Estudio del efecto de la fuente, masa molecular y relación manurónico/gulurónico de alginato sobre la capacidad encapsulante de extracto de maqui en nanocomplejos quenopodina/alginato

Abstract

La encapsulación de compuestos bioactivos como el extracto de maqui representa un desafío importante debido a problemas de estabilidad, solubilidad y biodisponibilidad. Este estudio investiga el efecto de la fuente, masa molecular y relación manurónico/gulurónico (M/G) del alginato en la capacidad encapsulante de extracto de maqui en nanocomplejos quenopodina/alginato. Se caracterizaron alginatos de Durvillaea antarctica (DA) (Mn = 333 kDa, Mv = 366 kDa, M/G = 1,67), Lessonia trabeculata (LT) (Mn = 116 kDa, Mv = 67 kDa, M/G = 0,58) y Lessonia berteroana (LB) (Mn = 72 kDa, Mv = 81 kDa, M/G = 1,15), determinando su peso molecular (Mn y Mv) y relación M/G mediante métodos viscosimétricos, espectrofotométricos y RMN ¹H respectivamente. Los alginatos se fraccionaron por hidrólisis ácida para reducir su masa molecular (<70 kDa) y evaluar su impacto en la formación de nanocomplejos. Los resultados mostraron que el alginato DA (mayor peso molecular y relación M/G) produjo nanocomplejos más pequeños (269 nm) y estables (potencial zeta: -33 mV), mientras que los alginatos hidrolizados presentaron mayor polidispersidad. La tensión interfacial entre nanocomplejos y aceite de oliva fue significativamente menor en los alginatos con baja relación M/G como LT (10.65 ± 0.01 mN/m) y en las muestras hidrolizadas de bajo peso molecular como LT fraccionado (9.53 ± 0.01 mN/m), en comparación con los alginatos de alta relación M/G como DA (11.64 ± 0.2 mN/m), lo que indica una mejor actividad surfactante en los sistemas con mayor contenido de ácido gulurónico y cadenas poliméricas más cortas. La encapsulación de antocianinas del maqui reveló que los nanocomplejos con DA no hidrolizado alcanzaron la mayor eficiencia de encapsulación (38.8%) y capacidad de carga (2.02%), atribuido a su alta masa molecular y flexibilidad estructural. El análisis estadístico confirmó que el peso molecular influye significativamente (p<0.05) en la eficiencia de encapsulación, mientras que la relación M/G tuvo menor impacto. Se concluye que alginatos con alto peso molecular y relación M/G optimizan la encapsulación.

The encapsulation of bioactive compounds, such as maqui extract, represents a significant challenge due to issues with stability, solubility, and bioavailability. This study investigates the effect of the source, molecular weight, and mannuronic acid/guluronic acid (M/G) ratio of the alginate on the encapsulating capacity of maqui extract in chenopodin/alginate nanocomplexes. Alginates from Durvillaea antarctica (DA) (Mn = 333 kDa, Mv = 366 kDa, M/G = 1.67), Lessonia trabeculata (LT) (Mn = 116 kDa, Mv = 67 kDa, M/G = 0.58), and Lessonia berteroana (LB) (Mn = 72 kDa, Mv = 81 kDa, M/G = 1.15) were characterized, determining their molecular weight (Mn and Mv) and M/G ratio using viscosimetric, spectrophotometric, and ¹H NMR methods, respectively. The alginates were fractionated by acid hydrolysis to reduce their molecular mass (< 70 kDa) and evaluate their impact on nanocomplex formation. The results showed that the DA alginate (higher molecular weight and M/G ratio) produced smaller (269 nm) and more stable (zeta potential: -33 mV) nanocomplexes, whereas the hydrolyzed alginates exhibited greater polydispersity. The interfacial tension between the nanocomplexes and olive oil was significantly lower in alginates with a low M/G ratio, such as LT (10.65 ± 0.01 mN/m), and in hydrolyzed low-molecular-weight samples like fractionated LT (9.53 ± 0.01 mN/m), compared to high M/G ratio alginates such as DA (11.64 ± 0.2 mN/m). This indicates better surfactant activity in systems with higher guluronic acid content and shorter polymer chains. The encapsulation of maqui anthocyanins revealed that nanocomplexes with non-hydrolyzed DA achieved the highest encapsulation efficiency (38.8%) and loading capacity (2.02%), attributed to its high molecular weight and structural flexibility. Statistical analysis confirmed that molecular weight significantly influences (p < 0.05) encapsulation efficiency, whereas the M/G ratio had a lesser impact. It is concluded that alginates with high molecular weight and a high M/G ratio optimize encapsulation.