos rojos, como medio de transporte de los electrones dentro de las células y también

forma parte de sistemas enzimáticos importantes en diversos tejidos (FAO;OMS, 2011). La

mayoría del hierro en el organismo se encuentra en los eritrocitos en forma de hemoglobina,

esta molécula está compuesta por cuatro unidades, cada una contiene un grupo hemo y una

cadena proteica.

34

Fuente: (Castaños, 2015)

La estructura de la hemoglobina le permite estar completamente cargada con oxígeno en

los pulmones y parcialmente descargada en los tejidos. La proteína de almacenamiento de

oxígeno que contiene hierro en los músculos, es la mioglobina, es similar en estructura a la

hemoglobina pero tiene solo una unidad de hemo y una cadena globina. Varias enzimas que

contienen hierro, los citocromos, también tienen un grupo hemo y una cadena de proteína

globina. Estas enzimas actúan como portadores de electrones dentro de la célula y sus

estructuras no permiten la carga y descarga reversible de oxígeno. Su papel en el

metabolismo oxidativo es transferir energía dentro de la célula y específicamente en la

mitocondria. Otra de las funciones clave para las enzimas que contienen hierro incluyen la

síntesis de hormonas esteroides y ácidos biliares; desintoxicación de sustancias extrañas en

el hígado; y controlando la señal en algunos neurotransmisores, como los sistemas de

dopamina y serotonina en el cerebro. El hierro se almacena de forma reversible en el hígado

como ferritina y hemosiderina, mientras que es transportado entre diferentes compartimentos

en el cuerpo por la proteína transferrina (FAO;OMS, 2011).

2.2.5.5 Deficiencia de hierro

Esta deficiencia se produce cuando la cantidad de hierro ingerida no es la adecuada para

satisfacer las necesidades del organismo, la carencia prolongada de este mineral produce

anemia. “La principal causa de anemia por deficiencia de hierro es el bajo consumo de carne

roja, pollo o pescado, especialmente en personas de bajos recursos económicos” (Ministerio

de Salud Pública del Ecuador , 2011). Los grupos con mayor riesgo de caer en esta condición

son los niños entre 6 a 60 meses y las mujeres en edad fértil o en estado de embarazo. Los

efectos de este padecimiento durante el primer año de vida son irreversibles, a pesar de

someterse a un tratamiento. Se estima que a nivel mundial el 10 % de los niños de países

desarrollados y 50 % en los países en vías de desarrollo tienen anemia (Ministerio de Salud

Pública del Ecuador , 2011).

Figura 12. Estructura de la molécula de Hemoglobina y el grupo Hemo

35

2.2.5.6 Prevención de la deficiencia de hierro.

La prevención de la deficiencia de hierro constituye una de las prioridades de los países

en vías de desarrollo, esto se volvió más urgente al revelarse evidencia científica que denota

como influencia la deficiencia de hierro en el desarrollo cerebral y motriz, que afecta el

aprendizaje y comportamiento, además de que estos defectos ya no se pueden arreglar aun

si se suministra hierro en el futuro de esa persona (FAO;OMS, 2011).

La Organización Mundial de la Salud recomienda recurrir a las siguientes tres estrategias:

Suplementación con hierro: Suministrar tabletas a grupos prioritarios como

mujeres embarazadas y niños

Fortificación de ciertos alimentos con hierro: Alimentos de consumo masivo como

la harina, arroz, sal, azúcar.

Educación nutricional: La población debe conocer que alimentos consumir para

aumentar la cantidad de hierro proveniente de la dieta.

2.2.6 Fortificación

De acuerdo a la Norma INEN 616 (INEN, 2015) la fortificación está definida como:

“Adición de uno o más micronutrientes a un alimento, tanto si está como si no está contenido

normalmente en el alimento, con el fin de prevenir o corregir una deficiencia demostrada de

uno o más nutrientes en la población o en grupos específicos de la población”. La

fortificación con hierro se realiza en alimentos de consumo masivo, y en los países de

América Latina se realiza sobre todo en la harina de trigo.

Existen tres tipos de fortificación de los alimentos como se ve en la siguiente tabla:

Fuente: (OMS, 2006)

Tabla 3. Tipos de fortificación

36

2.2.6.1 Fortificación de alimentos con hierro

En el mundo en desarrollo, la industria de los alimentos en América Latina y el Caribe ha

aceptado con facilidad la noción de fortificación de los alimentos porque: 1) las industrias

de alimentos están bien desarrolladas y, en consecuencia, han facilitado el cumplimiento de

los programas de fortificación de alimentos, 2) hay una creciente urbanización y un mayor

uso de alimentos procesados industrialmente, 3) el gobierno y la opinión pública han

aceptado la fortificación de alimentos con micronutrientes; y 4) se cuenta con apoyo

legislativo (OPS, 2002).

En las Américas, la fortificación de alimentos se practica ampliamente y puede clasificarse

en tres tipos de programas: 1) la fortificación obligatoria de los alimentos de consumo

masivo, como la harina de trigo y de maíz, 2) la fortificación focalizada para grupos

determinados, como la fortificación de alimentos complementarios, cereales para niños y

alimentos que forman parte de programas de bienestar social, leche en polvo y alimentos

para almuerzos escolares, como las galletas y 3) la fortificación voluntaria, por la cual la

industria voluntariamente agrega hierro y otros micronutrientes a los alimentos procesados,

como en los cereales para el desayuno (OPS, 2002).

A pesar de la puesta en práctica de programas de fortificación con hierro, existen algunas

limitaciones, entre estas, la falta de una base sólida de pruebas que demuestren la eficacia de

la fortificación con micronutrientes como el hierro, sistemas inadecuados de aseguramiento

y control de la calidad y ausencia de buenas evaluaciones. A la luz de la información

actualmente disponible, los países necesitan examinar los compuestos de hierro usados en

sus programas de fortificación de alimentos para verificar su cantidad y calidad y asegurarse

de que los alimentos fortificados pueden contribuir a aumentar la ingesta de hierro

biodisponible (OPS, 2002).

2.2.6.2 Etapas de la fortificación de alimentos con hierro

Existen tres etapas en la fortificación de alimentos con hierro:

Selección del compuesto de hierro: identificar el compuesto de hierro que tenga el

mayor potencial de absorción y que, al ser agregado al nivel apropiado, no produzca

ningún cambio sensorial inadmisible en el alimento fortificado o el producto final

cocinado. Esto obliga a contar con información sobre la aceptabilidad del color, el

sabor y el olor después de la fortificación, al final del período máximo de

almacenamiento normal y después de procesar o cocinar el producto final.

Optimización de la absorción de hierro para satisfacer las necesidades

nutricionales: mediante la adición de promotores de la absorción o la eliminación o

disminución de los inhibidores, de ser posible.

37

Medición del cambio en el nivel de hierro en la población destinataria: mediante

la determinación de la prevalencia y el cambio de la carencia de hierro y la anemia

ferropénica.

2.2.6.3 Compuestos de hierro para la fortificación de alimentos

Se utilizan dos categorías de compuestos de hierro para la fortificación de alimentos: los

compuestos de hierro inorgánico y los compuestos de hierro protegido.

Los compuestos inorgánicos se clasifican como: a) solubles en agua: incluyen al sulfato

ferroso, su solubilidad es instantánea en el estómago, b) poco solubles en agua/solubles en

soluciones ácidas: estos compuestos se disuelven lentamente en la concentración ácida

normal del estómago, el fumarato ferroso es el compuesto principal en esta categoría y c)

insolubles en agua/ poco solubles en soluciones ácidas: se reúnen los siguientes compuestos,

a) el hierro elemental que puede ser reducido (reducido por hidrogeno, reducido por

monóxido de carbono, “Atomet” reducido), hierro electrolíco o hierro de carbonilo. b)

Pirofosfato férrico y c) ortofosfato férrico (OPS, 2002).

Dentro de los compuestos de hierro protegidos se incluyen: a) los compuestos quelados:

como el NaFeEDTA (etilendiaminotetraacetato ferrosódico) o el hierro amino niquelado

(bisglicinato ferroso y el trisglicinato férrico). b) compuestos encapsulados: en el mercado

se encuentran disponibles el sulfato ferroso y fumarato ferroso encapsulados (OPS, 2002).

En el siguiente cuadro se resumen los diferentes compuestos de hierro y su potencial de uso

en la fortificación de alimentos:

Fuente: (OPS, 2002)

Figura 13 Características de los compuestos de hierro usados para la fortificación de

alimentos

38

2.2.6.4 Compuestos de hierro encapsulados

El sulfato ferroso encapsulado y el fumarato ferroso encapsulado están disponibles en el

mercado para la fortificación de alimentos, en el Ecuador son entregados gratuitamente a

niños menores de cinco años para que puedan ingerirlos juntos con los alimentos bajo la

marca comercial de CHISPAZ® un producto de origen Canadiense. En estos compuestos,

la sal de hierro está cubierta con capas de aceite hidrogenado, etilcelulosa o maltodextrina,

las cuales impiden que los átomos de hierro entren en contacto con otras sustancias en la

matriz alimentaria hasta que puedan ser liberados y absorbidos en el intestino delgado.

El revestimiento previene o retrasa muchos de los cambios sensoriales adversos que se

asocian con estos compuestos de hierro. El sulfato ferroso encapsulado podría ser un

compuesto útil para la fortificación de harina de cereal, ya que previene la oxidación de

grasas durante el almacenamiento. La cápsula se disuelve o se derrite con el calor, lo cual

conduce a reacciones en el color de las bebidas de chocolate o en los alimentos

complementarios hechos a base de cereal que contienen frutas, problema que no debería

presentarse con el pan de trigo. El costo del sulfato ferroso encapsulado con aceite de soya

parcialmente hidrogenado es tres a cuatro veces el del sulfato ferroso para una cantidad

equivalente de hierro y recientemente se ha demostrado que es sumamente eficaz para

mejorar el nivel de hierro en los niños que consumen sal fortificada (OPS, 2002).

2.3 Hipótesis

Hi: Se pueden preparar micropartículas cargadas de sulfato ferroso heptahidratado mediante

la técnica de emulsión /gelificación iónica externa haciendo uso de alginato de sodio como

material encapsulante.

Ho: No se pueden preparar micropartículas cargadas de sulfato ferroso heptahidratado

mediante la técnica de emulsión /gelificación iónica externa haciendo uso de alginato de

sodio como material encapsulante.

2.4 Sistema de variables

Tabla 4. Sistema de Variables para el desarrollo de microcápsulas mediante el método de

emulsión-gelificación iónica

*Porcentaje p/p en la emulsión

Elaborado por: Andrade K.

Independientes Dependientes

%Alginato de Sodio*: 0,50%

0,75%

Contenido de Hierro en las

microcápsulas (ppm)

Tamaño de las microcápsulas (µm)

Cantidad de Hierro Liberado (%) % Sulfato Ferroso*: 0,50%

1,00 %

39

2.5 Conceptualización de las variables

2.5.1 Porcentaje de alginato de sodio

El alginato de sodio es un biopolímero no tóxico biodegradable que fue usado como

material encapsulante en esta investigación, los porcentajes en los que será utilizado son 0,50

y 0,75 de porcentaje en peso de la emulsión, estos valores se establecieron de acuerdo a

investigaciones similares y estudios previos que se han realizado con este material.

2.5.2 Porcentaje de sulfato ferroso

Es una sal de grado alimenticio en su forma heptahidrata cuyo peso molecular es 277,86

g/mol. Se presenta en forma de pequeñas partículas esféricas de color verde claro. Es una sal

altamente soluble en agua con una solubilidad de 29,5 g/L. En la investigación fue usada

junto con el ácido cítrico como principio activo a encapsular.

40

Capitulo III

3 Metodología de la investigación

3.1 Diseño de la investigación

Este proyecto de investigación tiene un enfoque cuantitativo, ya que se realizó un análisis

de datos para obtener la relación entre las variables de estudio y las características como

tamaño, concentración y liberación de hierro en las microcápsulas obtenidas. El nivel de

investigación es explicativo pues se busca conocer cómo influyen en las variables respuesta

las condiciones de preparación de las microcápsulas de alginato. Se hará uso del tipo de

investigación longitudinal, mediante experimentación, observación, y revisión documental.

3.2 Población y muestra

En el caso de esta investigación no aplica pues se trata de una investigación

experimental.

3.3 Métodos y materiales

La preparación de las microcápsulas se realizó mediante la combinación de dos técnicas,

la primera fue formular una emulsión de tipo w/o y la segunda la gelificación iónica del

alginato para la preparación de las microcápsulas. El método usado será similar al usado por

(Hosseini, y otros, 2013) con las modificaciones oportunas para el desarrollo de esta

investigación.

3.3.1 Preparación de las micropartículas

La preparación de las partículas de manera detallada se puede observar en el Anexo B.

.

3.3.1.1 Elaboración de la emulsión

1. Se debe formular de tal forma que la fase acuosa corresponda a 25% y la oleosa al

75%.

2. Disolver el alginato de sodio en una cantidad de agua de acuerdo a las variables

usadas. Este se debe homogenizar y dejar que se hidrate durante 1 hora

41

3. Acidificar la solución anterior mediante la adición de ácido ascórbico, el doble en

proporción molar del contenido de hierro, homogenizando con Vórtex® a velocidad

máxima hasta su completa disolución.

4. Añadir a la solución anterior la cantidad correspondiente de sulfato ferroso y agitar

con Vortex® hasta su completa disolución.

5. Preparar la fase oleosa, esta debe contener el 2% de una mezcla de emulsificantes

(75% p/p Span® 80 y 25% p/pTween ® 80).

6. Añadir la solución de Alginato poco a poco a la fase oleosa, durante 3 minutos y

agitar usando Ultra –Turrax ® .

3.3.1.2 Gelificación iónica

1. Después de la emulsificación añadir 2 mL de la solución de cloruro de calcio 0,5 M

mediante goteo, durante 4 minutos, se debe realizar mediante agitación magnética

a 200 rpm.

2. Retirar de la agitación y permitir la sedimentación de las partículas durante dos horas

para favorecer su endurecimiento.

3. Filtrar y lavar las partículas con 5 mL etanol al 95% y agua, repetir dos veces más

el lavado hasta observar que no hay presencia de gotas de aceite.

4. Secar las partículas en un desecador a temperatura ambiente durante 72 h.

3.3.2 Caracterización

3.3.2.1 Determinación del contenido de hierro

El contenido de hierro (Fe2+) será medido haciendo uso del método de ortofenantrolina

de acuerdo a (Skoog & Leary, 2001) y a (Parra & Tapia, 2014).

Preparación de la solución patrón.

1. Pesar 0.0730g de sal de Mohr (NH4)2Fe(S04)2 (Patrón primario)

2. Disolver en 100 ml de una solución de ácido clorhídrico 1 M.

3. Transferir la solución anterior a un balón de 1 L y aforar con agua destilada.

42

Preparación de la curva estándar.

1. Añadir diferentes volúmenes de la solución patrón (0.0-0.6-1.3- 2.5-5.0-10.0) mL a

un balón aforado de 50 mL.

2. Adicionar 0,5 mL de ácido ascórbico 10% p/p y 1mL de buffer ácido-acético-acetato

de sodio (pH=4,6).

3. Añadir 1mL de solución de ortofenantrolina (0,1%p/p).

4. Aforar y dejar en reposo durante 10 minutos.

5. Preparar un blanco siguiendo los mismos pasos, pero sin agregar la solución patrón.

6. Transferir las soluciones a una celda de cuarzo.

7. Medir la absorbancia de cada solución estándar a la longitud de onda de 510 nm junto

con el blanco.

Preparación de la muestra

1. Triturar 0,2 gramos de las microcápsulas obtenidas en un mortero.

2. Transferir el polvo resultante a un vaso de 50 ml y añadir 25 ml de ácido clorhídrico

3M.

3. Calentar levemente en una estufa y dentro de la campana de extracción hasta reducir

el volumen a 15 mL.

4. Dejar en la campana hasta que se enfrié a temperatura ambiente.

5. Filtrar en un balón de 100 mL y aforar con agua destilada.

6. Transferir 1 mL de esta solución a un balón de 25 mL y realizar el mismo

procedimiento que a los estándares.

7. Realizar las lecturas de absorbancia a 510 nm.

3.3.2.2 Determinación del tamaño y morfología de las microcápsulas

1. Colocar una pequeña cantidad de partículas en un tubo de ensayo, agregar 2 mL de

agua destilada.

2. Agregar dos gotas de suspensión a un portaobjetos,

3. Observar en un microscopio óptico en una amplificación de 10X y 40 X.

3.3.2.3 Perfil de liberación del principio activo

Previamente se determinó la solubilidad del principio activo en el medio de

disolución, como se observa en el Anexo 4, esta fue de 0,867g/mL

Se analizaron las condiciones Sink, en las que máximo se podía colocar una muestra

que contenga no más del 20% de la solubilidad del sulfato ferroso en el medio de

disolución, es decir que la muestra a analizar no podía contener más de 20,808 g de

acuerdo a los cálculos que se presentan en el Anexo E .

43

1. El procedimiento de disolución se llevó a cabo en un Aparato de Paleta a

37°C y 100 rpm durante 24 horas. (Al-Gawhari, 2016)

2. Se adicionó 1 gramo de partículas suspendidas en 1 mL de medio de dilución

y se introdujeron dentro de bolsas de celulosa de 5 centímetros previamente

preparadas.

3. Se añadieron 120 mL de ácido Clorhídrico 0,1 N el cuál fue usado como

medio de disolución de acuerdo a la metodología usada por (Al-Gawhari,

2016) en la liberación de hierro a partir de partículas milimétricas.

4. Se tomaron muestras previamente filtradas de tres mililitros para su análisis

en los intervalos de (5, 15, 30, 60, 90,120,180 minutos) y reemplazando la

muestra con el mismo volumen de medio de disolución.

5. El pH del medio fue incrementado a 7,4 mediante la adición de 8mL de una

solución reguladora de fosfatos que contiene 10% p/V de NaOH (Al-

Gawhari, 2016).

6. Las muestras se tomaron nuevamente a (210, 240, 300, 360, 420, 480, 1440

minutos).

7. Se realizaron las diluciones correspondientes y se preparó la muestra cómo

se indicó en la preparación de la curva estándar.

8. El análisis se llevó a cabo mediante espectrometría uv/vis a 510nm.

44

Tabla 5. Materiales usados en la microencapsulación de sulfato ferroso

Elaborado por: Andrade K,2017

3.4 Diseño experimental

Para conocer cómo influyen las dos variables de estudio en el contenido de hierro

encapsulado se hará uso de un diseño factorial 22, se consideran todas las posibles

combinaciones y el efecto de sus interacciones. Todas las combinaciones se detallan en las

tablas del Anexo F.

Equipos Materiales Reactivos

Balanza Analítica.

Intervalo de operación

0,0001-220 g Mettler

Toledo ML204®

Vasos de precipitación de

250 mL

Alginato de Sodio

Agitador magnético

TALBOYS

Embudo de vidrio Sulfato Ferroso

Heptahidratado

Microscopio Óptico Balones aforados de 50 ml Span 80 ®

Homogenizador

Ultra Turrax - IKA® T10 Celda de cuarzo Cloruro de Calcio

Espectrofotómetro UV-

VIS VARIAN CARY 50®

Pipetas Graduadas Tween 80®

Equipo de Dilución

COPLEY ®

Espátula Aceite de Girasol

Homogenizador Vortex® Desecador Sulfato Ferroso Amónico

Hexahidratado

Porta y cubre objetos Ácido ascórbico

Solución de

ortofenantrolina 1,00%

Ácido clorhídrico (c)

Hidróxido de Sodio

45

3.5 Matriz de operacionalización de las variables

Tabla 6. Operacionalización de las variables

1. El porcentaje es una relación peso-peso


3.6 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos

Los datos fueron obtenidos a través de un análisis y dos repeticiones de los diferentes

tratamientos. Se hizo uso como instrumento de recolección las guías de observación, las

mismas que se pueden observar en el Anexo F.

3.7 Técnicas de procesamiento de datos

Los datos serán tratados estadísticamente a través de un ADEVA que permitirá identificar

si los efectos de cada factor y sus interacciones son estadísticamente significativos.

Variables Dimensión Indicador

Porcentaje1 de Alginato Porcentaje1: 0,50%

0,75%

Contenido de Hierro

(ppm).

Tamaño (µm)

Hierro Liberado (%) Porcentaje1 de Sulfato

Ferroso

Porcentaje1: 0,50%

1,00%

46

Capitulo IV

4 Análisis y discusión de resultados

4.1 Diseño de la emulsión

Debido a que no existen estudios previos en los que se use una emulsión w/o para la

obtención de micropartículas de alginato de calcio cargadas de sulfato ferroso

heptahidratado, la formula usada se obtuvo mediante ensayos de prueba y error, sin embargo

se siguió un procedimiento similar al descrito por (Zang, y otros, 2016) para elaborar una

emulsión w1/o1 usando aceite de girasol como fase oleosa.

4.1.1 Determinación del HBL requerido para la fase oleosa

Los ensayos se basaron en el dato teórico de que la fase dispersante requiere de un valor

de HBL igual a 7 ± 1 para formar la emulsión requerida, además se realizó una

determinación experimental de este valor de acuerdo al método planteado por (ICI

Americas Inc., 1980). En los preensayos se eligió Span 60 y Tween 60 como par de

emulsificantes, la fase oleosa estaba constituida por aceite de girasol con mezclas de

tensoactivos, los mismos que se usaron en exceso (constituían el 10% de dicha fase) y la

acuosa por agua, la emulsión ser preparo en relación 3:1 aceite :agua.

Tabla 7. Combinaciones de Span 60 y Tween 60 para determinar el HBL experimental del

aceite de girasol, a 25°C

Muestra Span60

%

Tween 60

%

HBL Formación

de la

emulsión

1 100 - 4,7 No

2 87 13 6 Si

3 68 32 8 No

4 48 52 10 Si

5 28 72 12 Si

6 6 94 14 Si

7 - 100 14.9 Si


47

Figura 14. Determinación experimental del HBL del aceite de girasol. Emulsiones

constituidas por un 40% de fase acuosa, la fase oleosa contiene aceite de girasol y 10%

(exceso) de distintas mezclas de Span 60 y Tween 60, a 25°C

Discusión

Una emulsión es una mezcla de las partículas de un líquido en un segundo líquido,

usualmente los fluidos de naturaleza inmiscible al ser agitados forman una dispersión, sin

embargo al detener la agitación las fases se separan casi inmediatamente, de acuerdo a

(Adamson, 1997): “Las emulsiones presentan un área interfacial grande, cualquier

disminución de la tensión superficial permite la reducción de la fuerza motriz que conduce

a la coalescencia y por lo tanto promueve la estabilidad” por este motivo era necesario el uso

de surfactantes que actúen sobre la interfase agua/aceite de girasol.

Varias de las mezclas de tensoactivos disminuyeron la tensión superficial del aceite como

el caso de la muestra 1,2 y 3 mientras que las mezclas usadas en 4,5,6 y 7 tendían a disminuir

la tensión superficial del agua. “Los dos tipos comunes de emulsiones son aceite en agua

o/w y agua en aceite w/o, donde el termino aceite se usa para denotar un fluido insoluble en

agua” (Adamson, 1997), la formación de los dos tipos de emulsiones se explica porque la

fase dispersante va a ser aquella que posea la menor tensión superficial, esto fue lo que varío

al realizar la determinación experimental el HBL del aceite de girasol. Al usar una mayor

cantidad de Span 60 que es liposoluble se redujo la tensión superficial del aceite formando

una emulsión w/o en la muestra 2, mientras que al aumentar progresivamente Tween 60 se

iba reduciendo más la tensión superficial del agua, a partir de la muestra 4 era menor que la

del aceite y formaron emulsiones o/w.

48

El sistema HBL (Balance Hidrofílico Lipofílico) permite asignar un número al

ingrediente o mezcla de ingredientes que se quiere emulsificar y de acuerdo a este elegir un

emulsificante o mezcla de emulsificantes que igualen ese valor. “El HBL de un emulsificante

es el balance del tamaño y la fuerza de los grupos hidrofílicos y lipofílicos del mismo” (ICI

Americas Inc., 1980)

Como se puede observar en la figura 12, el aceite de girasol forma emulsiones blancas de

aspecto lechoso que son estables en un rango de HBL que incluye el valor de 6 ± 1

(emulsión 2) y también valores superiores a 10 ± 1 (emulsiones 4,5,6,7), la muestra número

2 que presenta un valor HBL bajo corresponde a una emulsión de tipo w/o mientras que a

partir de la muestra 4 corresponden a emulsiones o/w de acuerdo a (ICI Americas Inc., 1980).

De acuerdo a los resultados obtenidos se confirma que el HBL del aceite de girasol es de

7±1 para formar una emulsión w/o.

4.1.2 Preparación y caracterización de la emulsión w/o

Se eligió una mezcla de emulsificantes de grado alimenticio que igualen el valor de “HBL

requerido” previamente establecido para el aceite de girasol. Se ensayaron como agentes

tensoactivos Span 80 y Tween 80 debido a su naturaleza líquida y su baja toxicidad además

de su uso dentro de la industria de alimentos y farmacéutica. Las mezclas de emulsificantes

se evaluaron en diversas proporciones (15/85 20/80, 25/75 ), siempre tomando en cuenta la

cercanía al valor de HBL mencionado. En la Tabla 7 se resumen las formulaciones con las

que se logró la formación de emulsiones.

Discusión

El Span 80 pertenece a la familia de los ésteres de sorbitán, es un tensoactivo lipofílico

no iónico cuyo HBL=4,3 (Acofarma, 2012), se eligió ya que permite la formación de

emulsiones de fase externa oleosa. El Tween 80 pertenece a los ésteres del polioxietilen

sorbitano, es un tensoactivo hidrófilo cuyo valor HBL=15 (Acofarma, 2012). La emulsión

elegida no requería de una forzosa estabilidad en almacenamiento pues se rompería

intencionalmente al agregar el agente gelificante, mediante bibliografía se estableció que la

fase acuosa debía representar aproximadamente el 30% de la emulsión para preparar una

emulsión w/o . Además su preparación debía ser necesariamente fácil para permitir su uso

en la industria de alimentos, por último su elección giró entorno sobre todo a la formación o

no de partículas.

49

Tabla 8. Preparación de la emulsión w/o usando como fase dispersante aceite de girasol,

se ensayó una mezcla de tensoactivos Span 80 y Tween 80, HBL=7. Se evaluaron la

estabilidad durante 24 horas y su dilución en agua o aceite, a 25°C.

Código Fase Acuosa

(%)*

Fase Oleosa (%)* Tensoactivo

(%)*

Estabilidad Dilución Tipo

1A 25,06 74,81 0,13 Estable Agua o/w

1B 25,34 74,45 0,21 Estable Agua o/w

1C 25,22 74,33 0,45 Estable Agua o/w

1D 25,15 74,18 0,67 Separación de Fases(3 H) Aceite w/o

1E 25,27 73,90 0,84 Separación de Fases (3H) Aceite w/o

3A 24,69 73,79 1,52 Separación de Fases (5H) Aceite w/o

3B 41,15 57,44 1,41 Separación de Fases (5H) Aceite w/o

*Porcentajes peso/peso


Las formulaciones 1( A,B,C,,D,E) corresponden a una mezcla de tensoactivos 80% Span

® 80 y 20% Tween ® 80 con los que se obtiene un valor HBL de 6.44, a concentraciones de

0,13 hasta 0,45 % no hay formación de una emulsión w/o, como se puede observar en la

figura 13, la dilución de 1A y 1C en agua forma una sola fase, mientras que la dilución en

aceite forma dos, lo que indica que la fase dispersante o externa es agua. Al incrementar la

concentración de la mezcla de tensoactivos a 0.67% y 0,84% se obtiene una emulsión w/o

Las formulaciones correspondientes a 3 (A, B) también produjeron emulsiones w/o que

eran estables durante al menos 5 horas, estás estaban constituidas por una mezcla de

tensoactivos de 75% Span ® 80 y 25% Tween

® 80 con los que se obtiene un valor HBL de

7, con estas dos últimas se trabajó durante las siguientes etapas de la investigación por

tratarse de emulsiones fluidas, que presentaban facilidad y estabilidad durante su empleo.

50

1A

o/w

1E

w/o

3A

w/o

3B

w/o

1D

w/o

Dilución de la emulsión 1A en agua y aceite

Dilución de la emulsión 1C en agua y aceite

Figura 15. Emulsiones 1A, 1D, 1E estabilizadas con una mezcla de tensoactivos

que produjo un valor de HBL= 6,44, en las emulsiones 3A y 3B la mezcla de

tensoactivos produjo un HBL= 7

Figura 16. Dilución de las emulsiones o/w

51

Figura 17. Dilución de la emulsión 3A en aceite y agua, a 25°C

4.1.3 Preparación de la dispersión de alginato de sodio y sulfato ferroso

La fase interna de la emulsión que se debía desarrollar era una dispersión en la que se

encuentra el hidrocoloide, el principio activo y un antioxidante que evite la oxidación del

hierro, el polímero evaluado fue el alginato de sodio por su capacidad de formar

micropartículas mediante la reticulación con iones divalentes como se explicó en la

bibliografía. Al ser el hierro un catión divalente se determinó si se forma un gel estable con

el mismo, por este motivo se evaluaron dispersiones conteniendo diversos porcentajes de

alginato de sodio y sulfato ferroso hasta hallar las proporciones en las que no gelifica la fase

interna y permite la formación de la emulsión w/o. Previamente se estableció que se podía

manejar una solución de hasta 3% de alginato de sodio, además se trabajó de acuerdo al

método descrito por (Zang, y otros, 2016) que consistía en la adición del doble en proporción

molar del contenido de hierro en ácido ascórbico para evitar la oxidación de este micro

elemento.

El alginato de sodio usado era de grado farmacéutico, la dispersión se preparó pesando

las cantidades de agua y alginato, luego se homogenizaban mediante Vortex, se dejó en

reposo para hidratar el alginato durante una hora, seguida de una nueva homogenización

hasta obtener una solución traslúcida sin grumos lista para la adición de los demás

componentes como se observa en la Figura 16.

.

52

Después de obtenida la solución de alginato se agregó el ácido ascórbico y se homogenizó

en Vortex hasta su disolución total, la solución de alginato cambió ligeramente de color y

se volvió un poco opaca, una vez cumplido este paso se realizó la adición del sulfato ferroso

y se homogenizó, en este punto se analizó el comportamiento de las dispersiones como se

ha resumido en la siguiente tabla.

Tabla 9. Dispersiones de Alginato de Sodio y Sulfato Ferroso, a 25°C.


Discusión

En la tabla 8 se detalla la composición de las dispersiones de alginato de sodio y sulfato

ferroso, el alginato de sodio se puede dispersar en agua hasta una concentración de 7%, sin

embargo desde que la solución alcanza el 5% en alginato se torna en extremo viscosa y es

de difícil manejo, por lo que se descartó la adición de sulfato ferroso y ácido ascórbico a

estas dispersiones. Se observa que cuando el alginato alcanza 4% gelifica con el 1% de

sulfato ferroso por lo que también se descartó esta concentración al igual que la más diluida

pues no favorecería el porcentaje de rendimiento de las micropartículas. De esta forma se

establecieron los niveles para la variable porcentaje de alginato, estos son 2 y 3% y también

los niveles para el porcentaje de sulfato ferroso se establecieron como1%, 2% 4% y 5%,

además se debía tomar en cuenta que en esta solución se debe incluir la solubilidad del ácido

ascórbico. Como se observa en las imágenes hay un cambio de apariencia de la solución

coloidal antes y después de agregar el principio activo junto con el ácido ascórbico, de

acuerdo a (Lee & Mooney, 2012) este cambió se debe al aumento de la viscosidad al

disminuir el pH alcanzando un máximo a pH 3-3,5 cuando los grupos carboxilo se protonan

Alginato

%

Sulfato Ferroso

%

pH Características Macroscópicas

1,05 0,00 Solución Homogénea




5,06 0,00 Solución Homogénea muy viscosa

2,02 1,03 3,23 Solución Coloidal


4,12 1,01 3,27 Gel



4,43 2,39

3,19 Gel


3,01 3,16

3,22 Solución Coloidal





53

y forman enlaces de hidrógeno. Las soluciones de alginato presentan un color ligero

amarillento traslúcido mientras que al agregar el ácido ascórbico se vuelve blanca opaca y

tras la adición d sulfato ferroso se torna verde claro, el cambio de apariencia se debe a la

formación de un hidrogel por la reticulación que se da entre el alginato y el ion divalente

Fe2+. La adición de ácido ascórbico en doble proporción molar del contenido de hierro en la

dispersión previene la oxidación del mismo de hierro Fe2+ a Fe3+ (Zang, y otros, 2016), si

esto ocurriese se observaría un cambio muy notable de coloración como se observa en la

figura 17 en las que se prepararon dispersiones sin la adición de ácido ascórbico.

Figura 19. Dispersiones de alginato y sulfato ferroso sin la adición de un antioxidante

Figura 16 B. Solución coloidal de alginato de sodio al 0,5 y 0,75% p/p

después de agregar ácido ascórbico y sulfato ferroso.

Figura 16 A.Solución coloidal de Alginato de sodio al 0,5 y 0.75 %

p/p.

Figura 18 Dispersiones de alginato, ácido ascórbico y sulfato ferroso

54

4.1.4 Preparación y caracterización de la emulsión w/o usando como fase interna la

dispersión de alginato de sodio, sulfato ferroso y ácido ascórbico.

Para evaluar la incorporación de sulfato ferroso y ácido ascórbico a una emulsión w/o se

tomaron como base los datos obtenidos con anterioridad, las relaciones 25/75 y 40/60 de

agua en la fase oleosa1 permitieron obtener emulsiones w/o, en este caso se usaron como

fase acuosa las dispersiones de alginato de sodio2 en las que se habían solubilizado el sulfato

ferroso, el mismo que se evaluó desde un porcentaje de 0,25% a 1,25% 3 como se observa

en la Tabla 9 sólo se presentan los datos para las emulsiones con relación 25/75 de w/o pues

las que tenían una relación 40/60 se invirtieron en todos los porcentajes de sulfato ferroso

evaluados y se descartaron, la concentración de los principios activos es la concentración

final en la emulsión w/o.

La estabilidad de las emulsiones fue evaluada por observación de sus características

macroscópicas y mediante análisis con DLS. No se observó separación de fases inmediata

en ninguna de las emulsiones, el principal objetivo era obtener emulsiones w/o en las que se

pueda incorporar sulfato ferroso y ácido cítrico así que realizo una dilución de una gota de

emulsión en agua y aceite. Para las emulsiones EWO1, EWO4, EWO5, EWO8 se observó

un comportamiento característico de emulsiones o/w puesto que estas se diluyeron en agua

mientras formaban dos fases en aceite, de esta manera se comprobó que su fase externa era

agua. Las emulsiones restantes presentaron un comportamiento contrario diluyendo en aceite

y formando dos fases en agua demostrando que su fase externa es aceite, esta separación de

fases se puede observar en la figura 19, se usó un microscopio óptico con un aumento de

10X,

Tabla 10. Composición de las emulsiones w/o evaluadas

Emulsión

w/o

Relación

w/o

Componente Acuoso Principio

Activo

Tipo de

Emulsión

Observaciones

Alginato

%

Agua

%

Ácido

Ascórbico

%

Sulfato

Ferroso

%

EWO1 25/75 0,50 23,92 0,31 0,25 o/w Estabilidad (24 h)

EWO2 25/75 0,50 23,36 0,63 0,50 w/o Separación de Fases (7h)


EWO4 25/75 0,50 21,66 1,58 1,25 o/w Alta estabilidad

EWO5 25/75 0,75 23,68 0,31 0,25 o/w Alta estabilildad



EWO8 25/75 0,75 21,41 1,58 1,25 o/w Alta estabilidad


En la tabla 10 se puede observar los tamaños de gota obtenidos en las emulsiones w/o

mediante análisis con DLS, estos se encuentran entre 0,2 µm hasta 11,6 µm, en el caso de la

1 La fase oleosa estaba compuesta de 2% p/p de mezcla de tensoactivos (75% Span 80, 25% Tween80) 2 Dispersiones de alginato de sodio en agua de 2% y 3%. 3 Relación peso/peso en la emulsión

55

emulsión EWO2 se obtuvo un valor de poli dispersión de 0,625 mientras que las demás

formulas produjeron gotas más poli dispersas.

Tabla 11. Análisis de tamaño de gota en las emulsiones w/o mediante DLS

Código Tamaño

de gota

(µm)

Ensayo 1

Tamaño

de gota

(µm)

Ensayo2

Tamaño

de gota

(µm)

Ensayo 3

Promedio

(µm)

Desviación

estándar (µm)

EWO2 12,249 12,518 10,246 11,671 1,241

EWO3 5,542 5,544 5,487 5,524 0,032

EWO6 1,003 0,716 0,766 0,828 0,153

EWO7 1,267 1,199 1,170 1,212 0,050


Discusión

De acuerdo a la clasificación de las emulsiones todas las de tipo w/o corresponden a

macro emulsiones pues el tamaño de gota es mayor a 1 um, en efecto estas presentan las

características típicas de este tipo que es un aspecto lechoso por la dispersión de la luz por

parte de las gotas de la fase interna. Al analizar la tabla 9 se deduce que las emulsiones que

contiene 0,5% de alginato y desde 0,5 hasta 1% de sulfato ferroso permiten su estabilización

como una emulsión w/o. También ocurre lo mismo para las emulsiones que contienen 0,75%

de alginato y desde 0,5 hasta 1% de sulfato ferroso, esto se debe a la estabilidad que le

confiere la viscosidad del hidrogel formado por el alginato y el hierro divalente, debido a

que esta propiedad se retarda la floculación y coalescencia. Sobrepasar el 0,75% de alginato

o el 1% de sulfato ferroso impide la formación de una emulsión w/o pues el aumento

excesivo de viscosidad impide que las gotas de la fase acuosa se dispersen en la oleosa y

que el gel tienda a sedimentarse, un aumento excesivo de la viscosidad dificulta la

incorporación de la fase acuosa en la emulsión (Bonilla, 2016).

Otro dato importante es que pasados estos límites la emulsión también tiende a invertirse al

homogenizar con una mayor energía en Turrax, formando una emulsión o/w altamente

estable y que no permite la formación de partículas. Debido a la fracción de fase acuosa

presente en la emulsión se trataría de una altamente concentrada con una fracción interna de

0,75 (Lissant, 1974)

La formación de sedimento se produjo a las 7 horas de preparadas las emulsiones, como se

observa en la figura 18 que corresponde a una emulsión EWO7, el sedimento se ubica en la

parte inferior debido a la diferencia de densidades entre la fase continua y la dispersa, este

proceso se podía revertir mediante agitación, por lo que para continuar con la investigación

al preparar las partículas se decidió hacerlo bajo agitación magnética. La polidispersión

provocó un aumento de los procesos de desestabilización como floculación, sedimentación

y coalescencia.

56

Figura 21. Dilución de emulsiones w/o en agua, vista al microscopio (10X)

Emulsión EWO2 Emulsión EWO3

Emulsión EWO6 Emulsión EWO7

Figura 20. Desestabilización de la emulsión EWO7, separación de fases.

57

4.2 Preparación y extracción de las micropartículas

Una vez seleccionadas las emulsiones con las que se iba a trabajar se procedió a agregarles

distintos volúmenes de una solución 0,5 M de CaCl2 para observar la formación o no de

partículas y la consecuente desestabilización de la emulsión. El ensayo se inició con un

volumen de 0,5 mL de CaCl2 bajo agitación magnética de 200 rpm (Al-Gawhari, 2016), la

adición se realizó lentamente durante 4 minutos, luego se duplicó el volumen a 1 mL y

finalmente a 2mL. Como se observa en la tabla al alcanzar 1 mL de solución se observó

formación de partículas, sin embargo al extraerlas mediante filtración al vacío estas eran

muy frágiles así que se repitió el ensayo con un mayor volumen de CaCl2. Las partículas

obtenidas con 2 mL de solución ya presentaron características adecuadas así que se decidió

trabajar con este volumen para la preparación de las mismas en todas las emulsiones.

También se estableció como tiempo de maduración de las partículas 2 horas, un menor

tiempo conducía a partículas demasiado suaves y goteó del hierro, lo que se observaba por

el cambio aparente de color en las mismas.

Tabla 12. Preparación de partículas a partir de las diferentes emulsiones w/o variando el

volumen de agente de reticulación

Muestra Volumen de

CaCl2

(mL)

Observaciones Tiempo de maduración

(h)

EWO2 0,5 No hay formación de partículas 2




EWO2 1 Partículas frágiles 2




EWO2 2 Textura aceptable 2





Discusión

El método combinado de emulsión/ gelificación iónica permite obtener partículas de

tamaños menores a 100 um (Gupta, Chawla, & Arora, 2014), consiste en la adición de una

solución de CaCl2 a una emulsión que contiene como fase interna la solución de alginato

más el principio activo que se desea encapsular. La reticulación de alginato de sodio con

cloruro de calcio es más estable que la reticulación que se produce con el hierro divalente

(Zang, y otros, 2016), asimismo las propiedades fisicoquímicas del gel formado con hierro

difiere de aquel formado con calcio, el gel formado con calcio es de color blanco y tras su

maduración en una solución de CaCl2 se torna rígido, mientras que el gel formado con hierro

58

divalente es ligeramente verde y forma una estructura suave. Los cationes divalentes como

el calcio se unen preferentemente en los bloques de guluronato, el bloque G de una cadena

de alginato se une con el bloque G de otra formando una estructura característica en forma

de caja de huevos que da lugar a la formación de un gel, el cual debido a la proporción de

bloques G tiene la tendencia de ser más rígido (Grant, Morris, & Rees, 1973).

En el caso de esta investigación en la fase interna se encontraban el alginato de sodio,

ácido ascórbico como antioxidante y sulfato ferroso que es el material que se desea

encapsular. Tras dos horas de reposo de las partículas en CaCl2 la emulsión tiende a

desestabilizarse por la formación del gel de alginato de calcio el cuál es insoluble en agua.

Las partículas debido a su tamaño y peso se sedimentan, y esto permite la separación de la

fase oleosa mediante decantación, con la separación del aceite residual también se separa el

Span 80 que se encontraba en la misma fase, sin embargó el Tween 80 al ser hidrofilico va

a tender a permanecer en la solución de CaCl2 junto a las partículas, es por esto que el

filtrado al vació se debe realizar alternado lavados con agua tipo I y etanol.

Es necesario lavar correctamente los residuos de aceite pues su permanencia en la

superficie de las partículas incide en que estas se aglomeren y que tiendan a oxidarse.

4.3 Caracterización de las micropartículas

4.3.1 Determinación del contenido de hierro

Las emulsiones de tipo w/o han sido estudiadas por su capacidad de obtener partículas a

partir de la reticulación del alginato de sodio con CaCl2. En la siguiente tabla se resume el

contenido de hierro en ppm para los tres ensayos realizados en cada una de las emulsiones

w/o que se formularon.

Tabla 13. Contenido de Hierro en ppm, porcentaje de rendimiento y eficiencia de

encapsulación

Código ppm Fe

Ensayo 1

ppm Fe

Ensayo 2

ppm Fe

Ensayo 3

ppm Fe

Promedio

%Rendimiento %Eficiencia

de

Encapsulación

mg/g

MC1 1481,9206 1355,8615 1325,3012 1387,6944 65,3583 1,43 1,3877

MC2 5208,3333 5402,5424 5157,1709 5256,0155 82,4703 8,01 5,2560

MC3 3771,8257 5727,5542 4816,9557 4772,1119 69,4811 4,19 4,7721

MC4 5870,1657 5846,3252 5620,7234 5779,0714 84,5297 6,17 5,7791

59

Gráfico 2. Contenido de Hierro por formulación


Los datos como peso de las microcápsulas totales y por compuesto en la preparación se

detallan en las guías de observación en el Anexo F y G. Como se observa en la tabla 12 y

en el gráfico 2 las formulas MC2, y MC4 presentan un porcentaje de rendimiento superior

al 75,00 % mientras que MC1 y MC3 inferior. Además se observa en el gráfico 3 que ningún

porcentaje de eficiencia supera el 10,00%, siendo MC2 la fórmula que permite obtener el

mayor porcentaje de rendimiento.

Gráfico 3. Eficiencia de encapsulación en cada formulación

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

MC1 MC2 MC3 MC4

%R

end

imie

nto

FORMULACIONES

% de Rendimiendo del método en cada formulación

% Rendimiento

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

MC1 MC2 MC3 MC4

EF

ICIE

NC

IA D

E E

NC

AP

SU

LA

CIÓ

N

FORMULACIONES

% de Eficiencia de encapsulación en cada formulación

Eficiencia de Encapsulación

60

Al analizar el contenido en ppm de hierro se determina que MC4 y MC2 permiten

encapsular la mayor cantidad de hierro de acuerdo al gráfico 4. Se puede observar que los

mayores contenidos de hierro se presentan en las partículas que presentan 0,75% de alginato

en su formulación, para analizar cómo influye cada variable y sus interacciones en el

contenido de hierro se hizo uso de un diseño experimental 22, reflejando los siguientes

resultados.

Gráfico 4. Contenido de hierro de acuerdo a cada tipo de micropartícula


4.3.1.1 Diseño experimental, influencia de las variables en el contenido de hierro

El diseño experimental se llevó a cabo usando el programa StatGraphics.

Diagrama de Pareto estandarizada para Hierro microencapsulado en ppm

Tabla 14. Efecto estimado para cada una de las variables y su interacción

Efecto Estimado Error Estd. V.I.F.

Promedio 4298,72 144,021

A:ALGINATO % 2437,64 288,043 1

B:SULFATO FERROSO % 1953,74 288,043 1

AB -1430,68 288,043 1

bloque 553,415 407,354 1,33333

bloque -122,091 407,354 1,33333

Errores estándar basados en el error total con 6 g.l.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Columna3

pp

m

FORMULACIONES

Contenido de Hierro en ppm

MC1 MC2 MC3 MC4

61

Gráfico 5 .Efecto estandarizado de cada variable en el contenido de hierro

Interpretación

La tabla 13 adjunta indica cuanto afecta cada variable (%ALGINATO, %SULFATO

FERROSO) en los ppm de hierro encapsulados, mediante la investigación se ha obtenido el

gráfico 5 que se pueden interpretar de la siguiente manera: la variable porcentaje de alginato

es la que tiene mayor incidencia en el fenómeno de microencapsulación, el porcentaje de

sulfato ferroso pese a tener una menor incidencia en la encapsulación su importancia dentro

del fenómeno sigue siendo significativa (la línea azul indica el mínimo significativo), para

la combinación de variables AB tenemos que su efecto no es significativo por lo cual no

existe una relación positiva en la combinación de alginato con sulfato ferroso por lo que se

podría mantener uno de los dos efectos constantes para optimizar el otro.

Análisis de varianza para ppm de hierro microencapsulado

Tabla 15. Análisis de Varianza para ppm de hierro microencapsulado

Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P

A:ALGINATO % 1,78E+07 1 1,78E+07 71,62 0,0001

B:SULFATO FERROSO % 1,15E+07 1 1,15E+07 46,01 0,0005

AB 6,14E+06 1 6,14E+06 24,67 0,0025

bloques 507215 2 253607 1,02 0,416

Error total 1,49E+06 6 248905

Total (corr.) 3,74E+07 11

R-cuadrada = 96.01 porciento

R-cuadrada (ajustada por g.l.) = 92.68 porciento

Error estándar del est. = 498.90

Diagrama de Pareto Estandarizada para Fe microencapsulado

0 2 4 6 8 10

Efecto estandarizado

AB

B:SULFATO FERROSO %

A:ALGINATO %

+-

62

Error absoluto medio = 266.41 Estadístico Durbin-Watson = 1.28654 (P=0.0477)

Autocorrelación residual de Lag 1 = 0.147448

Interpretación

El análisis ANOVA es complementario al resultado de la estadística, a parte de ver el

orden de significancia de cada variable también se puede conocer que los datos recogidos

explican el 96,01 % del fenómeno de microencapsulación.

Efectos principales para ppm de hierro microencapsulado

Gráfico 6 . Efectos principales del porcentaje de alginato y de sulfato ferroso

Interpretación

En la gráfica 6 de efectos principales podemos observar que las dos variables

independientes tienen efecto positivo en la microencapsulación, el porcentaje de alginato

tiene un mayor efecto (denotado por la mayor pendiente de su recta).

Optimización del contenido de hierro

Tabla 16. Maximización del contenido de hierro encapsulado

Factor Bajo Alto Óptimo

ALGINATO % 0,5 0,75 0,75

SULFATO

FERROSO %

0,5 1 1

Gráfica de Efectos Principales para Fe microencapsulado

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6(X 1000)

Fe m

icro

en

cap

su

lad

o

ALGINATO %

0.5 0.75

SULFATO FERROSO %

0.5 1.0

63

Meta: maximizar Fe

microencapsulado

Valor óptimo = 5779.07

Gráfico 7. Maximización del contenido de hierro

Interpretación

El programa STATGRAPHICS permite mediante el uso de mecánica estadística

determinar zonas de comportamiento del fenómeno en estudio con las cuales se prevé cual

sería el punto que mayor favorezca a la variable respuesta, para el caso de la

microencapsulación determinó que los valores mayores tanto de alginato como de sulfato

ferroso permiten obtener el mayor contenido de hierro, hay que tomar en cuenta que el

programa toma como limites los datos del experimento por lo cual fuera de este rango

suceden fenómenos de desestabilidad de microencapsulación que fueron observados en los

ensayos preliminares.

Discusión

Varias características de las micropartículas son importantes, se pueden nombrar el

tamaño, la morfología, la eficiencia de encapsulación, su estabilidad, sus características

sensoriales entre otras. La eficiencia de encapsulación es una característica importante ya

que incide directamente en el efecto del suplemento de hierro (Zang, y otros, 2016), se mide

en porcentaje tomando en cuenta la cantidad de hierro que se usó inicialmente y

64

comparándola con la que se mantiene encapsulada en las partículas. De acuerdo a los datos

obtenidos en la tabla 12, este parámetro no sobrepasa el 10,00%, siendo la formula MC2 la

que mantiene la mayor eficiencia seguida por MC4. Este fenómeno se puede explicar de

varias maneras, siendo una de las más importantes las pérdidas que se dan por la alta

solubilidad del sulfato ferroso en agua, al formarse las partículas estas desestabilizan la

emulsión, regresando a las dos fases iniciales, una acuosa y una oleosa. En la fase acuosa el

sulfato ferroso tiende a gotear a través de los poros de las partículas de alginato debido a su

bajo peso molecular mientras están en la etapa de solidificación, además tras la separación

de las partículas se pierde parte del principio activo con los lavados, necesarios para eliminar

el Tween 80® y el exceso de agente reticulante. De acuerdo a (Champagne & Fustier, 2007):

“Dimensiones moleculares pequeñas pueden provocar que las moléculas se deslicen a través

de los poros de las micropartículas”

Otros factor importante que inciden en la eficiencia de encapsulación son el tamaño de la

microcápsula y su morfología, de acuerdo a (Gaonkar, Vasisht, Kare, & Sobel, 2014) el

tamaño de las partículas y su eficiencia de encapsulación están interrelacionadas, “una

eficiencia de encapsulación baja permitirá ofrecer una mejor protección del principio activo,

porque el espesor de la pared que protege al núcleo aumenta conforme disminuye la

eficiencia”.

El contenido de hierro en ppm fue investigado mediante un diseño experimental 22, este

valor fue usado como variable respuesta mientras que el porcentaje de alginato y el

porcentaje de sulfato ferroso como factores a optimizar para el máximo contenido de hierro

en las partículas. El gráfico de superficie de respuesta demuestra cómo influyen las

diferentes relaciones de sulfato ferroso y alginato en el contenido de hierro y establece que

los valores óptimos son 0,75% en alginato y 1,00% en sulfato ferroso para obtener 5779,07

ppm de hierro. Sin embargó como se verá más delante de acuerdo a los perfiles de liberación

y al diagrama de Pareto el hecho de que en esta formulación se haya duplicado en contenido

de hierro no tiene la mayor influencia en la encapsulación pues el fenómeno que se presenta

es un mayor depósito de hierro en la capa superficial de las partículas y por esta razón hay

una liberación mucho más rápida que para MC2.

65

4.3.2 Determinación del tamaño y morfología de partícula

Los datos fueron analizados para MC2 Y MC4 pues estas partículas a simple vista tenían

forma esférica mientras que MC1 y MC3 presentaban forma de escamas y eran partículas

grandes, Además también se tomó en cuenta como se observa en las figuras 21 y 22 los

cambios de color que presentaban las partículas MC1 y MC3, estas se oxidaron dentro de

72 horas mientras que MC2 y MC4 no presentaron cambios muy aparentes en su color.

Figura 23. Partículas obtenidas mediante la fórmula MC1, antes y después de 72 horas de

su preparación


su preparación

66


su preparación


su preparación

67

Para el análisis microscópico de las partículas se re-suspendieron las mismas en 1 mL de

agua destilada y luego se colocó una pequeña muestra en un portaobjetos, las partículas se

analizaron bajo un lente de 40X.

Se tomaron medidas de 50 partículas y luego se determinó su valor promedio, para la

muestra MC2 se trató de un valor promedio de 43,27 µm mientras que para MC4 se

produjeron partículas que en promedio tenían un diámetro de 27,43 µm.

Después del proceso de lavado se observa aglomeración en las partículas, esta va

disminuyendo conforme las partículas se secan, la determinación del diámetro debe

realizarse con las partículas totalmente secas es decir a las 72 horas de su preparación.


diámetro promedio 43 µm.

68


diámetro promedio 27 µm.

Las figuras 24 y 25 denotan la morfología de las partículas, no se observa un núcleo definido

sino una matriz con bordes irregulares, en las partículas MC2 se observa mayor

aglomeración que en MC4.

Debido al número de datos se usaron tablas de distribución de frecuencia para agrupar los

tamaños de partículas, de acuerdo al gráfico 8 la mayor frecuencia de diámetro de partícula

para MC2 se observa en el intervalo de 39-50µm, seguida por partículas de 28-39µm.

En el grafico 9 se observa la distribución de diámetros para las partículas MC4 , la mayor

frecuencia se observa en partículas con tamaños entre 8 a 25 µm, seguidos de partículas con

diámetros entre 21-24 µm. En la tabla 16 se han resumido los diámetros promedio para MC2

y MC4.

Tabla 17 Diámetro promedio de las partículas MC2 y MC4

Código Diámetro (µm)

MC2 43,27

MC4 27,43


69

Gráfico 8 Distribución de tamaños para las partículas MC2


Gráfico 9 Distribución de tamaños para las partículas MC4


0

2

4

6

8

10

12

14

16

17 a 28 28 a 39 39 a 50 50 a 61 61 a 72 72 a 83 83 a 94

7

1516

8

1 12

FR

EC

UE

NC

IA

Intervalos (µm)

Tamaño de partícula MC2

0

5

10

15

20

25

8 a 21 21 a 34 34 a 47 47 a 60 60 a 73 73 a 86 86 a 99

FR

EC

UE

NC

IA

Intervalos (µm)

Tamaño de partícula MC4

70

Discusión

Las partículas obtenidas mediante el método combinado de emulsión gelificación iónica

se encuentra en tamaños micrométricos para las formulaciones MC2 y MC4, para MC1 y

MC3 se obtuvieron partículas milimétricas que no permitían continuar con su

caracterización. Un motivo para obtener tamaños micrométricos es la formación de gotas

pequeñas en la emulsión, las mismas sirven como un molde para obtener partículas después

de someter al alginato al proceso de gelificación. Acorde a las formulaciones con las que se

obtuvieron partículas milimétricas se verifica que con un contenido de 0,5% de alginato en

la emulsión no se presenta la viscosidad adecuada para proporcionar estabilidad, durante el

proceso de reticulación con calcio las gotas tendieron a unirse formando gotas mayores y

pon lo tanto produciendo partículas grandes durante la gelificación como se observa en las

figuras 21 y 22.

Desde el punto de vista morfológico para MC2 y MC4 en las figuras 24 y 25 no se

observan núcleos ni una pared de revestimiento definido, al contrario se observan las

partículas como una sola matriz, las causas de este comportamiento son varias, una de ellas

es que el sulfato ferroso es soluble en el material encapsulante, al ser tanto la pared de

revestimiento como el principio activo líquidos miscibles estos forman una sola matriz, tras

la formación de esta se produjo la reticulación de la capa externa de alginato con el ión

divalente calcio y como última fase la solidificación de esta capa externa. (Gaonkar, Vasisht,

Kare, & Sobel, 2014). Por lo tanto y de acuerdo a la clasificación morfológica de las

partículas estas se encuentran dentro de las micro esferas en las que el principio activo es

soluble en la matriz. Los bordes irregulares de las micro esferas denotan que la gelificación

ha sido demasiado rápida y descontrolada, una gelificación lenta permitirá obtener

estructuras uniformes y más integradas (Kuo & Ma, 2001), de la misma forma la temperatura

de gelificación también influye en la formación del gel, a bajas temperaturas se puede

disminuir la reactividad de los agentes reticulantes y por lo tanto la velocidad de la formación

del gel (Lee & Mooney, 2012), el método usado en esta investigación fue a temperatura

ambiente de 25°C y mediante una gelificación iónica externa.

4.3.3 Perfil de liberación del principio activo en las micropartículas

Se estudió la difusión del hierro desde las partículas MC2 y MC4, previamente se

determinó que estas no presentaban cambios drásticos de color, las partículas MC2 están

compuestas por un 0,75% de alginato y 0,50% de hierro, mientras que las MC4 están

formuladas con 0,75% de alginato y 1,00% de hierro. El objetivo fue conocer cómo influye

el alginato en la liberación del hierro. Para llevar a cabo el análisis se colocaron las muestras

en bolsas de diálisis de acetato de celulosa junto con un mililitro de solución receptora. Al

iniciar el análisis las bolsas se sumergieron en ácido clorhídrico 0,1 N de acuerdo al método

usado por (Al-Gawhari, 2016), bajo agitación de 50 rpm y 37°C.

71

Los ensayos de difusión se realizaron durante 24 horas, la liberación se evaluó primero

en un pH ácido de 1,2 y luego a un pH básico de 7,4. La muestra se fijó en un gramo de

partículas pues con esta cantidad no se sobrepasaría las condiciones Sink. Con fines

comparativos se realizaron en conjunto la liberación desde micropartículas y la difusión de

un gramo de sulfato ferroso heptahidratado.

En el Anexo I y J se pueden observar todos los datos de los ensayos de liberación para

MC2 y MC4, en la siguientes tablas se detallan los porcentajes de difusión en las tres réplicas

realizadas para las partículas y en los gráficos se muestran los perfiles de difusión obtenidos

al analizar el porcentaje de principio activo liberado en función del tiempo.

Tabla 18. Porcentaje de hierro en la solución receptora en función del tiempo, a partir de

micropartículas MC2

pH Tiempo

(minutos)

%Liberación de Hierro Promedio

(%)

Desviación

estándar

Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

1,2 5 3,69 3,99 3,72 3,80 0,17

1,2 15 8,26 7,07 7,86 7,73 0,61

1,2 30 21,33 16,41 23,33 20,36 3,56

1,2 45 29,78 20,50 31,84 27,37 6,04

1,2 60 36,99 30,52 39,51 35,67 4,64

1,2 90 46,88 37,30 50,22 44,80 6,71

1,2 120 57,29 49,10 61,80 56,06 6,44

1,2 180 70,26 58,90 70,94 66,70 6,76

1,2 240 85,67 79,98 86,13 83,93 3,43

7,4 270 68,48 68,06 70,18 68,91 1,12

7,4 300 68,40 63,90 61,22 64,51 3,63

7,4 360 63,35 60,00 60,57 61,31 1,79

7,4 420 58,35 61,32 60,51 60,06 1,54

7,4 480 58,27 60,20 60,40 59,62 1,18

7,4 1380 51,27 53,04 38,60 47,64 7,88

7,4 1440 50,05 35,08 38,41 41,18 7,86


72

Gráfico 10. Perfil de difusión de hierro a partir de micropartículas MC2

Como se puede visualizar en el gráfico 10, existe un incremento progresivo del porcentaje

de hierro liberado a pH =1,2 llegando a un valor máximo de 83,93%, al aumentar el pH a

7,4 el contenido de hierro divalente en la solución receptora disminuye hasta 41,18% al

finalizar el análisis. La liberación de hierro desde las partículas MC4 se manejó de la misma

forma que MC2, en la siguiente tabla se puede observar los datos de porcentaje de hierro en

la solución receptora en función del tiempo.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

%LI

BER

AC

IÓN

HIE

RR

O

TIEMPO (MINUTOS)

MC2 (24 HORAS)

pH=7,4pH=1,2

73

Tabla 19. Porcentaje de hierro en la solución receptora en función del tiempo, a partir de

micropartículas MC4

pH Tiempo

(minutos)


(%)

Desviación

estándar (%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

1,2 5 14,16 8,62 7,81 10,20 3,46

1,2 15 35,71 20,94 24,00 26,88 7,79

1,2 30 55,52 43,11 39,71 46,11 8,32

1,2 45 58,28 46,95 48,47 51,23 6,15

1,2 60 70,20 66,85 66,11 67,72 2,18

1,2 90 70,47 69,02 69,11 69,53 0,81

1,2 120 80,84 77,84 78,27 78,98 1,62

1,2 180 85,32 84,57 88,17 86,02 1,89

7,4 240 63,90 65,74 75,30 68,31 6,12

7,4 270 65,08 62,45 68,24 65,26 2,89

7,4 300 44,29 45,32 50,69 46,77 3,43

7,4 360 24,88 27,31 28,55 26,91 1,86

7,4 420 19,22 18,32 15,28 17,61 2,06

7,4 1380 17,82 17,18 15,88 16,96 0,99

7,4 1440 17,88 15,41 13,61 15,63 2,14


Gráfico 11. Perfil de difusión de hierro a partir de micropartículas MC4

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

% L

IBER

AC

IÓN

DE

HIE

RR

O

TIEMPO (MINUTOS)

MC4 (24 HORAS)

pH=1,2 pH=7,4

74

Las partículas MC4 presentan un comportamiento similar a MC2, durante la difusión a

pH=1, 2 el contenido de hierro aumenta progresivamente hasta llegar a un porcentaje de

86,02% de hierro en la solución receptora, cuando el pH cambia a 7,4 este contenido

comienza a decaer hasta llegar a 15,63 como valor mínimo.

A continuación se observa como difunde el sulfato ferroso cuando no está encapsulado, este

análisis se realizó por triplicado, las muestras de un gramo se colocaron en bolsas de acetato

de celulosa y luego se añadió un mililitro de solución receptora a pH=1,2. En el gráfico 12

se observa que el hierro difunde hasta el 99% hacia la solución receptora en

aproximadamente 90 minutos. En esta gráfico también se observa que al aumentar el pH a

7,4 el contenido de hierro en la solución receptora disminuye. A continuación en la tabla se

detallan los porcentajes de liberación del hierro.

Tabla 20. Porcentaje de hierro no encapsulado en la solución receptora en función del

tiempo

pH Tiempo

(minutos)


(%)

Desviación

estándar

(%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

1,2 5 9,54 8,45 8,45 8,81 0,63

1,2 15 32,48 32,46 32,11 32,35 0,21

1,2 30 77,03 70,92 72,48 73,48 3,17

1,2 45 90,89 91,77 92,07 91,58 0,62

1,2 60 95,66 97,65 92,69 95,33 2,49

1,2 90 98,53 99,38 97,39 98,43 1,00

1,2 120 98,11 98,60 98,73 98,48 0,33

1,2 180 97,78 99,63 98,31 98,58 0,95

1,2 210 99,09 99,93 99,69 99,57 0,43

7,4 240 66,34 60,81 69,68 65,61 4,48

7,4 270 64,05 56,98 66,58 62,54 4,97

7,4 300 64,05 66,58 56,98 62,54 4,97

7,4 360 62,74 55,00 52,22 56,65 5,45

7,4 420 60,78 54,33 51,46 55,53 4,77

7,4 1380 47,32 57,35 55,12 53,26 5,27 1440 42,15 46,98 43,39 44,18 2,51


75

Gráfico 12. Perfil de difusión de hierro no encapsulado

Gráfico 13. Comparación de la difusión de hierro desde MC2, MC4 y hierro no encapsulado

durante 24 Horas

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0

%LI

BER

AC

IPO

N D

E H

IER

RO

TIEMPO (MINUTOS)

DIFUSIÓN DE HIERRO NO ENCAPSULADO (24 HORAS)

pH=1,2 pH=7,4

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

%LI

BER

AC

IÓN

HIE

RR

O

TIEMPO (MINUTOS)

Comparación (24Horas)

MC2

MC4

FeSO4

76


encapsulado a pH= 1,2

Discusión

El sulfato ferroso es una sal que se usa en la fortificación de alimentos debido a su alta

solubilidad, tiene un peso molecular de 277.86 g/mol en su forma hidratada y su presenta

una alta solubilidad en agua 29,5g/L. Como se observa en las curva de liberación para el

hierro este difunde en poco tiempo alcanzando el 99,57% de presencia en la liberación

receptora tras 90 minutos, al cambiar el pH a 7,4 la presencia de hierro disminuye. Las curvas

de liberación de hierro a partir de MC2 y MC4 reflejan dos panoramas, en el primero el

hierro se libera aumentando progresivamente a pH 1,2 mientras que en el segundo la

presencia de hierro en la solución receptora decae hasta aproximadamente 40%. De acuerdo

a ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014), el hierro Fe2+ es fácilmente oxidado a Fe3+ a

pH fisiológico es decir a 7, 4. El hierro permanece en estado férrico a nivel gástrico donde

se encuentra a pH de 1,2, este pH estomacal permite que el hierro se mantenga en estado

ferroso hasta las proximidades del duodeno superior donde se da la mayor parte de su

absorción ( Abbaspour, Hurrell , & Kelishadi , 2014), después de atravesar esta zona el hierro

Fe2+ que no se haya absorbido se va a oxidar y decaerá en su porcentaje de presencia, en

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

%LI

BER

AC

IPO

N D

E H

IER

RO

TIEMPO (MINUTOS)

COMPARACIÓN PH 1,2

Hierro

MC2

MC4

77

base a este comportamiento fisiológico del hierro es que se puede explicar la peculiar forma

de las curvas.

Se observa que al comparar el perfil de difusión de MC2 con el de hierro no encapsulado

hay una retención mayor, pues la liberación desde MC2 alcanza el 83,43% después de 4

horas, mientras que para el hierro no encapsulado hay una difusión casi inmediata tras una

hora y media de iniciado el análisis, la retención que se da para el hierro no encapsulado es

efecto de la membrana de celulosa. Cuando se comparan los datos de MC4 con el hierro no

encapsulado se observa el mismo comportamiento, hay una retención mayor, la difusión del

hierro desde MC4 alcanza el 86,02% tras 3 horas de iniciado el análisis, es decir el tiempo

de difusión es menor que para MC2. La diferencia de la composición de las partículas puede

explicar este comportamiento, pues en el caso de MC2 el contenido de alginato es mayor

que el contenido de sulfato ferroso, mientras que para MC4 es lo contrario, al ser la matriz

de alginato la que permite la retención del hierro obviamente para MC4 va a ser menor,

además que debido al exceso de hierro este tiende a ubicarse no solo formando parte de la

micro esfera sino también en su superficie porosa y en contacto con la solución receptora se

produjo su mayor liberación en un menor tiempo. Además se observa que no se llega a un

100% de liberación del hierro y esto se puede deber a que existe retención dentro de ambos

tipos de partículas por parte del alginato que se retícula con el hierro divalente, aunque este

gel no es del todo estable no permite la difusión al 100%.

78

Capítulo V

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

La investigación desarrollada permitió adecuar el método de gelificación iónica

externa para encapsular hierro divalente, es una técnica fácil y menos costosa que la

preparación de liposomas.

Se consiguió la preparación de una emulsión w/o que permita la adición en su fase

discontinua de alginato de sodio como material formador de pared, sulfato ferroso y

ácido cítrico como principios activos. Como fase continua se logró usar aceite de

girasol con una mezcla de tensoactivos, 25% Tween 80 y 75% de Span80, esta

mezcla constituía el 1,5%p/p de la emulsión.

La estabilidad de la emulsión fue adecuada para la posterior solidificación del

alginato de sodio mediante la técnica de gelificación iónica externa, se logró la

formación de un gel rígido mediante la adición de cloruro de calcio 0,5 M.

Se pueden preparar partículas micrométricas cargadas de sulfato ferroso usando

como material de revestimiento alginato de sodio, en el caso de las partículas

preparadas con 0,50% de sulfato ferroso se lograron tamaños que bordean los 43 um,

mientras que las preparadas con 1,00% de esta sal alcanzaron tamaños de 27 um. El

tamaño de las partículas las hace adecuadas para ser evaluadas en alimentos sin que

estas sean percibidas sensorialmente por su textura.

El mayor rendimiento de producción se logró en las partículas que contenían 0,75%

de alginato y 1% de sulfato ferroso alcanzando 85%, seguidas por las partículas que

se formularon con 0,75% de alginato y 0,5% de sulfato ferroso obteniendo 82%. Al

comparar el contenido de hierro de MC2 y MC4 mediante ADEVA se demostró que

la diferencia no es significativa, por lo tanto el a pesar de duplicar en la formulación

el contenido de sulfato ferroso esto no asegura una mayor encapsulación del mismo.

La variable que mayor influencia tiene en el contenido de hierro en las partículas es

el porcentaje de alginato, la interacción entre el porcentaje de sulfato ferroso y de

alginato de sodio no tiene una incidencia significativa en la encapsulación de hierro.

Al optimizar las formulaciones se obtuvieron los valores 1% de sulfato ferroso y

0,75% de alginato como óptimos, sin embargo al no diferir la cantidad de hierro

encapsulado al usar 0,5% de sulfato ferroso se puede establecer los valores 0,5% y

0,75% como óptimos, pues el duplicar en contenido de sulfato ferroso en la

formulación puede inferir en el perfil de liberación y en las características sensoriales

de las micropartículas.

Las partículas presentaron una morfología asimétrica, presentan bordes irregulares y

una matriz fusionada con el principio activo por lo que se encuentran dentro de la

clasificación de micro esferas en las que el principio activo es soluble con el material

de revestimiento. MC2 y MC4 mostraron una mayor resistencia a la oxidación al no

presentar cambios de color.

79

Ninguna de las formulaciones permitió alcanzar eficiencias de encapsulación

mayores al 8% obtenido por las partículas MC2, esta eficiencia de encapsulación si

bien es baja permite una mayor protección del principio activo.

La difusión de hierro desde las partículas MC2 alcanzan el 83% después de 4 horas

mientras que para MC4 se logró un 86% de difusión después de 3 horas de análisis,

en ambos casos la retención fue mayor que para el sulfato ferroso sin encapsular cuya

difusión se da en 90 minutos.

De acuerdo al tiempo en el que se inicia la liberación el aporte de hierro desde estas

partículas puede ser eficaz para que este llegue al duodeno proximal en forma ferrosa

y se produzca una mejor absorción del mismo.

Esta técnica es capaz de formar partículas con un contenido de hierro por gramo de

aproximadamente 35% del valor diario recomendado por la Norma INEN 1334-2.

Esta tecnología permitirá el desarrollo de productos diferentes con calidad

nutricional mejorada y propiedades inteligentes, sobretodo en aplicaciones

pediátricas y geriátricas. El uso de estas partículas permitirá incluir cantidades

mayores de hierro en los alimentos que las que se pueden usar por el momento

debido a los cambios drásticos en el sabor y color que produce el hierro.

5.2 Recomendaciones

Se requieren mejoras estructurales tanto del núcleo como el revestimiento para

progresar en las propiedades de estas micropartículas y evitar superficies irregulares

e imperfecciones que influencien directamente en la estabilidad. Una de las mejores

puede ser el uso del alginato mezclado con malto dextrinas o agarosa para mejorar

sus propiedades mecánicas como se ha hecho en estudios similares.

Para disminuir las imperfecciones en la formación del gel se puede probar el mismo

procedimiento pero usando gelificación iónica interna, la misma que en teoría

permitiría una solidificación más lenta y ordenada. De la misma forma la temperatura

de gelificación también influye en la formación del gel, por lo tanto se puede probar

con bajas temperaturas para disminuir la reactividad de los agentes reticulantes.

Se requieren pruebas adicionales para determinar su eficacia biológica antes de poder

recomendar se inicie el uso de las partículas como compuestos fortificantes de

alimentos para el consumo humano. Además se requieren de un análisis de

porosimetría BET para conocer cómo influye la porosidad en el contenido de hierro.

Las interesantes características del gel formado por la reticulación entre alginato y

hierro ferroso deben ser estudiadas a mayor profundidad pues no existe mucha

bibliografía al respecto. Incluso debería estudiarse como se pueden dar aplicaciones

industriales de este gel pues en si este contiene una gran cantidad de hierro, existe

la necesidad de evaluar su estabilidad y características sensoriales.

80

Una vez mejoradas las imperfecciones de las micropartículas se deben evaluar en

diferentes matrices alimenticias, las mismas deben ser de alto consumo por parte de

la población para así poder diversificar los productos que están fortificados con

hierro.

La preparación de estas micropartículas abre un camino para varias investigaciones

adicionales como su comportamiento tanto sensorial como de estabilidad en diversas

matrices alimenticias, el mejoramiento de sus características a través de la

combinación de varios biopolímeros o cambios en los parámetros de procesamiento

y los estudios de su comportamiento frente al procesamiento de alimentos.

81

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85

ANEXOS

Anexo A: Esquema Causa Efecto

EFECTOS

CAUSAS

Dificulta las investigaciones

Altos costos en salud Pública

El sulfato ferroso no se puede usar

en la fortifiación de alimentos

No se desarrollan estas

investigaciones en el país

Los productos de este tipo son caros

debido a importaciones

Tecnología poco conocida en el

Ecuador

Se comercializan liposomas de

sulfato ferroso

Estos métodos son costosos

El sulfato ferroso es un compuesto

sensible

Los tamaños de particula no

permiten su uso en alimentos

Preparación de microcápsulas cargadas de sulfato ferroso haciendo uso de alginato

de sodio como material de encapsulación

Partículas filtradas al vacío

Emulsión w/o preparada

Adición de la fase acuosa conteniendo sulfato ferroso a la fase oleosa

o haciendo uso de alginato de sodio como material de encapsulación

86

Anexo B: Procedimiento usado en la técnica combinada de emulsión gelificación

iónica para la preparación de micropartículas cargadas de sulfato ferroso

Adición de la fase acuosa conteniendo sulfato ferroso

a la fase oleosa

Aspecto de la sedimentación de las partículas tras dos

horas de reposo

Emulsión w/o preparada

Partículas filtradas al vació

87

Anexo C: Curva de calibración del análisis espectrofotométrico de Hierro

Patrón Absorbancia Concentración

ug/mL

1 0,0639 0,24

2 0,2373 1,00

3 0,4431 2,00

4 0,8264 4,00

Coef. Correlacion: 0,9997

y = 0,2014x + 0,0282R² = 0,9987

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 1 2 3 4 5

Ab

sorb

an

cia

Concentración ug/mL

Curva de Calibración Hierro

Valores Y

Lineal (Valores Y)

88

Anexo D: HBL requerido para formular una emulsión w/o con aceite de girasol

Tensoactivo Sinónimo Característica HBL

Tween 80 Monoleato de

Sorbitan

Polioxietilenado

Agente

tensoactivo

hidrofílico

15

Span 80 Ésteres de

Sorbitano

Agente

tensoactivo

Lipofílico

4.3

Fuente: (ICI Americas Inc., 1980)

HBLACEITE DE GIRASOL= 7

𝐻𝐵𝐿 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 0,75 ∗ 4.3 + 0,25 ∗ 15

𝐻𝐵𝐿𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 6,98

𝐻𝐵𝐿 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑔𝑖𝑟𝑎𝑠𝑜𝑙 = 𝐻𝐵𝐿 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜

Anexo E: Determinación de la solubilidad del sulfato ferroso en el medio de

liberación

Peso del FeSO4.7H2O = 0,5202 g

Volumen HCl (0,1N)= 0,6 mL

Solubilidad=𝟏𝒎𝑳∗𝟎,𝟓𝟐𝟎𝟐𝒈

𝟎,𝟔𝒎𝑳= 𝟎, 𝟖𝟔𝟕𝒈/mL

𝑪𝒐𝒏𝒅𝒊𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑺𝒊𝒏𝒌 =𝟎, 𝟖𝟔𝟕𝒈 ∗ 𝟎, 𝟐 ∗ 𝟏𝟐𝟎𝒎𝑳

𝟏𝒎𝑳= 𝟐𝟎, 𝟖𝟎𝟖𝒈

89

Anexo F: Guía de observación, Contenido de Hierro en las micropartículas (mg)

Anexo G: Guía de Observación, Contenido de Hierro en las micropartículas (ppm)

Código ALGINATO

%4

SULFATO

FERROSO

%

Contenido de hierro

experimental en mc

(mg)

Peso de

las mc

(g)

ppm

mc3 0,50 1,00 4,8777 1,2932 3771,8257

mc2 0,75 0,50 6,1057 1,1723 5208,3333

mc4 0,75 1,00 8,9943 1,5322 5870,1657

mc2 0,75 0,50 10,6841 1,9776 5402,5424

mc2 0,75 0,50 3,3217 0,6441 5157,1709

mc1 0,50 0,50 0,7841 0,5291 1481,9206

mc3 0,50 1,00 4,1261 0,7204 5727,5542

mc1 0,50 0,50 0,6383 0,4708 1355,8615

mc3 0,50 1,00 3,6777 0,7635 4816,9557

mc1 0,50 0,50 0,5202 0,3925 1325,3012

mc4 0,75 1,00 18,8158 3,218 5846,3252

mc4 0,75 1,00 4,6422 0,8259 5620,7234

4 Porcentaje p/p en la emulsión

Código Alginato

%

Sulfato

ferroso

%

Concentración

ug/mL

Contenido

de hierro

experimental

en mc (mg)

Eficiencia de

la

encapsulación

%

Rendimiento

de

producción

%

mc3 0,50 1,00 0,89 4,8777 3,02 75,50

mc2 0,75 0,50 0,34 6,1057 7,46 77,25

mc4 0,75 1,00 0,51 8,9943 5,59 80,17

mc2 0,75 0,50 0,51 10,6841 8,47 85,51

mc2 0,75 0,50 0,42 3,3217 8,09 84,65

mc1 0,50 0,50 0,3 0,7841 1,53 67,71

m3c 0,50 1,00 0,37 4,1261 5,08 64,80

mc1 0,50 0,50 0,13 0,6383 1,48 66,17

mc3 0,50 1,00 0,2 3,6777 4,49 68,15

mc1 0,50 0,50 0,11 0,5202 1,27 62,19

mc4 0,75 1,00 0,42 18,8158 7,63 87,03

mc4 0,75 1,00 0,23 4,6422 5,31 86,38

90

Anexo H: Guía de Observación, Tamaño de Partículas determinadas mediante

microscopía óptica (40X)

N° MC1

(µm)

MC2

(µm)

MC3

(µm)

MC4

(µm)

1 ND5 34,46 ND 8,34

2 ND 30,64 ND 19,93

3 ND 48,61 ND 13,82

4 ND 44,49 ND 22,82

5 ND 47,36 ND 21,24

6 ND 49,62 ND 32,84

7 ND 33,06 ND 33,9

8 ND 81,09 ND 20,91

9 ND 48,48 ND 24

10 ND 21,02 ND 23,52

11 ND 89,94 ND 37,02

12 ND 27,93 ND 40,67

13 ND 33,76 ND 42,86

14 ND 32,31 ND 45,78

15 ND 31,57 ND 35,21

16 ND 36,46 ND 8,34

17 ND 57,12 ND 27,29

18 ND 42,14 ND 36,26

19 ND 23,79 ND 34,09

20 ND 22,16 ND 33,82

21 ND 17,12 ND 9,91

22 ND 31,39 ND 8,1

23 ND 33,26 ND 9,55

24 ND 28,51 ND 9,88

25 ND 41,46 ND 9,03

26 ND 45,3 ND 9,42

27 ND 40,39 ND 8,7

28 ND 43,25 ND 10,96

29 ND 56,18 ND 11,3

30 ND 27,29 ND 12,19

31 ND 50,73 ND 10,28

32 ND 46,93 ND 7,68

33 ND 50,92 ND 9,73

34 ND 33,26 ND 9,91

35 ND 34,07 ND 9,14

36 ND 50,22 ND 11,01

37 ND 60,29 ND 12,36

38 ND 33,82 ND 32,78

5 No Determinable: El tamaño de las partículas MC1 y MC3 no se determinó porque correspondían a

milímetros y se descartaron estas partículas.

91

39 ND 61,83 ND 34,56

40 ND 52,2 ND 33,23

41 ND 48,82 ND 37,35

42 ND 46,47 ND 86,4

43 ND 88,12 ND 86,99

44 ND 47,57 ND 8,04

45 ND 38,02 ND 61,83

46 ND 46,47 ND 97,26

47 ND 39,75 ND 39,46

48 ND 52,2 ND 28,55

49 ND 35,26 ND 60,29

50 ND 46,88 ND 33,12

92

Anexo I: Guía de observación, Ensayos de Liberación de la muestra MC2

Tiempo

(minutos)

Ensayo Peso de

la

muestra

(g)

Absorbancia Concentración

(ug/mL)

FD Hierro

Liberado

(mg)

Contenido

Total en

la muestra

% de

Liberación

5 1 1,045 0,0632 0,1738 1200 0,2085 5,6457 3,69

5 2 1,188 0,0712 0,2135 1200 0,2562 6,4182 3,99

5 3 1,0763 0,0645 0,1802 1200 0,2163 5,8148 3,72

15 1 1,045 0,1065 0,3888 1200 0,4666 5,6457 8,26

15 2 1,188 0,1043 0,3779 1200 0,4535 6,4182 7,07

15 3 1,0763 0,1049 0,3809 1200 0,4570 5,8148 7,86

30 1 1,045 0,2303 1,0036 1200 1,2044 5,6457 21,33

30 2 1,188 0,2049 0,8775 1200 1,0530 6,4182 16,41

30 3 1,0763 0,2558 1,1303 1200 1,3563 5,8148 23,33

45 1 1,045 0,3103 1,4009 1200 1,6811 5,6457 29,78

45 2 1,188 0,249 1,0965 1200 1,3158 6,4182 20,50

45 3 1,0763 0,3389 1,5430 1200 1,8515 5,8148 31,84

60 1 1,045 0,3786 1,7401 1200 2,0881 5,6457 36,99

60 2 1,188 0,3569 1,6324 1200 1,9588 6,4182 30,52

60 3 1,0763 0,4137 1,9144 1200 2,2973 5,8148 39,51

90 1 1,045 0,4723 2,2055 1200 2,6465 5,6457 46,88

90 2 1,188 0,4299 1,9949 1200 2,3939 6,4182 37,30

90 3 1,0763 0,5182 2,4334 1200 2,9201 5,8148 50,22

120 1 1,045 0,2996 1,3478 2400 3,2347 5,6457 57,29

120 2 1,188 0,2926 1,3130 2400 3,1513 6,4182 49,10

120 3 1,0763 0,3297 1,4973 2400 3,5934 5,8148 61,80

180 1 1,045 0,361 1,6527 2400 3,9665 5,6457 70,26

180 2 1,188 0,3454 1,5752 2400 3,7806 6,4182 58,90

180 3 1,0763 0,3743 1,7188 2400 4,1250 5,8148 70,94

240 1 1,045 0,434 2,0152 2400 4,8366 5,6457 85,67

240 2 1,188 0,4589 2,1389 2400 5,1334 6,4182 79,98

240 3 1,0763 0,4484 2,0868 2400 5,0082 5,8148 86,13

270 1 1,045 0,3526 1,6110 2400 3,8664 5,6457 68,48

270 2 1,188 0,3947 1,8201 2400 4,3682 6,4182 68,06

270 3 1,0763 0,3706 1,7004 2400 4,0809 5,8148 70,18

300 1 1,045 0,3522 1,6090 2400 3,8616 5,6457 68,40

300 2 1,188 0,3723 1,7088 2400 4,1012 6,4182 63,90

300 3 1,0763 0,3269 1,4834 2400 3,5601 5,8148 61,22

360 1 1,045 0,3283 1,4903 2400 3,5768 5,6457 63,35

360 2 1,188 0,3513 1,6045 2400 3,8509 6,4182 60,00

360 3 1,0763 0,3237 1,4675 2400 3,5219 5,8148 60,57

420 1 1,045 0,3046 1,3726 2400 3,2943 5,6457 58,35

420 2 1,188 0,3584 1,6398 2400 3,9355 6,4182 61,32

420 3 1,0763 0,3234 1,4660 2400 3,5184 5,8148 60,51

480 1 1,045 0,3042 1,3706 2400 3,2895 5,6457 58,27

93

480 2 1,188 0,3524 1,6100 2400 3,8640 6,4182 60,20

480 3 1,0763 0,3229 1,4635 2400 3,5124 5,8148 60,40

1380 1 1,045 0,2725 1,2132 2400 2,9117 5,6457 51,57

1380 2 1,188 0,3138 1,4183 2400 3,4039 6,4182 53,04

1380 3 1,0763 0,2165 0,9351 2400 2,2442 5,8148 38,60

1440 1 1,045 0,2653 1,1774 2400 2,8259 5,6457 50,05

1440 2 1,188 0,2171 0,9381 2400 2,2514 6,4182 35,08

1440 3 1,0763 0,2156 0,9306 2400 2,2335 5,8148 38,41

94

Anexo J: Guía de observación, Ensayos de Liberación de la muestra MC4

Tiempo

(minutos)

Ensayo Peso de

la

muestra

Absorbancia Concentración

(ug/mL)

FD Hierro

Liberado

(mg)

Contenido

Total en

la

muestra

(mg)

% de

Liberación

5 1 0,9259 0,1568 0,6386 1200 0,7663 5,4138 14,16

5 2 0,9515 0,1087 0,3997 1200 0,4797 5,5635 8,62

5 3 0,8977 0,097 0,3416 1200 0,4100 5,2489 7,81

15 1 0,9259 0,3526 1,6110 1200 1,9332 5,4138 35,71

15 2 0,9515 0,2237 0,9708 1200 1,1650 5,5635 20,94

15 3 0,8977 0,2396 1,0498 1200 1,2598 5,2489 24,00

30 1 0,9259 0,5326 2,5049 1200 3,0059 5,4138 55,52

30 2 0,9515 0,4307 1,9989 1200 2,3986 5,5635 43,11

30 3 0,8977 0,378 1,7371 1200 2,0846 5,2489 39,71

45 1 0,9259 0,5576 2,6291 1200 3,1549 5,4138 58,28

45 2 0,9515 0,4665 2,1766 1200 2,6120 5,5635 46,95

45 3 0,8977 0,4551 2,1200 1200 2,5440 5,2489 48,47

60 1 0,9259 0,6659 3,1669 1200 3,8003 5,4138 70,20

60 2 0,9515 0,6523 3,0994 1200 3,7192 5,5635 66,85

60 3 0,8977 0,6105 2,8918 1200 3,4701 5,2489 66,11

90 1 0,9259 0,6684 3,1793 1200 3,8152 5,4138 70,47

90 2 0,9515 0,6725 3,1997 1200 3,8396 5,5635 69,02

90 3 0,8977 0,6369 3,0229 1200 3,6275 5,2489 69,11

120 1 0,9259 0,7626 3,6471 1200 4,3766 5,4138 80,84

120 2 0,9515 0,7549 3,6089 1200 4,3307 5,5635 77,84

120 3 0,8977 0,7176 3,4237 1200 4,1084 5,2489 78,27

180 1 0,9259 0,8033 3,8493 1200 4,6191 5,4138 85,32

180 2 0,9515 0,8177 3,9208 1200 4,7049 5,5635 84,57

180 3 0,8977 0,8048 3,8567 1200 4,6281 5,2489 88,17

210 1 0,9259 0,6087 2,8828 1200 3,4594 5,4138 63,90

210 2 0,9515 0,6419 3,0477 1200 3,6573 5,5635 65,74

210 3 0,8977 0,6914 3,2936 1200 3,9523 5,2489 75,30

240 1 0,9259 0,6194 2,9360 1200 3,5232 5,4138 65,08

240 2 0,9515 0,6112 2,8953 1200 3,4743 5,5635 62,45

240 3 0,8977 0,6292 2,9847 1200 3,5816 5,2489 68,24

300 1 0,9259 0,4306 1,9984 1200 2,3980 5,4138 44,29

300 2 0,9515 0,4513 2,1012 1200 2,5214 5,5635 45,32

300 3 0,8977 0,4747 2,2174 1200 2,6608 5,2489 50,69

360 1 0,9259 0,2542 1,1223 1200 1,3468 5,4138 24,88

360 2 0,9515 0,2832 1,2663 1200 1,5196 5,5635 27,31

360 3 0,8977 0,2797 1,2490 1200 1,4987 5,2489 28,55

420 1 0,9259 0,2028 0,8671 1200 1,0405 5,4138 19,22

420 2 0,9515 0,1992 0,8492 1200 1,0190 5,5635 18,32

420 3 0,8977 0,1628 0,6684 1200 0,8021 5,2489 15,28

95

1320 1 0,9259 0,1901 0,8040 1200 0,9648 5,4138 17,82

1320 2 0,9515 0,1886 0,7965 1200 0,9558 5,5635 17,18

1320 3 0,8977 0,1681 0,6947 1200 0,8337 5,2489 15,88

1440 1 0,9259 0,1897 0,8020 1200 0,9624 5,4138 17,78

1440 2 0,9515 0,1721 0,7146 1200 0,8575 5,5635 15,41

1440 3 0,8977 0,1481 0,5954 1200 0,7145 5,2489 13,61

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