MICROENCAPSULACIÓN CON ALGINATO. TÉCNICAS Y APLICACIONES
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MICROENCAPSULACIÓN CON ALGINATO.TÉCNICAS Y APLICACIONES Arteaga Franco Ricardo Adolfo Miron Miron Amparo Soriano Trejo Christian Vázquez Meza Lucía Angélica Ximello Bautista Luz Verónica
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NUEVAS TENDENCIAS TECNOLÓGICAS Producir alimentos reconstituidos y
funcionales.
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HIDROCOLOIDES Hidrofílicos. Modifican la reología. Solubles en frío o mediante tratamiento térmico.
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ALGINATO Polisacárido aniónico. Paredes celulares de las algas marinas
pardas. G-Bloques M-Bloques
Si + [G-Bloques]; Gel fuerte y frágil. Si + [M-Bloques]; Gel suave y elastico.
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MECANISMOS DE GELIFICACION CON ALGINATO
• Hidratación del aliginato
• Concentración ion calcio
• Contenido de los G-bloques
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PROCESOS DE GELIFICACIÓN IÓNICA
Gelificacion externa
Gelificacion
interna
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GELIFICACIÓN EXTERNA Difusión del ion calcio de una fuente
que rodea al hidrocoloide Solución de alginato pH neutro
Ion sodio
Sal de alginato
Formación de gel.
• Superficie, saturada de iones calcio.
• Avanza al interior desplazando al ion sodio por catión divalente solubilizado
en agua.• Interacción con G bloques
de diferentes moléculas enlazándolas entre si.Fuente de calcio: Cloruro de
calcio.
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GELIFICACION INTERNA
Liberación controlada del ion calcio desde una fuente interna de sal de calcio insoluble o parcialmente soluble dispersa en la solución de alginato de sodio.
1.- Sal de calcio
insoluble a pH neutro,
soluble a pH acido
2.- Sal de calcio
parcialmente soluble
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1.- Sal de calcio
insoluble a pH neutro,
soluble a pH acido
Adicionar
Acido orgánico Difundirse en sal
Acidificación del medio.Solubilizar
iones calcio.
Carbonato de calcio, fosfato tricalcico, fosfato dicalcico y citrato tricalcico.
• Ac. Orgánico acético• Adipico
• Glucono delta- lactona.
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2.- Sal de calcio
parcialmente solubleAdició
n
Alginato(sal de calcio)
Adición
AgenteSecuestrant
e
• Fosfato• Sulfato de sodio• Citrato de sodio
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TENDENCIAS TECNOLÓGICAS + ALGINATO=MICROENCAPSULACIÓN
Producto que protege al compuesto encapsulado.
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MICROENCAPSULACIÓN Empaquetado de soluciones líquidas,
solidas o gases mediante cápsulas que liberan su contenido gradualmente.
Obtención de una barrera que retarda las rxn´s con el medio que lo rodea.
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GELIFICACIÓN Solución de alginato de sodio Iones multivalentes, Ca++
Unión entre G-bloque de una molécula con otro G- Bloque de otra molécula de alginato a través del ión Ca++
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Técnicas de MicroencapsulaciónSe determina por:
Propiedades fisicoquímicas del material soporte
La aplicación final deseada
Su funcionalidad
Incorporación a los alimentos
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ENCAPSULACIÓN POR EXTRUSIÓN Formación de gotas de alginato
Las gotas caen sobre un baño que contiene la fuente del ion divalente
Se lleva a cabo por gelificación externa
Largos tiempos de gelificación
Tamaños uniformes de capsula
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Atomizador con corte sistemático del chorro
Boquilla vibratoria
Disco atomizador
Flujo de aire
coaxial
Potencial electrostáti
co
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Encapsulación en emulsión Proceso de dispersión de un liquido en otro liquido inmiscible
fase dispersa incluye el componente a encapsular
Por mecanismo de gelificacion interna o externa
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Gelificacion externa
Dispersión de una mezcla alginato-componente en fase continua no acuosa
Adición de una fuente de calcio se difunde formando un gel
Gelificacion interna
Liberación de ion calcio desde un complejo insoluble al cual se le agrega un agente secuestrante contenido en una solución de alginato-componente
Dispersión en una fase continua no acuosa (emulsión agua en aceite )
Liberación de ion calcio con la adición de un acido orgánico
Disminución de pH produciendo la gelificacion
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Encapsulación mediante secado por atomización
Se ha usado para enmascarar sabores, aromas y encapsulación de vitaminas
Procedimiento:
Preparación de una emulsión que contenga el compuesto a encapsular y el material polimérico
se pulveriza sobre un gas caliente
Las macropartículas en polvo son separadas del gas a bajas temperaturas
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MICROORGANISMOS PROBIÓTICOS
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ALIMENTOS EN LOS QUE LOS ENCONTRAMOS
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¿QUÉ SON LOS PROBIÓTICOS SEGÚN?
Lactobacillus (L. acidophilus, L. casei, L. reuteri, L. bulgaricus, L. brevis, L. cellobiosus, L. curvatus y L. plantarum), Bifidobacterium (B. bifidum, B. adolescentes, B. animalis, B. infantis, B. longum y B. thermophilum) y cocos Gram positivos (Lactococcus lactis ssp. cremoris, Streptococcus thermophilus) (Krasaekoopt et al., 2003).
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MICROENCAPSULACIÓN
La microencapsulación ha permitido inmovilizar bacterias probióticas en una matriz de alginato debido a la simplicidad del proceso de preparación de las microcápsulas, su biocompatibilidad y alta retención de microorganismos como consecuencia del tamaño de poro mostrado por la matriz estimado en 17 nm, mientras que el tamaño promedio de las bacterias oscila entre 1-3 µm.
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APLICACIONES DE MICROENCAPSULACIÓN CON PROBIÓTICOS
Bacterias Técnica Aplicación
L .acidophilus, B. lactis
Extrusión Leche fermentada
L. casei, B. lactis Helados
L. acidophilus,Bifidobacterium
Emulsión Postres congelados
Lactobacillus,L. acidophilus
Yogurt
L. acidophilus Extrusión Zumos vegetales
L. reuteri ExtrusiónEmulsión
Salchichas
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COMPUESTOS ACTIVOS NO MICROBIANOS
La protección de compuestos químicos es importante para evitar la degradación química por diversos factores.
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MANTENER PROPIEDADES FUNCIONALES
Sabor y aroma Se emplean para
enmascarar sabores amargos o astringentes
Protección de sabor u olor original
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EJEMPLOS Encapsulación de
ácidos grasos omega 3 y 6 para enriquecer productos alimenticios, estos son altamente oxidables y de sabor desagradable.
Otras compañías han encapsulado aceite de pescado en alginato con tamaños entre 1 y 30µm con técnica en emulsión y recubrimiento en goma xantana
Para esta formación se preparo una emulsión agua-aceite con sal de calcio en la fase acuosa, mas adición y agitación constante de alginato de sodio.
Finalmente la superficie de las micro esferas es recubierta de goma xantana y un tenso activo que minimiza el tamaño de las gotas de agua residual hasta gelificar empleando altas temperaturas.
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Vitamina E (alfa tocoferol) Antioxidante usado en industria
farmacéutica y procesos alimentarios.
Tiene aplicación limitado debido a carácter lipofilico, alta sensibilidad al calor y la luz.
Para encapsular compuestos oleosos como aceites esenciales en alginato se usa la técnica por extrusión y doble boquilla para extruir la solución canalizando el componente oleoso en un tubo concéntrico con la solución de alginato y las gotas extruidas caen sobre un baño de cloruro de calcio.
Sistema mixto Preparación de estas
mismas capsulas con β-lactoglobulina y albumina como matriz y recubrimiento de alginato con extrusión pero solución ZnCl2 como gelificante.
Demostró mayor concentración de proteína, mejor eficiencia y control en tiempos de liberación.
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Hierba mate (llexparaguariensis)
Microencapsulada en alginato, recubierta en quitosano y deshidratación de microcapsulas utilizando diferentes métodos de secado.
Demostrando que la matriz alginato-quitosano retarda los tiempos de liberación del compuesto respecto a microcapsulas sin recubrir.
Aroma limoneno, usado en bebidas refrescantes.
Encapsulado en sistema alginato-alcohol polivinilico.
Considerando su gran sensibilidad al calor, se evaluó perdida de olor a altas temperaturas, comparado con limoneno libre, dando como resultado una alta resistencia frente a temperaturas como criticas para limoneno sin encapsular.
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La microencapsulación de enzimas facilita su manipulación, recuperación y mayor estabilidad.
Hidrolisis de almidón a partir de microencapsulacion de enzimas glucoamilasa y pululanasa en alginato mostro mayor estabilidad térmica y a pH respecto a moléculas libres.
Esto con técnica extrusión individual de enzimas, mezcladas 3:2 sobre un sustrato en reactores de lecho fluidizado.
Enzimas en proceso de maduración de quesos
En matrices poliméricas alginato con almidón o pectina, con técnica por extrusión sobre calcio con y sin quitosano los resultados demostraron baja eficacia pero la que contiene quitosano aumento la retención de las enzimas, por tanto este actuó como recubrimiento en las microcapsulas.
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Péptidos y proteínas
Se han logrado encapsular provenientes de la albumina de suero en matrices de alginato-glicol-quitosano altamente resistentes a las condiciones gastrointestinales.
Estas microcapsulas prometen ser suplemento proteico de usos nutricionales específicos.
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CONCLUSIONES Las técnicas de microencapsulacion con alginato
permiten de principios activos como proteínas , aminoácidos, vitaminas, extractos, sabores aromas, microorganismos, y enzimas, que con el medio circundante sufren degradación y perdida de propiedades funcionales además de mantener sus actividades en procesamiento y almacenaje.
El alginato es ideal por ser biocompatible, no toxico y degradable.
Se pueden reforzar aspectos con matrices mixtas de alginato y xantana, almidón, pectina, alcohol polivinilico, quitosano, maltodextrina, entre otros. Esto debido a incrementos en eficiencia, tiempos de liberación y mejora de propiedades físico-quimicas.
La selección de la técnica de microencapsulacion depende de las propiedades del componente a encapsular, tamaño deseado, composición de alginato y concentración de calcio.