Obtención y caracterización de inulina entrecruzada como agente encapsulante de α-Tocoferol

Abstract

El alfa tocoferol (AT) es uno de los antioxidantes más utilizados en diferentes industrias, aunque su baja estabilidad y pobre solubilidad en medio hidrofílico limitan sus aplicaciones. Estas desventajas pueden ser superadas utilizando la tecnología de Microencapsulación, para esto la técnica más utilizada es el secado por atomización. Para propósitos de liberación controlada el agente encapsulante es esencial, siendo posible a través de modificaciones químicas, cambiar las características físicoquímicas de los polímeros y su perfil de liberación. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto del entrecruzamiento químico de la inulina (dos grados: InE1 e InE2) como agente encapsulante sobre el porcentaje de encapsulación y evaluar el comportamiento de liberación de AT desde las microcápsulas obtenidas bajo condiciones óptimas en solventes modelos hidrofóbico (n-hexano) e hidrofílico (aguatween 80), utilizando inulina nativa (InN) como control. Las microcápsulas fueron elaboradas mediante secado por atomización, utilizando un secador mini spray-dryer Büchi modelo B-290. Se aplicó un diseño estadístico central compuesto 22 más estrella, considerando como variables independientes: la razón AT/agente encapsulante (1:10 – 1:30) y la temperatura del aire de entrada al secador (160-200 ºC) y como variable dependiente el porcentaje de encapsulación de AT. Se desarrollaron 10 experimentos para cada sistema estudiado (AT-InN, AT-InE1 y ATInE2). Se utilizó la metodología de superficie respuesta para optimizar la variable dependiente. El porcentaje de encapsulación de las microcápsulas de AT obtenidas bajo condiciones óptimas para los sistemas AT-InN, AT-InE1 y AT-InE2 fue de 86%, 88% y 90%, respectivamente, mostrando que un aumento en el grado de entrecruzamiento de la inulina aumentó significativamente (p<0,05) el porcentaje de encapsulación de AT, favoreciendo la interacción AT-polímero. El perfil de liberación de AT (Mt/M0 versus tiempo) desde las microcápsulas obtenidas bajo condiciones óptimas en n-hexano mostró un perfil limitante, mientras que en agua tween 80 a 25°C presentó un perfil bifásico para los tres sistemas estudiados (AT-InN, AT-InE1 y AT-InE2). La primera fase se caracterizó por una liberación correspondiente al AT superficial. Los perfiles de liberación se ajustaron a modelos matemáticos de primer orden, Higuchi y Korsmeyer & Peppas. Las constantes de liberación de AT superficial fueron significativamente mayores (p<0,05) para las inulinas entrecruzadas, respecto a la inulina nativa. La segunda fase sugeriría el comienzo de la liberación del AT encapsulado. Las microcápsulas de AT con inulina entrecruzada, representan un interesante aditivo alimentario para el diseño de alimentos funcionales.

Alpha tocopherol (AT) is one of the most used food antioxidants. However its low stability and poor aqueous solubility have limited their application. The use of microencapsulation technology, such as spray drying is a form of overcome this limitation. The encapsulating agent is essential for purposes of controlling the release in food, yet few biopolymers are available for spray-drying microencapsulation. However, they can be chemically modified to change their physical and chemical properties. The aim of this research was to study the chemical cross-linking of the inulin (two degrees: CIn1 and CIn2) on AT encapsulation percentage and to evaluate the release behavior of AT from microcapsules obtained under optimal conditions in a hydrophobic solvent (nhexane) and hydrophilic solvent (water-tween 80), using native inulin (NIn) as a control. AT microcapsules were prepared by a spray-drying method with a laboratory scale Büchi spray drier (B-290). The experiments were performed with a 22 central composed design constituted by 10 experiments of each system studied (AT-NIn, AT-CIn1 and ATCIn2). The independent variables were the AT/encapsulating agent ratio (1:10 – 1:30) and the inlet air temperature (160-200ºC); the dependent variable was AT encapsulation percentage. The response surface methodology was applied to optimize the performance of the dependent variable. The encapsulation percentage of the microcapsules obtained under optimal condition in the AT-NIn, AT-CIn1 and AT-CIn2 systems were 86%, 88% and 90%, respectively. These results showed that an increase in the cross-linking degree of the inulin provided a significant higher (p<0.05) AT encapsulation percentage, showing a better ATpolymer interaction between. The AT release profiles (Mt/M0 versus time) from AT-NIn, AT-CIn1 and AT-CIn2 systems obtained under optimal conditions in hexane showed a limiting profile. However, in aqueous medium a two phase profile can be distinguished, with a first phase corresponding to AT superficial release. Different mathematical models (First order, Higuchi and Korsmeyer-Peppas) were adjusted to the release profiles. The AT release rate constant were significantly higher (p<0.05) in the crosslinked inulin than native inulin. The second phase would suggest the beginning of AT release from the microcapsules. The AT–crosslinked inulin microcapsules studied represent an interesting food additive for to design functional foods.