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MICROENCAPSULACIN MTODOS Sujetos a una rpida inactivacin o degradacin.

La encapsulacin retrasa la degradacin o la previene hasta su liberacin en el sitio de adsorcin.

Estos compuestos incluyen: lpidos, vitaminas, pptidos, cidos grasos, antioxidantes, minerales, as como clulas vivas como probiticos.

La microencapsulacin puede ser considerada como una forma especial de empacar, en la que un material en particular puede ser cubierto de manera individual para protegerlo del ambiente y de influencias deletreas.

La microencapsulacin hoy en da se aplica para preservar y/o proteger numerosos ingredientes comerciales. El material que es cubierto se refiere como fase interna y el material que recubre es llamado pared y generalmente no reacciona con el material a encapsular. Fig. 1 Tipos de microcpsulas

Dentro del trmino de microencapsulacin, se incluyen las microcpsulas, las micropartculas, nanocpsulas y sustancias activas atrapadas o embebidas.

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El sistema de encapsulacin debe: Proteger el compuesto bioactivo de la degradacin qumica.

Conservar completamente la funcionalidad del compuesto bioactivo.

Proteger el compuesto bioactivo durante todo el proceso de transformacin, almacenamiento y transporte.

Permitir un eficiente empaquetamiento.

Fig. 2 Las cpsulas protegen a los componentes bioactivos de los alimentos contra (1) condiciones ambientales adversas durante el procesamiento y el almacenamiento de los productos que sirven como vehculos para los componentes bioactivos y (2) contra las condiciones dainas por el paso en el tracto gastrointestinal.

Para preparar las microcpsulas hay numerosas tcnicas, y se ha sugerido que podran identificarse ms de 200 mtodos en la literatura de patentes. No obstante algunos autores clasifican a los mtodos de encapsulacin en: Fsicos o mecnicos y qumicos.

Qumicos: Coacervacin compleja, polimerizacin interfacial, gelificacin inica, incompatibilidad polimrica y atrapamiento en liposomas.

Fsicos: El secado por aspersin y la encapsulacin por lecho fluidifizado como los ms comunes.

Fig. 3 Ilustracin esquemtica de los diferentes procesos de microencapsulacin (Madene, Scher y Desobry, 2006).

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Proceso de dispersin de un lquido en un segundo lquido inmiscible. Que al incluir un material de nucleacin del primer lquido puede encapsular el compuesto bioactivo. Aplicada para la liberacin controlada de aromas y sabores.

Fig. 4 Por adicin de surfactante o una cantidad especfica de monoglicridos se pueden formar agregados o micelas completas.

Fig. 5 Tcnica de microencapsulacin en emulsin

Describe la separacin de fase lquido/lquido espontnea que puede ocurrir cuando se mezclan polielectrolitos de cargas opuestas en un medio acuoso. Aplicada a sabores, aceites y tambin para algunas molculas bioactivas hidrosolubles.

En general el proceso de coacervacin consiste de tres pasos: 1) Formacin de un sistema de tres fases qumicamente

inmiscibles. 2) Deposicin del material polimrico lquido que formar

la cubierta, sobre el material a cubrir. 3) Solidificacin de la cubierta.

Tiene como ventajas: Pueden elaborarse microcpsulas tan pequeas como de 4 m, su forma es esfrica, pueden tener una carga de material a encapsular de alrededor de 90%.

Proporciona buena proteccin contra prdidas por volatilizacin y contra la oxidacin. El material encapsulado puede liberarse por presin mecnica o en agua caliente.

Este proceso se ha utilizado para producir dieta para acuicultura.

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Es un proceso donde se hace polimerizar a un monmero en la interfase de dos sustancias inmiscibles, formando una membrana que dar lugar a la pared de la microcpsula.

Se distinguen tres pasos en su preparacin: 1) Dispersin de una solucin acuosa de un reactante soluble en

agua en una fase orgnica (aceite) para producir una emulsin agua en aceite (W/O).

2) Formacin de una membrana polimrica en la superficie de las gotas de agua iniciada por la adicin de un reactante soluble en aceite a la emulsin W/O.

3) Separacin de las microcpsulas de la fase orgnica y su transferencia en agua para dar una suspensin acuosa. La separacin de las microcpsulas puede hacerse por centrifugacin.

Polimerizacin interfacial Este proceso ha sido utilizado para encapsular protenas, enzimas, anticuerpos y clulas.

Utiliza el fenmeno de separacin de fases en una mezcla de dos polmeros qumicamente diferentes e incompatibles en un mismo solvente.

La incompatibilidad polimrica es el mecanismo que induce la separacin de fases.

Incompatibilidad polimrica El material a encapsular interaccionar slo con uno de los dos polmeros el cual se adsorbe en la superficie del material a encapsular formando una pelcula que lo engloba.

De manera general este proceso se lleva a cabo en solventes orgnicos y cuando el material a encapsular es slido.

Los liposomas son partculas microscpicas hechas de lpidos y agua principalmente.

Se elaboran con molculas anfiflicas que poseen sitios hidrofbicos (cidos grasos, fosfolpidos) y sitios hidroflicos (colina, serina, inositol).

Tecnologa de alto precio, aunque en la industria de alimentos se ha usado para la conservacin de aromas.

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Resultado de interacciones entre componentes en los cuales una pequea molcula se ajusta dentro de otra y es rodeada por la forma circular de la otra molcula que es el agente encapsulante, en este caso es la ciclodextrina.

A travs de este proceso se pueden proteger sabores y otros ingredientes sensibles al calor que son adicionados en alimentos, aceite de ajo, cebolla y vitaminas A, E, K.

Dos ingredientes son incorporados en un conglomerado poroso de microcristales de sacarosa formados por cristalizacin espontnea. Los procesos son llevados a cabo por concentracin de jarabes de sacarosa hasta supersaturacin. Lo anterior se logra con agitacin constante del material a encapsular, esto permite una nucleacin y aglomeracin del producto.

Numerosos productos pueden ser encapsulados como: jugos de frutas, aceites esenciales, saborizantes, aromatizantes y azcar morena.

La estructura del cristal de sacarosa puede ser modificada para formar agregados de cristales muy pequeos que incorporan los sabores, un ejemplo puede ser la cristalizacin espontnea del jarabe de sacarosa lograda a altas temperaturas (cerca de 120 C). Durante el proceso, el lquido saborizado es transformado en grnulos secos y algunos compuestos termosensibles pueden ser degradados.

Este mtodo es el ms ampliamente usado para encapsular ingredientes alimenticios y es el ms econmico.

La distribucin del tamao de las partculas obtenidas por este mtodo es en general menor a 100 m, aunque hay que destacar que ello depende de las condiciones del proceso.

El proceso consiste de la preparacin de la emulsin o suspensin del material a encapsular en una solucin de encapsulante, la atomizacin y la deshidratacin de las partculas atomizadas.

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Fig. 6 Representacin esquemtica del procedimiento de secado por atomizacin.

Secado por aspersin Los encapsulantes o materiales formadores de pared ms utilizados para este mtodo han sido:

Carbohidratos: almidn y derivados, maltodextrinas, jarabes de maz, ciclodextrinas, carboximetilcelulosa y derivados.

Gomas: arbiga, mezquite, alginato de sodio.

Lpidos: ceras, parafinas, grasas.

Protenas: gelatina, protena de soya, caseinatos, suero de leche, zena.

Secado por aspersin El proceso de secado por aspersin se utiliza como auxiliar para la recuperacin de microcpsulas producidas por otros procesos como los de coacervacin o polimerizacin.

Su aplicacin principal ha sido para enmascarar sabores, aromas y encapsular vitaminas.

Apropiado para materiales sensibles a altas temperaturas debido a los cortos tiempos de exposicin.

Los compuestos bioactivos son suspendidos con aire y las matrices moleculares son atomizadas sobre los componentes bioactivos. En principio el ncleo es siempre slido.

Fig. 7 Representacin esquemtica de la tecnologa de lecho fluidizado. Las matrices moleculares son atomizadas sobre bioactivos encapsulados previamente o sobre un slido con partculas alimentarias bioactivas.

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Consiste en la produccin de pequeas gotas al forzar el paso de una solucin a travs de una boquilla o pequeas aberturas de un dispositivo generador de gotas. Aplicable para sabores, enzimas y protenas.

Fig. 8 Tipos de dispositivos extrusores

Fig. 9 Ilustracin de las caractersticas de cpsulas de polifenol encapsulado obtenidas por varios procesos

Principios de la liberacin a nivel intestinal: Efecto de la accin mecnica. pH. Actividad enzimtica microbiana.

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Liberacin Controlada: Est en funcin del tipo de polmero empleado que puede ser hidroflico o lipdico.

Los mecanismos fundamentales de liberacin son la difusin y la erosin.

La difusin se rige por la entrega del medio acuoso al interior del sistema donde disuelve al componente funcional y difunde a travs del material polimrico, creando poros por los cuales se libera el resto de los componentes contenidos en las microesferas.

Liberacin Controlada: En la erosin se pone de manifiesto un mecanismo de liberacin por relajacin de las macromolculas, lo cual est determinado por la biodegradabilidad intrnseca del polmero y las caractersticas del medio de disolucin en que se encuentra.

La erosin trae consigo el cambio constante de la geometra y como resultado de ello la liberacin del principio activo estar influenciada por una combinacin de ambos mecanismos (difusin/erosin) que no es ms que la degradacin de las microesferas.

Liberacin Controlada: Consta de tres etapas: 1. Liberacin inicial del principio activo enlazado a la superficie o embebido en la regin superficial de la M.E. 2. Liberacin difusional del principio activo a travs de la matriz del polmero y a travs de los poros durante la degradacin de la matriz. 3. Liberacin erosional del principio activo por la desintegracin de la matriz del polmero y disolucin despus que la matriz pierde su integridad y las cadenas del polmero, son degradadas a un tamao lo suficientemente pequeas como para ser solubilizadas.

Polmeros aplicados para la liberacin de compuestos bioactivos a nivel intestinal

Quitosano

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Alginato

Pectina

Dextrina

Almidn

Inulina

Otros componentes: Goma arbiga, protenas lcteas, protenas de soya, sustancias creas.

GELIFICACIN INICA

El proceso de formacin del gel se inicia a partir de una solucin de sal de alginato y una fuente de calcio externa o interna desde donde el in calcio se difunde hasta alcanzar la cadena polimrica, como consecuencia de esta unin se produce un reordenamiento estructural en el espacio resultando en un material slido con las caractersticas de un gel.

Los mecanismos de gelificacin inica se han llevado a cabo fundamentalmente por dos procesos: la gelificacin externa y la gelificacin interna.

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GELIFICACIN INICA

Gelificacin Externa: El proceso de gelificacin externa ocurre con la difusin del in calcio desde una fuente que rodea al hidrocoloide hacia la solucin de alginato de pH neutro.

Gelificacin Interna: El proceso de gelificacin interna consiste en la liberacin controlada del in calcio desde una fuente interna de sal de calcio insoluble o parcialmente soluble dispersa en la solucin de alginato de sodio.

Fig. 10 Fases de gelificacin inica