COMPUESTOS BIOACTIVOS Y DESARROLLO DE ALIMENTOS FUNCIONALES

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1 EMULSIONES MÚLTIPLES: M COMPUESTOS BIOACTIVOS Y DESARROLLO DE ALIMENTOS FUNCIONALES Dr. Dpto. de Productos. Lab.. de Carne y Productos Cárnicos. C INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA A DE ALIMENTOS Y NUTRICIÓN (Antes INSTITUTO DEL FRIO). Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) E mail: fjimenez@ictan.csic.es 7 99 de noviembre de 2012 Primera función Nutrición: aportar nutrientes Alimento Segunda función Proporcionar satisfacción. Tercera función Beneficios para la salud ALIMENTOS FUNCIONALES NUTRICIÓN N ADECUADA Proporcionar suficiencia nutricional básicab Reconocimiento del papel: - Dieta-salud - Algunos compuestos NUTRICIÓN N OPTIMA Recomendaciones dietéticas ticas encaminadas a optimizar funciones fisiológicas: - maximizar su contribución n al bienestar y la salud. - minimizar el riesgo de enfermedades. 1

2 Alimentos funcionales en Japón Japón n dispone de una legislación n específica desde 1991 que permite la comercialización n y el etiquetado de los que denominan "Alimentos para Uso Específico en la Salud", (Foods for Specified Health Use, FOSHU). Los alimentos que se incluyan dentro de la categoría a de FOSHU deben ser autorizados por el Ministro de Salud, tras la presentación n de pruebas exhaustivas con fundamento científico, que apoyen la alegación n relativa a las propiedades de dichos alimentos, cuando son consumidos como parte de una dieta ordinaria ALIMENTOS FUNCIONALES Un alimento puede ser considerado funcional si, más m s allá de su valor nutricional habitual, ha demostrado satisfactoriamente tener un efecto beneficioso sobre una o más m funciones específicas en el organismo en una forma que resulta apropiado para mejorar el estado de salud y bienestar y/o para la reducción n de riesgo de enfermedad. Acción n Concertada de la Comisión n Europea sobre la Ciencia de los Alimentos Funcionales en Europa (Functional Food Science Europe-FUFOSE) (1999). Ser un alimento (natural o transformado); quedan excluidos: cápsulas c o píldoras Su efecto se ejerce consumido en cantidades habituales y como un componente más m s de la dieta. Demostración n del efecto funcional. Beneficios: Mejora la función. n. Reduce el riesgo. 2

3 ALIMENTO FUNCIONAL. Efecto funcional Arihara, 2004 AGENTES FUNCIONALES con actividad sobre funciones del organismo. Macronutrientes Micronutrientes. No nutrientes Declaraciones nutricionales Declaraciones de propiedades saludables Ácido α-linoléniconico Ácido docohexaenoico (DHA) Ácido eicosapetaenoico (EPA) Ácido linoleico. Ácido oleico. AGMI o AGPI Vitaminas (hidrosolubles: biotina, folatos, niacina,, riboflavina, tiamina, B12, B6, C, etc.; liposolubles: A, D, E, K Minerales: Fe, Mg,, Se, Zn, Ca,, Cu, Cr,, etc. Polifenoles: hidroxitirosol Artículo 13 3

4 ESTRATEGIAS PARA OPTIMIZAR LA PRESENCIA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS EN LOS ALIMENTOS A nivel de producción: genéticas y nutricionales A nivel de transformación: procesos de reformulación y procesado A nivel de conservación y consumo ESTRATEGIAS TECNOLÓGICAS: REFORMULACIÓN Ofrecen las mayores posibilidades de producir cambios de composición de los alimentos - Elección n de materias primas específicas Cambio de composición Sensoriales Nutricionales Seguridad Tecnológicos Estabilidad Min. procesado Cal. constante Conveniencia Legales Costo EMULSIONES MÚLTIPLES - Otros ingredientes Adicionados por razones: Económicas, sensoriales, tecnológicas,nutricionales gicas,nutricionales, seguridad, funcionales. Compuestos bioactivos 4

5 EMULSIONES SIMPLES Es una dispersión coloidal de dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales se encuentra disperso en forma de pequeñas gotas en el interior del otro. La superficie de las gotas está recubierta por una interfase de un agente emulsionante. O/W W/O Requisitos para formar una emulsión n estable: Dos Dos líquidos l inmiscibles OOil Water W Oil Agentes Agentes surfactantes Agitación Fase continua Fase dispersa EMULSIONES MÚLTIPLES M O EMULSIONES DOBLES Sistemas caracterizados por la coexistencia de emulsiones de aceite-enagua (O/W) y de aguaen-aceite (W/O), en las que los glóbulos de la fase dispersa contienen dentro de ellos gotas más pequeñas igualmente dispersas. Emulsión W 1 /O (Primaria) Emulsión O/W 2 Interfase W 1 -O W 1 Interfase O-W 2 O W2 W 1 /O/W 2 Las emulsiones múltiples pueden ser de dos tipos: Agua/Aceite/Agua W 1 /O/W 2 Aceite/Agua/Aceite O 1 /W/O 2 W 1 O W2 5

6 EMULSIONES MÚLTIPLESM EMULSIONES MÚLTIPLES M Y ALIMENTOS POSIBILIDADES DE LOCALIZACIÓN N DE COMPUESTOS BIOACTIVOS W 1 /O/W 2 Fase acuosa interna (W 1 ) Compuestos solubles en agua: minerales, vitaminas, etc. Fase acuosa externa (W 2 ) Compuestos solubles en agua: minerales, vitaminas, etc. Fase lipidica (O) Material lipídico y compuestos liposolubles: carotenoides, vitaminas, etc. 6

7 APLICACIONES DE LA EMULSIONES MÚLTIPLES M EN ALIMENTOS Formación n y caracterización, realizadas a través s del análisis de su estructura y propiedades en función n de distintas variables asociadas a la composición n y sistema de preparación. Tamaño o y distribución n de partícula Potencial Potencial zeta TurbidezTurbidez Estabilidad de la emulsión. Eficiencia de la encapsulación. Oxidación Digestibilidad (in( vitro). a b c d Estudios simulando condiciones para aplicaciones no alimentarias Producto intermedio (ingrediente alimentario) dentro de las estrategias tecnológicas habitualmente empleadas en la optimización n de la presencia de compuestos bioactivos en alimentos FORMULACIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS EMULSIONES MÚLTIPLES FASE ACUOSA INTERNA (W 1 ) FASE LIPÍDICA (ACEITE) SURFACTANTES FASE ACUOSA EXTERNA (W 2 ) MÉTODO DE PREPARACIÓN Elección n de componentes y condiciones de formación: Propiedades del sistema: reológicas gicas, ópticas, estabilidad, eficiencia de la encapsulación. Implicaciones en la salud 7

8 FASE ACUOSA INTERNA (W 1 ) DOTAR DE ESTABILIDAD AL SISTEMA Y CONDICIONAR LA EFICIENCIA DE LA L ENCAPSULACIÓN N MEDIANTE LA PRESENCIA DE DISTINTOS COMPUESTOS (regulación n de la presión n osmótica, coadyuvantes a nivel de interfase, gelificantes, incremento de la viscosidad, quelantes para regular la velocidad de liberación n de minerales...), INCORPORAR COMPUESTOS BIOACTIVOS (condiciones ambientales adecuadas). FASE LIPIDICA (O) EL TIPO DE FASE LIPÍDICA CONDICIONA LA FORMACIÓN N DE LA EMULSIÓN N PRIMARIA ASÍ COMO LAS PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES MÚLTIPLES: M ESTABILIDAD Y EFICIENCIA DE LA ENCAPSULACIÓN - La composición n del aceite condiciona su viscosidad y grado de solubilidad en agua, así como la velocidad de difusión n del material localizado en la fase acuosa interna. - Se han ensayado distintos procesos para modificar la naturaleza de los aceites ASPECTOS NUTRICIONALES E IMPLICACIONES EN LA SALUD (AGS, AGMI, AGP A n-3, n CLA, ). Aceites empleados oliva, chia,, girasol, maíz,, etc. SURFACTANTE LIPOFÍLICO TIPO Y CONCENTRACIÓN N DEL SURFACTANTE LIPOFÍLICO LICO CONDICIONA LAS CARACTERÍSTICAS DE LA EMULSIÓN N PRIMARIA Y DE LA MÚLTIPLEM Grado alimentario. Poliglicerol poliricinoleato (PGPR, E 476). HLB 4 Lecitina con reducido contenido en fosfatidilcolina. FASES DE LA EMULSIÓN PRIMARIA (W 1 /O) Proporción n entre fase acuosa (dispersa) y lipídica (continua): FASE ACUOSA EXTERNA (W 2 ) CONTIENE EL EMULSIONANTE HIDROFÍLICO (p.e( proteínas de suero, caseinato sódico,, etc.; hidrocoloides) ) asociados a AGENTES ESTABILIZADORES (polisacáridos). FASES DE LA EMULSIÓN: W 1 /O Y W 2 La proporción de fase dispersa (W 1 /O) en relación con la fase continua (W 2 ) varía en amplios rangos: 20-40/

9 Preparación n de las emulsiones múltiplesm Fase lipídica (O) + Emulsificador lipofílico Emulsión W 1 /O Fase acuosa (W 1 ) Homogenización Dos líquidos inmiscibles Agentes surfactantes Agitación Fase acuosa W 2 Emulsificador hidrofílico Homogenización Fase acuosa W 2 W 1 /O/W 2 APLICACIONES EN EL DESARROLLO DE ALIMENTOS FUNCIONALES Mejorar el contenido lipídico (cuantitativa y cualitativamente) Encapsulación de compuestos bioactivos Reducción n de sodio 9

10 MEJORA DEL CONTENIDO LIPÍDICO: REDUCCIÓN N DE GRASA (CALORIAS) Efecto Efecto dilución, W 1 /O/W 2 como ingrediente en elaboración n de alimentos (derivados lácteos). l Efecto dilución n por formación on line (productos cárnicos). c Tipo de aceite empleado en su formación n (no- digestibles). Emulsión W 1 /O (Primaria) Emulsión O/W 2 Interfase W 1 -O W 1 Interfase O-W 2 O W2 W 1 /O/W 2 MEJORA DEL CONTENIDO LIPÍDICO: PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS Elección n de la fase lipídica dirigida a la reducción n de la proporción n de AGS, incremento de la presencia de AGMI, AGPI (n-3 3 de cadena larga) o CLA, además s a mejorar la relación n AGPI n-6/nn 6/n-33 y AGPI/AGS, y todo ello disminuyendo el contenido calórico y el colesterol. Fases lipídicas en emulsiones múltiples: m aceites de oliva y chia (Salvia hispanica L.) 10

11 ENCAPSULACIÓN N DE COMPUESTOS BIOACTIVOS a) Protección n del ingrediente de la interacción n con otros componentes del alimento, de la acción n de distintas condiciones de procesado o conservación, n, y/o de la actividad de enzimas en el tracto gastrointestinal. b) Liberación n controlada de los compuestos bioactivos en respuesta a condiciones específicas c) Mejora de las propiedades sensoriales a través s de su influencia sobre la palatabilidad del alimento. Minerales: Ca, Fe, Mg, Carotenoides Vitaminas: hidrosolubles W/O/W (C, B 1, B 12, etc.); liposolubles O/W/O (A, D, E, etc.) Resveratrol Microorganismos: Lactobacillus acidophilus, L. rhamnosus Lactoferrina Aminoácidos Lípidos (O/W/O) REDUCCIÓN N DE SODIO Se puede modular la percepción n del gusto (por ejemplo, ácido, salado, o amargo) controlando la extensión n en que la fase acuosa es capaz de interaccionar con las papilas gustativas. Localizando la sal solo en la fase acuosa externa (W 2 ) Productos en los que la percepción n del contenido en sal es mayor que el que está realmente presente. Na Emulsión W 1 /O (Primaria) Emulsión O/W 2 Na Interfase W 1 -O W 1 Interfase O-W 2 O W2 Na W 1 /O/W 2 11

12 CONSIDERACIONES FINALES (I) Las emulsiones múltiples m constituyen una herramienta a considerar en el diseño o y desarrollo de alimentos funcionales, especialmente cuando se requiere de mecanismos de protección n de ingredientes. La mayor parte de las investigaciones realizadas se han centrado en estudios sobre el diseño, formación, estructura y propiedades de la propia emulsión en función de distintas variables para obtener alta estabilidad y eficiencia de encapsulación,, sin proceder a estudiar su potential aplicación a alimentos. La composición y propiedades de la emulsiones múltiples que han de ser compatibles con la naturaleza del alimento en el que se integra (textura, apariencia, estabilidad, etc.), deben ser consideradas a dos niveles: como ingrediente alimentario y como parte integrante de la matriz del alimento. Ambos aspectos necesitan ser revisados en el marco de su aplicación en alimentos. CONSIDERACIONES FINALES (II) Sus condiciones de preparación n han de poder ser integradas en los sistemas de producción n de manera sencilla. Han de ser estables frente a los tratamientos habitualmente empleados eados en los alimentos tanto a nivel de producción, como de conservación, n, distribución n y consumo: congelación, n, calentamiento, deshidratación, etc. Ser económicos. Excepto en algún n producto lácteo, l no se han llevado a cabo estudios dirigidos a evaluar las posibilidades reales de esta estrategia en alimentos, abordando aspectos relacionados con su viabilidad tecnológica y sensorial. Esto supone que existe un amplio campo para el estudio o y aplicación n de esta estrategia en el desarrollo alimentos más m s saludables. 12

13 MUCHAS GRACIAS 13