Liberación de epicatequina en sistemas hidrofóbicos desde micropartículas con inulina

Abstract

La oxidación de lípidos es una importante causa de deterioro en la calidad de los alimentos, generando alteraciones a nivel nutricional y organoléptico. Los antioxidantes como los flavonoides se presentan como una alternativa para prevenir la oxidación lipídica. Los flavonoides presentan una baja estabilidad por efecto de factores ambientales y una solubilidad limitada en sistemas lipídicos. Sin embargo, la encapsulación de flavonoides es una tecnología que permite su protección y el control de su liberación. Una alternativa para la obtención de las micropartículas de flavonoides es la utilización de un agente encapsulante insoluble en sistemas lipídicos y la incorporación de un agente canalizante que permita la canalización de la partícula para favorecer la liberación del flavonoide al medio lipídico. En este contexto, el objetivo de esta tesis fue estudiar la cinética y el mecanismo de liberación de epicatequina (E) en hexano y linoleato de metilo desde micropartículas de inulina con y sin agente canalizante (APS). Se prepararon micropartículas de epicatequina con inulina como agente encapsulante y aislado proteico de soja como agente canalizante por secado por atomización E-(In-APS). Se utilizó un diseño experimental Box-Behnken con un total de 15 experimentos. La relación epicatequina/inulina (1:20-1:50), el porcentaje de agente canalizante (0-25%) y la temperatura del aire de entrada al secador (120-160°C), se evaluaron como variables independientes. Las variables de respuesta fueron la eficiencia de encapsulación (EE) y la liberación de E al día 14 en hexano (t14). La metodología de superficie respuesta (MSR) se utilizó para optimizar las variables dependientes. En las micropartículas obtenidas bajo condiciones óptimas (1:50, 2% APS y 160°C) para el sistema E-(In-APS), se observó que un aumento en el contenido de agente encapsulante (inulina) mejoró la eficiencia de encapsulación. Para lograr el objetivo propuesto se prepararon micropartículas de epicatequina bajo condiciones óptimas, sin agente canalizante (E-In) y con agente canalizante (E-(In-APS)). Ambos sistemas de micropartículas se almacenaron en estufa a 30°C para estudiar la liberación de E en hexano y linoleato de metilo como medio de disolución por un período de 145 y 90 días, respectivamente. Los datos de liberación se ajustaron a los modelos de Peppas, Higuchi y Hixson.Crowell. Para ambos sistemas estudiados E-In y E-(In-APS) se observó un comportamiento bifásico en el gráfico del perfil de liberación de E en hexano; en cambio en LM sólo hubo liberación de los flavonoides superficiales. La baja liberación de E en hexano y linoleato de metilo se puede atribuir a la baja solubilidad de epicatequina en el medio y/o a la alta interacción epicatequina-inulina, debido a que ambos parámetros pueden influenciar la difusión de E. El mecanismo de liberación de E en hexano para las micropartículas sin agente canalizante (mayor a 0,5) correspondió a una difusión no-Fickiana o anómala donde diferentes mecanismos tales como difusión y relajación de las cadenas del polímero pueden ocurrir de forma simultánea. En contraste, en las micropartículas con agente canalizante, el mecanismo de liberación de epicatequina correspondió a un mecanismo de difusión Fickiana a favor de una gradiente de concentración. Este mismo mecanismo de liberación de E se observó en linoleato de metilo, para las micropartículas con y sin agente canalizante. En consecuencia, los resultados obtenidos de las cinéticas de liberación desde micropartículas son fundamentales para definir su aplicación en alimentos. En este estudio, la velocidad de liberación de E fue lenta tanto en hexano como en linoleato, sugiriendo que la encapsulación de epicatequina es una técnica que se puede aplicar para mejorar la estabilidad y extender la vida útil de aceites comestibles

Lipids oxidation is an important cause of alteration in the food quality, leading to a loss of chemical and nutritional qualities. The antioxidants as flavonoids can be used to prevent the lipid oxidation. However, they have a low stability because of environmental factors and limited solubility in lipid systems. The encapsulation technology would allow the protection and the control release of flavonoids. An alternative to design flavonoids microparticles with antioxidant properties in lipid medium is by encapsulating flavonoids into lipid-insoluble polymer and the incorporation of a channelizing agent that allow the gradual release of flavonoids in bulk lipid. In this context, the object of this research was to study the kinetic and the mechanism of epicatechin (E) release in hexane and methyl linoleate (ML) from microparticles with inulin and with and without channelizing agent (SPI). Microparticles of epicatechin with inulin as encapsulating agent and soy protein isolate as channelizing agent were obtained by spray drying E-(In-SPI). A Box-Behnken experimental design was used, with 15 runs. The E/inulin ratio (1:20-1:50), the percentage of channelizing agent (0-25%) and the inlet air temperature (120-160°C), were evaluated as independent variables. The response variables were the encapsulation efficiency and the E release in hexane at 14 days of storage (t14). The response superficial methodology (RSM) was used to optimize the dependent variables. In the microparticles obtained under optimum conditions (1:50, 2% SPI and 160°C) for the system E-(In-SPI), an increase in encapsulating agent (inulin) content improved the encapsulation efficiency. In order to achieve the proposed objective microparticles of epicatechin were prepared under optimal conditions, without channelizing agent (E-In) and with channelizing agent (E-(In-SPI). Both systems of microparticles were stored in an oven at 30°C to study the E release in hexane and methyl linoleate by 145 and 90 days, respectively. The data were fitted to Peppas, Higuchi and Hixson-Crowell mathematical models. For both, E-In and E-(In-SPI) systems, a biphasic behavior was observed in the release profile graph of E in hexane. On the other hand, in ML there was only superficial flavonoid release. The low release of E in hexane and methyl linoleate can be attributed to the low solubility of epicatechin in the medium and/or to the high epicatechin-inulin interaction, due to that both parameters could influence the diffusion of E. The release mechanism of E in hexane for the microparticles without channelizing agent agreed with non-Fickian or anomalous diffusion where different mechanism such as diffusion and relaxation of the chains of the polymer can occur at the same time. In contrast, in the microparticles with channelizing agent, the release mechanism of epicatechin corresponded to a Fickian diffusion. This same release mechanism of E was observed in methyl linoleate, for the microparticles with and without channelizing agent. Consequently, the results obtained from the release kinetic from microparticles are fundamental to define their application in foods. In this study, the release rate constant of E was slow, in both hexane and methyl linoleate, suggesting that the epicatechin encapsulation is a technique that can be applied to improve the stability and extend the shelf life of edible oils