Evaluación del efecto antimicrobiano de cinamaldehído y vainillina micro y nanoencapsulados frente a Staphyloccocus aureus y Saccharomyces cerevisiae en una bebida a base de proteína de suero de leche

Abstract

El uso de los antimicrobianos sintéticos ha sido cuestionado por la evidencia de su posible relación con efectos nocivos a la salud y hasta el desarrollo de cáncer a largo plazo. La alternativa es el uso de los antimicrobianos naturales. El cinamaldehído y la vainillina son componentes del aceite esencial de canela y de la vainilla respectivamente, y son ampliamente utilizados en la industria de los alimentos como saborizantes, funcionando además como antimicrobianos naturales. La aplicación de antimicrobianos hidrofóbicos a matrices alimentarias acuosas es un desafío y se puede realizar mediante la encapsulación para mantener estable los compuestos y permitir que se liberen de forma paulatina. El objetivo de esta investigación fue evaluar la acción de los antimicrobianos cinamaldehído y vainillina micro y nanoencapsulados frente a S. aureus y S. cerevisiae en una bebida a base de proteína de suero de leche y jugo de manzana. Se prepararon los sistemas de micro y nanoencapsulados de vainillina y cinamaldehído con concentrado de proteína de suero de leche (WPC), se caracterizaron y se evaluó su efectividad frente a los microorganismos correspondientes. Los resultados frente a S. aureus indicaron el sistema individual más efectivo para cinamaldehído fue NCIN y para vainillina fue MVAI, con una disminución de 3,2 a los 13 días y 3,6 ciclos logarítmicos a los 5 días respectivamente, mientras que en ninguno de los casos de sistemas combinados ocurre un efecto aditivo, aunque sí se observó un mejor efecto antimicrobiano respecto al uso individual de antimicrobianos. Para S. cerevisiae, el sistema individual más efectivo para vainillina fue NVAI disminuyendo 2,5 ciclos logarítmicos mientras que, para cinamaldehído, MCIN y NCIN disminuyeron 4,9 ciclos logarítmicos cada una y, para los sistemas combinados, ninguno de los casos tuvo un efecto aditivo, pero si se observó un efecto antimicrobiano mucho mayor que el uso de antimicrobianos individuales. En conclusión, para esta matriz alimentaria, la forma de encapsulación de los antimicrobianos naturales, ya sean micro o nanoencapsulados, no influyó en la efectividad antimicrobiana, siendo más efectivo el uso de cinamaldehído respecto al uso de vainillina. Además, los sistemas combinados tienen un mejor efecto antimicrobiano frente a S. aureus y S. cerevisiae comparado con el uso individual de cada compuesto.

The use of synthetic antimicrobials has been questioned by evidence of their possible association with harmful health effects and even the development of cancer in the long term. The alternative is the use of natural antimicrobials. Cinnamaldehyde and vanillin are components of cinnamon and vanilla essential oil respectively, and are widely used in the food industry as flavourings, also functioning as natural antimicrobials. The application of hydrophobic antimicrobials to aqueous food matrices is a challenge and can be done through encapsulation to keep the compounds stable and allow them to be released gradually. The objective of this research was to evaluate the action of micro- and nanoencapsulated antimicrobials cinnamaldehyde and vanillin against S. aureus and S. cerevisiae in a whey protein and apple juice-based beverage. Micro- and nanoencapsulated systems of vanillin and cinnamaldehyde were prepared with whey protein concentrate (WPC), characterized and their effectiveness against the corresponding microorganisms was evaluated. The results against S. aureus indicated that the most effective individual system for cinnamaldehyde was NCIN and for vanillin was MVAI, with a decrease of 3.2 at 13 days and 3.6 log cycles at 5 days respectively, while in none of the cases of combined systems an additive effect occurs, although a better antimicrobial effect was observed compared to the individual use of antimicrobials. For S. cerevisiae, the most effective individual system for vanillin was NVAI, decreasing it by 2.5 log cycles, while for cinnamaldehyde, MCIN and NCIN decreased it by 4.9 log cycles each. For the combined systems, none of the cases had an additive effect, but a much greater antimicrobial effect was observed than the use of individual antimicrobials. In conclusion, for this food matrix, the encapsulation form of the natural antimicrobials, whether micro- or nanoencapsulated, did not influence the antimicrobial effectiveness, with the use of cinnamaldehyde being more effective than that of vanillin. In addition, the combined systems have a better antimicrobial effect against S. aureus and S. cerevisiae compared to the individual use of each compound.