Micro y nanoencapsulación de ingredientes funcionales

Transcripción

1 Micro y nanoencapsulación de ingredientes funcionales Dr. Hugo Espinosa Andrews hespinosa@ciatej.mx <Se prohíbe la reproducción total o parcial de este documento por cualquier medio sin el previo y expreso consentimiento por escrito del CIATEJ, A.C. a cualquier persona y actividad que sean ajenas al mismo>

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3 Tecnología alimentaria 21 investigadores Líneas de investigación 1. Ingeniería y tecnología de procesos alimentarios 2. Desarrollo y calidad de alimentos y bebidas Obtención, inducción de producción y desarrollo de ingredientes naturales con propiedades funcionales. Microencapsulación Nanoencapsulación

4 Qué es la encapsulación? Proceso en el cual pequeñas partículas sólidas, líquidas o gaseosas son recubiertas por un material de origen polimérico. Microcápsulas: 1 a 1000 µm Nanocápsulas 10 a 100 nm Principio activo Red polimérica Componente activo disperso Membrana Membrana Microcápsula > 1 m Microesfera > 1 m

5 Tipos de partículas Nanopartículas Micropartículas Micropartículas múltiples Micropartículas multicapas Partículas Sólido-lípidos

6 Tecnologías de encapsulación Inclusión molecular Secado por aspersión Proceso físicos Liofilización Microencapsulación Liposomas Extrusión Proceso fisicoquímicos Coacervación 6

7 Microencapsulación de ingredientes Comúnmente empleada para encapsular Aceites esenciales. Cítricos, menta, Saborizantes endulzantes, sazonadores, especias Lípidos y vitaminas Ácidos grasos, Vitamina A, caroteno, vitamina K Pigmentos y colores Carmín, betacaroteno, licopeno Minerales Calcio, hierro, zinc Microorganismos Bifidobacterias, lactobacilos

8 Por qué encapsular? Convertir líquidos en polvos Mejorar la estabilidad del principio activo Protección de ingredientes sensibles luz, enzimas, ácidos, oxígeno. Enmascarar aromas y sabores Reduce malos olores (aceites de origen marino). Funcionalizar alimentos y bebidas Incrementar la solubilidad (Betacaroteno) Liberación de sabores (p. ej. En gomas de mascar y bebidas) Liberación controlada de agentes antimicrobianos (Orégano) Liberación de compuestos en el intestino (Curcumina) Mejorar el contenido nutricional (Omega 3).

9 Selección de formulación y proceso Qué es el compuesto bioactivo? Cuales son sus propiedades físicas, químicas, y fisicoquímicas? Cuál es la concentración deseada? Bajo que condiciones desean ser liberados? ph, temperatura, esfuerzo Los materiales, Son permitidos en la aplicación deseada? Verificar el estatus legal Cuáles son las capacidades de procesamiento disponibles? Cuál es el costo del proceso y la formulación? Cuál es la capacidad de procesamiento de la formulación de encapsulantes? Cuál es el tamaño deseado de la partícula? Esto determinará algunos de los procesos utilizados (e.g. uso de presión de homogeneización para la formación de una emulsión) Cuál es la vida útil deseada? Definir las condiciones de almacenamiento (e.g. temperatura, embalaje, aw)

10 Microencapsulación de ácidos grasos omega 3 Ayuda a prevenir la aterosclerosis, infarto al miocardio, arritmias, embolias y enfermedades vasculares. DHA EPA (Pubchem, McClements, Decker y Weiss, 2007;McClements et al., 2007)

11 Encapsulación multicapa Manipular el número de capas y material encapsulante de la partícula. Estómago ph Intestino delgado ph Recubrimiento multicapa

12 Secado por nanoaspersión Ventajas Produce partículas pequeñas Aumenta el área superficial Preserva la actividad molecular

13 Tamaño de partícula Partículas grandes Partículas finas Esta tecnología permite modificar el tamaño de la partícula. 0.2 a 5 µm Partículas finas presentan mayor área superficial para una apropiada liberación del compuesto activo.

14 Cámara de secado Recolector Aspersor Secado de nanoemulsiones Alimentación Nanoemulsión Electroimán Salida de aire Encapsulación de aceite de café verde y omega 3

15 Calcio iónico

16 Calcio en alimentos Brócoli 100 mg Debe consumido partir alimentos cada 100 g Suplementos alimenticios ser a de por Avena 54 mg Aguacate 12 mg Leche 912 mg Yogurt s/grasa* 152 mg Queso Cotija 800 mg Almendr a 269 mg

17 DOSIS RECOMENDADAS Recomienda consumir entre 900 a 1200 mg de calcio/día (edad). Factores que impactan en la adsorción de calcio Cantidad y fuente de calcio, edad, consumo de vitamina D y dieta. Consecuencia: baja densidad ósea, osteoporosis, fracturas. En el 2015, el número de personas con osteoporosis en nuestro país, rebasó los12 millones personas. 1 de cada 5 mujeres > 50 años 1 de cada 2 mujeres > 70 años Bronner, F. (2009); Cashman, K. D. (2002).

18 Cuánto calcio necesito? Etapa de la vida Bebés hasta los 6 meses de edad Bebés de 7 a 12 meses de edad Niños de 1 a 3 años de edad Niños de 4 a 8 años de edad Niños y Adolescentes de 9 a 18 años de edad Adultos de 19 a 50 años de edad Hombres adultos de 51 a 70 años de edad Mujeres adultas de 51 a 70 años de edad Adultos de 71 o más años de edad Adolescentes embarazadas o en período de lactancia Cantidad recomendada 200 mg 260 mg 700 mg 1,000 mg 1,300 mg 1,000 mg 1,000 mg 1,200 mg 1,200 mg 1,300 mg

19 Microencapsulación Tecnología de autoensamblado Secado por aspersión Autoensamblado Fuente de calcio mineral

20 Conclusiones Micro/nanoencapsulación Tecnología empelada para la protección de ingredientes alimenticios y bioactivos Incrementar la eficiencia de los ingredientes encapsulados Entrega exitosa de ingredientes en los alimentos Potencial para mejorar la biodisponibilidad de componentes bioactivos Micro/nanoencapsulación - en el futuro Oportunidades para desarrollar ingredientes innovadores aditivos alimentarios, nutracéuticos, suplementos Desarrollo de diferentes matrices de encapsulación

21 Gracias