Optimización del proceso de encapsulación asistido por electropulverización de una mezcla de uchuva y gulupa en hidrogeles de alginato
DOI:
https://doi.org/10.32870/rayca.vi0.118Palabras clave:
compuestos polifenólicos, bioaccesibilidad, gelación iónica, electrospray.Resumen
Los compuestos polifenólicos (CP) presentes en frutas son reconocidos por su capacidad antioxidante y por contribuir a la prevención de enfermedades no transmisibles. Sin embargo, su efectividad depende de la bioaccesibilidad en el organismo. Una estrategia para mejorarla es la encapsulación mediante gelación iónica, técnica que, pese a sus ventajas, suele generar partículas de gran tamaño bajo condiciones convencionales. En este estudio se optimizó la gelación iónica asistida por electrospray para reducir el tamaño de partícula (TP) y favorecer la bioaccesibilidad de los CP a partir de una mezcla de uchuva y gulupa. Se empleó un diseño compuesto central con metodología de superficie de respuesta, evaluando los efectos de la tasa de flujo, la altura de la aguja y el voltaje sobre TP, esfericidad (E), relación de aspecto (RA) y rendimiento del proceso (RP). Los resultados indicaron que un mayor nivel de altura de la aguja redujo el TP, mientras que una menor tasa de flujo incrementó el RP. Las condiciones óptimas (flujo: 4,33 mL/min; altura: 11,59 cm; voltaje: 12,56 kV) permitieron obtener partículas de 929,51 ± 374,48 ?m, con mejoras en E y RA. La bioaccesibilidad de los CP se incrementó de 3,95 ± 0,88 % en la mezcla libre a 48,42 ± 3,22 % en su forma encapsulada, es decir, un aumento de 12 veces. Estos hallazgos confirman el potencial de esta técnica en aplicaciones alimentarias orientadas a la liberación de compuestos bioactivos.Citas
Agarwal, T., Narayana, S. N. G. H., Pal, K., Pramanik, K., Giri, S., & Banerjee, I. (2015). Calcium alginate–carboxymethyl cellulose beads for colon-targeted drug delivery. International Journal of Biological Macromolecules, 75, 409–417. https://doi.org/10.1016/J.IJBIOMAC.2014.12.052
Alkhatib, H., Mohamed, F., Akkawi, M. E., Alfatama, M., Chatterjee, B., & Doolaanea, A. A. (2020). Microencapsulation of black seed oil in alginate beads for stability and taste masking. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 60, 102030. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.102030
Azad, A. K., Al-Mahmood, S. M. A., Chatterjee, B., Wan Sulaiman, W. M. A., Elsayed, T. M., & Doolaanea, A. A. (2020). Encapsulation of black seed oil in alginate beads as a pH-sensitive carrier for intestine-targeted drug delivery: In vitro, in vivo and ex vivo study. Pharmaceutics, 12(3). https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12030219
Brodkorb, A., Egger, L., Alminger, M., Alvito, P., Assunção, R., Ballance, S., Bohn, T., Recio, I. (2019). INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion. Nature Protocols, 14(4), 991–1014. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0119-1
Correia, D. M., Gonçalves R., Ribeiro, C., Sencadas, V., Botelho, C., Gomez Ribelles, J. L., & Lanceros Méndez, S. (2014). Electrosprayed poly (vinylidene fluoride) microparticles for tissue engineering applications. RSC Advances, 4(62), 33013–33021. https://doi.org/10.1039/c4ra04581e
Faramarzi, A. R., Barzin, J., & Mobedi, H. (2016). Effect of solution and apparatus parameters on the morphology and size of electrosprayed PLGA microparticles. Fibers and Polymers, 17(11), 1806–1819. https://doi.org/10.1007/s12221-016-6685-3
Fredes, C., Osorio, M. J., Parada, J., & Robert, P. (2018). Stability and bioaccessibility of anthocyanins from maqui (Aristotelia chilensis [Mol.] Stuntz) juice microparticles. LWT – Food Science and Technology, 91, 549–556. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.01.090
González, R. E., Tarón, A., & Morón, L. B. (2015). Formación de microcápsulas de tamaño controlado por gelación iónica utilizando mezclas biopoliméricas binarias. Información Tecnológica, 26(6), 31–38. https://doi.org/10.4067/S0718-07642015000600005
Grgi?, J., Šelo, G., Planini?, M., Tišma, M., & Buci?-Koji?, A. (2020). Role of the encapsulation in bioavailability of phenolic compounds. Antioxidants, 9(10), 923. https://doi.org/10.3390/antiox9100923
Grosso, G., Micek, A., Godos, J., Pajak, A., Sciacca, S., Galvano, F., & Giovannucci, E. L. (2017). Dietary flavonoid and lignan intake and mortality in prospective cohort studies: Systematic review and dose–response meta-analysis. American Journal of Epidemiology, 185(12), 1304–1316. https://doi.org/10.1093/aje/kww207
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (2020). NTC 4580: Frutas frescas. Uchuva. Especificaciones. ICONTEC.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (2020). NTC 6456: Frutas frescas. Gulupa. Especificaciones. ICONTEC.
Joaquim, A., Paul, O., Ibezim, M., Johnson, D., Falconer, A., Wu, Y., Williams, F., & Mu, R. (2022). Electrospray deposition of polyvinylidene fluoride (PVDF) microparticles: Impact of solvents and flow rate. Polymers, 14(13). https://doi.org/10.3390/polym14132702
Martinovi?, J., Lukinac, J., Juki?, M., Ambrus, R., Planini?, M., Šelo, G., Klari?, A. M., Perkovi?, G., & Buci?-Koji?, A. (2023). In vitro bioaccessibility assessment of phenolic compounds from encapsulated grape pomace extract by ionic gelation. Molecules, 28(13). https://doi.org/10.3390/molecules28135285
Massounga Bora, A. F., Ma, S., Li, X., & Liu, L. (2018). Application of microencapsulation for the safe delivery of green tea polyphenols in food systems: Review and recent advances. Food Research International. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.11.047
Morais, A. Í. S., Vieira, E. G., Afewerki, S., Sousa, R. B., Honorio, L. M. C., Cambrussi, A. N. C. O., Santos, J. A., Bezerra, R. D. S., Furtini, J. A. O., Silva-Filho, E. C., Webster, T. J., & Lobo, A. O. (2020). Fabrication of polymeric microparticles by electrospray: The impact of experimental parameters. Journal of Functional Biomaterials, 11(1). https://doi.org/10.3390/jfb11010004
Naranjo-Durán, A. M., Quintero-Quiroz, J., Rojas-Camargo, J., & Ciro-Gómez, G. L. (2021). Modified-release of encapsulated bioactive compounds from annatto seeds produced by optimized ionic gelation techniques. Scientific Reports, 11(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80119-1
Naranjo-Durán, A. M., Quintero-Quiroz, J., Ciro-Gómez, G. L., Barona-Acevedo, M.-J., De, J., & Contreras-Calderón, C. (2023). Characterization of the antioxidant activity, carotenoid profile by HPLC-MS of exotic Colombian fruits (goldenberry and purple passion fruit) and optimization of antioxidant activity of this fruit blend. Heliyon, 9, e17819. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e17819
Naranjo-Durán, A. M., Quintero-Quiroz, J., & Ciro-Gómez, G. L. (2023). Impoving bioaccessibility of polyphenolic compounds in goldenberry–purple passion fruit blend through electrospray-assisted ionic gelation. En 37th EFFoST International Conference: Sustainable Food and Industry 4.0: Towards the 2030 Agenda (p. 317). https://www.effost.org/api/documents/downloadfile?fileid=1623823&forcedownload=False§ionid=141357
Nikoo, A. M., Kadkhodaee, R., Ghorani, B., Razzaq, H., & Tucker, N. (2018). Electrospray-assisted encapsulation of caffeine in alginate microhydrogels. International Journal of Biological Macromolecules, 116, 208–216. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.04.167
Nunes, M. A., Costa, A. S. G., Bessada, S., Santos, J., Puga, H., Alves, R. C., Freitas, V., & Oliveira, M. B. P. P. (2018). Olive pomace as a valuable source of bioactive compounds: A study regarding its lipid- and water-soluble components. Science of the Total Environment, 644, 229–236. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.06.350
Partovinia, A., & Vatankhah, E. (2019). Experimental investigation into size and sphericity of alginate micro-beads produced by electrospraying technique: Operational condition optimization. Carbohydrate Polymers, 209, 389–399. https://doi.org/10.1016/J.CARBPOL.2019.01.019
World Health Organization. (2020). Non-communicable diseases: Progress monitor 2020. https://doi.org/10.5005/jp/books/11410_18
Zakeri, M., Moghadam, H., Samimi, A., & Mohebbi-Kalhori, D. (2019). Optimization of calcium alginate beads production by electrospray using response surface methodology. Materials Research Express, 6(9). https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3377
