Optimización de la extracción de polifenoles de vaina de tara y su estabilización por microencapsulación para el desarrollo de un ingrediente antioxidante natural

Abstract

Actualmente, existe una gran demanda de alimentos naturales con ingredientes que además de aportar nutrientes, ayuden a mejorar la salud. En esta investigación se utilizó la Tara, Caesalpinia spinosa, árbol de leguminosas nativo de América del Sur que posee polifenoles, los cuales una vez que se extraen, son altamente susceptibles a degradación frente a condiciones del medioambiente. Así, la tecnología de microencapsulación permite estabilizarlos para ser agregados en un alimento. El objetivo de esta investigación fue estudiar la encapsulación de un extracto de vaina de tara con maltodextrina e inulina por secado por atomización y evaluar su estabilidad durante el almacenamiento. La optimización de la extracción de polifenoles en el polvo de vaina de tara (PVT) se realizó aplicando un diseño estadístico Box-Behnken. Las condiciones óptimas de temperatura (24ºC), proporción de etanol (100%) y relación sólido:solvente (1:18), entregaron un extracto de vaina de tara (EVT) con contenido de polifenoles totales de 600,3 ± 0,6 mg EAG/g PVT, ORAC 17,4 ± 0,9 mmol ET/100 g PVT, sólidos totales 25,6 ± 0,1 ºBrix y pH 5,01 ± 0,01. La optimización de la encapsulación del EVT por secado por atomización se realizó aplicando un diseño Compuesto Central. Las condiciones óptimas fueron temperatura del aire de entrada al secador y relación EVT:AE de 187ºC y 1:1,25, respectivamente para MD; 169ºC y 1:1,25, respectivamente para In. La EE alcanzó valores sobre 97% para ambos sistemas (EVT-MD y EVT-In), lo cual se atribuye a la interacción polifenoles-polímero por puentes de hidrógeno. EVT-MD y EVT-In mostraron valores de humedad de 6,3 ± 0,08% y 6,0 ± 0,05%, respectivamente, y actividad de agua de 0,3 ± 0,001 y 0,22 ± 0,001, respectivamente, asegurando así la estabilidad microbiológica de las micropartículas. La higroscopicidad para EVTMD y EVT-In fue de 25 ± 0,9 y 17 ± 0,6 g/100 g, respectivamente; mostrando que la higroscopicidad es específica de cada polímero. Las microfotografías (SEM) mostraron micropartículas esféricas con algunas abolladuras sobre la superficie. La estabilidad de los polifenoles encapsulados de los sistemas EVT-MD y EVT-In, no mostraron degradación de los polifenoles durante las 19 semanas de almacenamiento a 60ºC. Los resultados permitieron desarrollar micropartículas de polifenoles de vaina de tara utilizando MD e In como recubrimiento, para su potencial aplicación como un ingrediente saludable

Currently, there is a great demand for foods with natural ingredients, since it provides nutrients, and improves the health. In this research, Tara (Caesalpinia spinosa), leguminous tree native to South America was studied as source of polyphenols. However, when polyphenols are extracted, they are highly susceptible to degradation against environmental conditions. Thus, the use of encapsulated polyphenols as food ingredient, should allow the protection of polyphenols until they are added to food vehicle. The aim of this research was to study the encapsulation from Tara pod extract by spray drying, using maltodextrin (MD) and inulin (In) as encapsulating agents and evaluate its stability during storage. The optimization of the extraction of the polyphenols from Tara pod powder (TPP) was performed using a Box-Behnken statistical design. The optimal conditions of temperature (24ºC), ethanol percentage (100%) and solid:solvent ratio (1:18), giving Tara pod extract (TPE) with total polyphenol content of 600.3 ± 0.6 mg EGA/g TPP, ORAC 17.4 ± 0.9 mmol ET/100g TPP, total solids 25.6 ± 0.1 ºBrix and pH 5.01 ± 0.01. The optimization of the encapsulation of TPE by spray drying was performed applying a Central Composite design. The optimal conditions were inlet air temperature and TPE:EA ratio of 187 ºC and 1:1.25, respectively for MD; 169 ºC and 1:1.25, respectively for In. The EE reached values over 97% for both systems (TPE-MD and TPE-In), which could be attributed to polyphenol-polymer interaction by hydrogen bonds. TPE-MD and TPE-In microparticles showed moisture values of 6.3 ± 0.08% and 6.0 ± 0.05%, respectively, and water activity of 0.3 ± 0.001 y 0.22 ± 0.001, respectively), ensuring microbiological quality of the microparticles. The hygroscopicity for EVT-MD and EVT-In was 25±0.9 y 17±0.6 g/100g, respectively; showing that the hygroscopicity is polymer-specific. The microphotographs (SEM) showed spherical microparticles with some dents on the surface. Polyphenols stability in TPE-MD and TPE-In, did not show polyphenols degradation during 19 weeks of storage at 60 ºC. The Tara pod polyphenol microparticles were developed using MD and In as coating, for their potential application as a healthy ingredient