UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA MAESTRÍA EN CIENCIAS: PRODUCTOS NATURALES Y

ALIMENTOS

PROCESADO DE ALIMENTOS TÉCNICAS DE MICROENCAPSULACIÓN

JHANINA RODRÍGUEZ FERNÁNDEZ

Huajuapan de León, 20 de Abril del 2014

B. Aspersión por enfriamiento y congelación

• Ilustración de la técnica :

Ilustración de la técnica de encapsulación secado por atomización. Alisha Tuladhar & Anil Kumar Anal. (2014). *Madene (2006).

T° enfriamiento (15-20°C). P (4-6bar) Boquilla de atomizador (bañado con Hielo de CO2

-50°C)*

• USOS :

Aspersión por enfriamiento:

- Enzimas

- Acidulantes

- Algunos flavores.

- Sustancias térmicamente sensibles

Aspersión por congelación:

- Mezclas de sopas secas

- Alimentos con altos contenidos

en grasas.

Ventajas de las técnicas:

- Protege a compuestos térmicamente sensibles.

- Microcápsulas insolubles en agua.

Desventajas:

- Mantenerse temperatura óptima en el procesado (polimorfismo -revierte encapsulación).

- Condiciones de manejo y almacenamiento.

Sistemas de cristalización de grasas

D. Extrusión:

Ilustración de encapsulación de microorganismos probióticos mediante la técnica de extrusión y emulsión. Para el ejemplo la matriz de encapsulación es el alginato. M.L. Jiménez. (2011)

Diagrama de flujo de encapsulación de flavores por proceso de extrusión.

Extrusión

Emulsificación

Impacto de quebrado

Separación

Secado

Evaluación/envasado Agente antiaglomerante

Isopropanol

Nitrógeno

Mezcla hidrolizada de azúcar-almidón

Antioxidante (opcional)

Aceite esencial

Calor para alcanzar el estado de fusión

Emulsificante

• Influencia de temperatura de cocción sobre la eficiencia en la encapsulación del aceite.

Aceite encapsulado (%)

Eficiencia de encapsulación

(%)

Temperatura de cocción (°C)

20.5 63.5 118

22.9 70.9 122

21.1 65.3 126

19.3 59.8 130

19.2 59.4 134

Reineccius (1989)

USOS :

- Sustancias lábiles al calor :

- Aromas.

- Vitamina C

- Colorantes.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ejemplo: Para encapsulación de microorganismos probióticos

Ventaja Desventaja

Proceso sencillo y económico Forma diámetros de partículas de larga distribución (2-5mm)

Material encapsulado es completamente cubierto y protegido

Difícil de producir a gran escala por la lenta formación de microcápsulas.

Empleo de operaciones sutiles que minimizan las lesiones de las células.

(Supervivencia 80-95%)

Microcápsulas pobremente cargadas (8%).

No usa disolventes perjudiciales para el microorganismo.

Limitada la elección del material de pared.

E. Liofilización

Material de pared

Núcleo (Polifenoles)

Fuente

Pululano (polisacárido)

Extracto de Antocianinas.

Gradinaru et al., (2003).

maltodextrinas DE5-8 y DE18.5

Extracto de mora de

pantanos.

Laine et al., (2008)

Congelamiento

Producto

Sublimación del agua

Presión de vacío Calor necesario (radiación o conducción

Vapor de agua

Condensa a T° baja

Producto seco

T° y tiempo de liofilización: -50°C y 16h

Equipo para liofilización

• Usos:

• Esencias solubles en agua.

• Esencias naturales.

• Fármacos.

• Probióticos encapsulados.

• Ventajas:

• La oxidación es evitada.

• Depende de naturaleza química del sistema.

• Desventajas:

• Consumo mayor de tiempo.

• Difícil para llevar a escalas amplias

• En algunos casos es muy costoso.

• Extremadamente sensible a temperatura.

H. Separación suspensión:

Principios de separación de la suspensión de rotación

Rotación del disco bajo condiciones de procesos controlados

• Usos: • Para la obtención de partículas recubiertas con diámetros de

30um a 2mm.

• El grosor del material de cubierta puede ser hasta 200 um

• Ventajas: • Manejar una variedad de materiales nucleares: Incluye a

materiales sensibles a temperatura.

• Para materiales de cobertura en fase sólida, líquida o en suspensión.

• No presenta agregación de partículas.

J. Atrapamiento de sustancias activas por liposomas

Métodos empleados: Microfluidización

La turbulencia ejercida en el microfluidizador permite la emulsión lipídica. Sobre pasa la barrera energética.

Ejemplo :

- Lecitina de soya: 1,2-5% w/w

- Antocianina de extracto de Hibiscus sabdariffa en 0.2, 0.4 y 0.8%w/w

- Presión de homogenización: 22,500 psi.

- en Buffer de acetato: 0.25 mol/L, pH 3.5

(Gibis et al., 2014)

Ventajas:

- Buen volumen de liposomas.

- Tamaño ajustable.

- Alta eficiencia de captura

Dispersión ultrasónica

La emulsión lipídica rompe la barrera de energía a través de la absorción de ultrasonido.

Uso del ultrasonido en la formación de liposomas y para el control de la liberación del fármaco liposomal y micelar. Schroedera (2009)

Evaporación en fase reversa

Equipo para la formación de liposomas de lecitina de soya con el método de evaporación en fase reversa súper crítica

T° de celda: 60°C, P: 200 bar T° congelación muestra: 150°C

Liposoma a base

de lecitina de soya, atrapando a:

Fosfatidilcolina, fosfatidiletnol,

ácido fosfatídico.

Sustancias encapsulados por atrapamiento en liposomas en alimentos:

Lípidos: Ácido linoléico. Buffers: Ácido ascórbico, cítrico, fumárico, bicarbonatos Enzimas. Microorganismos. Antioxidantes: Ácido ascórbico, cítrico. Fármacos. Vitaminas: A,C,E Cosmética: Liposomas con vitamina C.

L. Inclusión molecular:

En la industria alimenticia: vitaminas A,E,K han sido acomplejados con ciclodextrinas . Industria farmacéutica: Incrementa la solubilidad y estabilidad de los fármacos.

Factores a tomar en cuenta:

- pH

- Hidrofobicidad

- Temperatura,

- Tipo de solvente a usar

- Concentración de la ciclodextrina

Forma de obtener el acomplejamiento

Cristalización de Ciclodextrina (CD) y molécula huésped

Acoplamiento de molécula huésped en CD

Equilibrio

Bibliografía: • G.A. Reineccius, G.A. (1989). Flavor encapsulación. v 5:147. • Gibis, M., Zeeb, B. & Weiss, J. (2014) Formation, characterization, and

stability of encapsulated hibiscus extract in multilayered liposomes. Food Hydrocolloids, 38: 28-39.

• Gradinaru, G., Biliaderis, C. G., Kallithraka, S., Kefalas, P., & García-

Viguera, C. (2003). Thermal stability of Hibicus sabdariffa L. anthocyanins in solution and solid state: Effects of copigmentation and glass transtion. Food Chemistry, 83: 423-436.

• Imura, T., Otake, K., Hashimoto, S. , Gotoha, T., Yuasa,M., Yokoyama, S., Sakai, H., Rathman, J.F. & Abe, M.(2002).Preparation and physicochemical properties of various soybean lecithin liposomes using supercritical reverse phase evaporation method. Biointerfaces 27 :133-140.

• Laine, P., Kylli, P., Heinonen, M., & Jouppila, K. (2008). Storage stability of microencapsulated cloudberry (Rubus chamaemorus) phenolics. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56: 11251-11261

• Madene, A., J. Scher, and S. Desobry. 2006. Flavour encapsulation and controlled release - a review. International Journal of Food Science and Technology 4(1):1-21, 2006.

• Schroedera, A., Kostb, J. & Barenholza, Y. (2009). Review: Ultrasound, liposomes, and drug delivery: principles for using ultrasound to control the release of drugs from liposomes. Chemistry and Physics of Lipids, 162: 1–16.