Estudio de liberación de quercetina en hexano desde micropartículas elaboradas con inulina como agente encapsulante y Capsul como inductor de poros

Abstract

La oxidación de lípidos es una importante causa de alteración en la calidad de los alimentos, provocando cambios en la textura, la vida útil, la apariencia, y el perfil nutricional. Los antioxidantes previenen la oxidación lipídica, siendo los flavonoides un grupo de compuestos fenólicos naturales que pueden actuar donando un átomo de hidrógeno al radical peroxil. Así, la encapsulación de flavonoides se presenta como una herramienta que permite su protección y controlar su liberación en sistemas lipídicos. Una estrategia para obtener micropartículas que controlen la liberación de flavonoides es la utilización de un agente encapsulante insoluble en sistemas lipídicos y la incorporación de un inductor de poro que permita la canalización en la partícula para favorecer la liberación del flavonoide en un medio lipídico. En este contexto, el objetivo de este estudio fue estudiar la cinética y el mecanismo de liberación de quercetina (Q) en hexano desde micropartículas elaboradas utilizando inulina (In) como agente encapsulante y Capsul® (C) como inductor de poros. Se encapsuló quercetina mediante secado por atomización, utilizando un diseño experimental Box-Behnken, donde las variables independientes fueron: la temperatura del aire de entrada al secador, la relación Q/In y el porcentaje de Capsul®. La eficiencia de encapsulación y la liberación de quercetina correspondieron a las variables dependientes. La eficiencia de encapsulación de quercetina (EE) fluctuó entre 39,7-73,3% y la liberación de quercetina en hexano a los 15 días, fluctuó entre 16,4- 84,8%. La Metodología de Superficie Respuesta se aplicó para optimizar la EE y liberación de quercetina. Las condiciones óptimas para la obtención de micropartículas de quercetina por fueron: temperatura de entrada de aire al secador de 160°C, relación Q/In de 1:43 y un porcentaje de Capsul® de un 0%, para una EE de 63,6%. Los datos del perfil de liberación se ajustaron a cinética de primer orden y a los modelos de Higuchi y Peppas. El mecanismo de cesión se asoció a difusión Fickiana debida a un gradiente de concentración. Los resultados de los estudios de cinéticas de liberación desde micropartículas son fundamentales para definir su aplicación en alimentos. En este estudio, la velocidad de liberación de Q desde las micropartículas obtenidas bajo condiciones óptimas, permitiría proyectarlas a sistemas lipídicos de larga duración como aceites comestibles

The oxidation of lipids is a major cause of alterations in the quality of food, affecting the texture, shelf life, appearance, and nutritional profile. Flavonoids are a wide group of natural phenolic compounds, which can act as antioxidants by donating a hydrogen atom to a peroxyl radical, retarding the oxidation of fatty acids in foods. Microencapsulation of flavonoids is a tool that allows protecting and controlling release of flavonoids in lipid systems. One method for preparing controlled release flavonoid microparticles is by microencapsulating flavonoids into lipid-insoluble polymers using spray-drying. The wall material is essential for purposes of controlling the release in lipidic systems and the incorporation of a pore-inducer as Capsul would allow the gradual release of the flavonoids in bulk lipid. In this context, the aim was to study the kinetic and mechanism of quercetin (Q) release in a hydrophobic medium (hexane), from microparticles using inulin (In) as encapsulating agent and Capsul as poreinducer. Quercetin was encapsulated by spray drying according to Box-Behnken experimental design. The inlet air temperature, Q/In ratio and percentage of Capsul®, were the independent variables and the encapsulation efficiency and quercetin release were the dependent variables. The quercetin encapsulation efficiency ranged from 39.7 to 73.3% and the quercetin release in hexane at 15 days ranged from 16.4 to 84.8%. The Response Surface Methodology was applied to optimize the EE and release of quercetin. The optimal conditions to obtain quercetin microparticles, which were: inlet air temperature of 160 °C, 1:43 Q/In of ratio and 0% of Capsul® with a 63.6% of EE. The release data were fitted to three models: first-order kinetics, Higuchi and Peppas. The release mechanism was associated with Fickian diffusion. The results of the release kinetics study from microparticles are fundamental for defining food application. In this study, the release rate constants of Q from microparticles obtained under optimal conditions could be used to fats and oils of long shelf-life