Evaluación del efecto de la adsorción de los flavonoides quercetina y rutina en la estabilidad química de emulsiones pickering o/w emulsificadas con nanopartículas de sílice mesoporosas

Abstract

El uso de emulsiones Pickering, sistemas considerados como “libres de tensoactivos” al ser estabilizados por la adsorción de partículas a su interfase, es de gran importancia para la industria y sus consumidores pues poseen la característica de ser “amigables con el medio ambiente”. En particular, el uso de nanopartículas de sílice como emulgentes en estos sistemas ha sido ampliamente utilizado, pues son partículas fáciles de sintetizar, con una gran área superficial y pueden ser modificadas en su superficie con moléculas de distinta naturaleza, ya sea a través de uniones covalentes o de interacciones de carácter electroestático. De esta forma, la interacción de la sílice con compuestos polifenólicos con propiedades antioxidante, que permitan la estabilización de la interfase de emulsiones o/w es una interesante área de estudio para la obtención de una barrera antioxidante que estabilice compuestos lábiles solubilizados al interior del glóbulo oleoso, obteniendo un emulgente sólido con propiedades antioxidantes que sea de utilidad para las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria. El objetivo de esta tesis es evaluar el efecto de la adsorción de flavonoides sobre la estabilidad química de una emulsión Pickering o/w; para lo cual se seleccionaron los antioxidantes quercetina y rutina, los que de forma individual fueron solubilizados a bajas concentraciones en la fase acuosa de la emulsión previamente estabilizada con nanopartículas de sílice mesoporosas aminofuncionalizadas con APTES y DETA. Los resultados obtenidos del estudio de capacidad de adsorción, muestran altos porcentajes de eficacia de adsorción de los flavonoides a las nanopartículas aminofuncionalizadas cuando estas están dispersas en una solución de glicerina al 10%. La evaluación del efecto sobre la estabilidad oxidativa se realizó midiendo el consumo de compuestos bioactivos como la vitamina E y la astaxantina en emulsiones expuestas a condiciones de estrés oxidativo generado por peróxido de hidrógeno y almacenamiento en estufa a 40°C y, con peróxido de hidrógeno y fotólisis con una lámpara de luz ultravioleta. Los resultados obtenidos en el estudio de consumo de astaxantina evidenciaron que, las emulsiones que contenían rutina en su fase acuosa y nanopartículas en su interfase mostraron un claro efecto protector con respecto a la emulsión con solo rutina en su fase acuosa, mientras que, para el flavonoide quercetina, la emulsión que contenía AMSNP-APTES presento una disminución del consumo de astaxantina. Así, las emulsiones que contenían rutina/AMSNP-DETA y quercetina/AMSNP-APTES fueron las que presentaron un mayor efecto protector sobre la estabilidad química de la emulsión con respecto a una emulsión base y a las emulsiones con solo flavonoide en su fase acuosa. El análisis de resultados muestra que la incorporación de una baja cantidad de flavonoide (0,01%) a emulsiones que contienen nanopartículas mesoporosas aminofuncionalizadas, no contribuye a la estabilidad química de la emulsión bajo las condiciones de fotooxidación realizadas en este estudio. Finalmente, al incorporar quercetina oxidada a la formulación estudiada, no se evidenció un efecto protector del producto fotooxidado sobre la estabilidad de astaxantina, indicando que la oxidación del flavonoide podría ser la razón de la ausencia del efecto antioxidante de los flavonoides observado en este trabajo

The use of Pickering emulsions, systems considered "surfactant-free" as they are stabilized by the adsorption of particles at their interface, is of great importance for the industry and its consumers, since they have the characteristic of being "environmentally friendly". In particular, the use of silica nanoparticles as emulsifiers in these systems has been widely used, since they are easy to synthesize particles, with a large surface area and can be modified on their surface with molecules of a different nature, either through covalent bonds or electrostatic interactions. In this way, the interaction of silica with polyphenolic compounds with antioxidant properties, which allow the stabilization of the interface of o/w emulsions, is an interesting area of study to obtaining an antioxidant barrier that stabilizes labile compounds solubilized inside the oily globule, obtaining a solid emulsifier with antioxidant properties that is useful for the pharmaceutical, cosmetic and food industries. The objective of this thesis is to evaluate the effect of flavonoid adsorption on the chemical stability of a o /w Pickering emulsion; for which the antioxidants quercetin and rutin were selected, which were individually solubilized in low concentration in the aqueous phase of the emulsion previously stabilized with amino-functionalized mesoporous silica nanoparticles with APTES and DETA. The results obtained from the adsorption capacity study show high percentages of adsorption efficiency of the flavonoids to the aminofunctionalized nanoparticles when they are dispersed in a 10% glycerin solution. The evaluation of the effect on oxidative stability was carried out by measuring the consumption of bioactive compounds such as vitamin E and astaxanthin in emulsions exposed to conditions of oxidative stress generated by hydrogen peroxide and storage in an oven at 40°C and, with hydrogen peroxide and photolysis with an ultraviolet light lamp. The results obtained in the astaxanthin consumption study showed that, the emulsions containing rutin in its aqueous phase and nanoparticles in its interface showed a clear protective effect with respect to the emulsion with only rutin in its aqueous phase, while for the flavonoid quercetin, the emulsion containing AMSNP-APTES showed a decrease in the consumption of astaxanthin. Thus, the emulsions containing rutin/AMSNP-DETA and quercetin/AMSNP-APTES were the ones that presented a greater protective effect on the chemical stability of the emulsion with respect to a base emulsion and emulsions with only flavonoids in their aqueous phase. The analysis of results shows that the incorporation of a low amount of flavonoid (0.01%) to emulsions containing aminofunctionalized mesoporous nanoparticles does not contribute to the chemical stability of the emulsion under the photooxidation conditions carried out in this study. Finally, when incorporating oxidized quercetin to the studied formulation, a protective effect of the photo-oxidized product on the stability of astaxanthin was not evidenced, indicating that the oxidation of the flavonoid could be the reason for the absence of the antioxidant effect of flavonoids observed in this work