Estudio comparativo de las propiedades físicas de distintos hidrocoloides en un sistema de digestión in vitro

Abstract

Frente a la necesidad de mitigar y/o prevenir enfermedades asociadas a la ingesta de alimentos, es que el consumo de fibra dietaria, tanto soluble como insoluble, ha recibido especial interés por parte de investigadores, consumidores e industria alimentaria. En particular, la ingesta de fibra soluble se ha asociado a diferentes respuestas fisiológicas tales como, su capacidad para modular la respuesta glicémica como consecuencia del aumento de viscosidad de los alimentos a través del tracto digestivo. La inclusión de fibra soluble como ingrediente dentro de formulaciones de alimentos han despertado el interés por estudiar estas fibras desde su estructural, la cual varía dependiendo de su fuente de obtención; hasta comprender los efectos que puede ocasionar el proceso de digestión humana sobre ellas. De acuerdo con lo anterior, el objetivo principal de esta investigación fue comparar los cambios físicos producidos en algunos hidrocoloides (pectina, goma guar, goma xanthan y mucílago de chia) a través de la digestión gastrointestinal empleando un sistema de digestión in vitro estático, incluyendo la fase oral, gástrica e intestinal; mediante la evaluación de los cambios de viscosidad y distribución del tamaño de partículas. Puesto que se trata de hidrocoloides estructuralmente diferentes, la investigación consto de una etapa previa al proceso de digestión, donde se determinaron sus propiedades fisicoquímicas: capacidad de adsorción y absorción de agua, capacidad de XII retención de agua y aceite y solubilidad, además de determinar la viscosidad aparente y distribución del tamaño de partículas. Cada hidrocoloide se estudió en concentraciones baja, media y alta, de acuerdo con su viscosidad. La pectina destacó por su significativamente menor capacidad de absorción y retención de agua; y por su elevada solubilidad independiente de la temperatura. El mucílago por otra parte destacó por su elevada capacidad de retención de aceite, mientras que su solubilidad en función de la temperatura fue similar a la presentada por la goma guar. La goma xanthan destacó por su capacidad de adsorción de agua. Por otra parte, como era de esperar, todos los hidrocoloides presentaron un comportamiento pseudoplástico en las diferentes concentraciones y etapas de la digestión, siendo el mucílago y la goma xanthan quienes no presentaron cambios significativos en su comportamiento reológico, manteniendo su viscosidad; mientras que la pectina la aumento. En cuanto a la distribución del tamaño de partículas, destacó el mucílago al presentar insignificantes diferencias en el tamaño de partículas durante la digestión. En general, se observó que un aumento de concentración sólo incide en la viscosidad de las soluciones, pero no en la distribución del tamaño de partículas. Por otro lado, sobre los resultados tuvo mayor incidencia el tipo de hidrocoloide, que su concentración, fase digestiva, pH o fuerza iónica del medio. Siendo el mucílago, la fibra que presentó mayor resistencia física frente a la digestión, por lo que su efecto en la modulación de la digestión sería mayor

Comparative study of the physical properties of different hydrocolloids in an in vitro digestion model Faced with the need to mitigate and / or prevent diseases related to food intake, the consumption of dietary fiber, both soluble and insoluble, has received special interest from community scientific, consumers and food industry. In particular, the intake of soluble fiber has been associated with different physiological responses such as, its ability to modulate the glycemic response as the increase of the viscosity of the food through the digestive tract. The inclusion of soluble fiber as an ingredient in new or improved food formulations, has aroused the interest to study these fibers from its structural composition, which varies depending on its source of production; to understand the effects that can be caused by the process of human digestion on them. According to the above, the main objective of this research was to compare the physical changes produced in some hydrocolloids (pectin, guar gum, xanthan gum and chia mucilage) through gastrointestinal digestion by applying an in vitro digestion system static, including the oral, gastric and intestinal phase; evaluating changes in viscosity, particle size and microstructural characteristics. Since these are structurally different hydrocolloids, the research consisted of a stage prior to the digestion process, where the following physicochemical properties of the XIV hydrocolloids were determined: Adsorption, water and oil retention capacity, water absorption capacity and solubility. Each hydrocolloid was studied in low, medium and high concentrations, according to its viscosity. Pectin was noted for its significantly lower water absorption and retention capacity; and for its high solubility independent of temperature. The mucilage on the other hand was noted for its high capacity for oil retention, while its solubility as a function of temperature was like guar gum. Xanthan gum stood out for its water adsorption capacity. On the other hand, as expected, all the hydrocolloids presented a pseudoplastic behavior in the different concentrations and stages of digestion, being the mucilage and the xanthan gum that did not present significant changes in their rheological behavior, maintaining their viscosity; while the pectin increased. Regarding the distribution of particle size, the mucilage stood out due to insignificant differences in particle size during digestion. In general, it is observed that the increase in concentration only affects the viscosity of the solutions, but not in the particle size distribution. On the other hand, on the results, it had to do with the type of hydrocolloid, its concentration, digestive phase, pH or ionic strength of the medium. Being the mucilage, the fiber that presented greater physical resistance to digestion, so that its effect on the modulation of digestion would be greater