Proyecto de Innovación Tecnológica2015

DATOS DEL PROYECTOTítulo del Proyecto: Obtención de nanofibras con antioxidantes encapsulados en gelatina por la técnica de electrospinning Disciplina: INGENIERÍA Y TECNOLOGIA DE LA ALIMENTACION

• Tiene una solicitud de patente: No ( ) Si ( X ) Número de solicitud:

Título de la invención: • Medidor del Índice de madurez para frutas y hortalizas MX/a/2012/006369• Procedimiento para la remoción de la vaina de haba (Vicia Faba L.) fresca por método

químico MX/a/2011/013402• Secador por fluidización para granos y semillas MX/a/2011/013394• Secador convectivo multifuncional MX/a/2012/008339• Envase inteligente para alimentos con sensor de producción de gas

mx/e/2014/024581

Nombre del Responsable: VERONICA SANTACRUZ VÁZQUEZ

Si colaboran más integrantes mencionarlos: CLAUDIA SANTACRUZ VAZQUEZ

Nombre del estudiante becario: Kevin Ocotitla JesúsMatricula: 201115496Programa Académico: INGENIERIA EN ALIMENTOS

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Indique el Área de aplicación

( ) Salud ( ) Energía y Medio Ambiente

( ) Electrónica, Computación y Comunicaciones

( x ) Agroalimentación ( ) Biotecnología ( ) Materiales

( ) Otro ______________

Nombre del estudiante becario: Cecilia Diaz LimaMatricula: Programa Académico: INGENIERIA EN ALIMENTOS

INFORMACIÓN DEL PROYECTO

Resumen:

Hasta el momento la mayor parte de las aplicaciones de la nanotecnología se han desarrollado en los campos de electrónica, automatización, farmacia y medicina. No obstante se prevee importantes aplicaciones en el campo de Tecnología Agroalimentaria. El desarrollo de nuevos ingredientes como nano-partículas, nano-emulsiones, nano-compuestos, y materiales con nano-estructutras tendrán un gran impacto en el desarrollo de nuevos productos y sus envases. Los procesos de producción también se verán afectados por nuevos métodos derivados de la nano-biotecnología y de la ingeniería basada en nano-reacciones entre otros. Y por último se podrán utilizar nano-sensores y nano-dispositivos que mejoren la seguridad y trazabilidad de los alimentos.

Entre todas las perspectivas mencionadas anteriormente cabe resaltar que la investigación y desarrollo de nuevas técnicas a escala nanométrica arrojan resultados que ayudan a sentar bases científicas de explicación a diferentes fenómenos. Un proceso como la encapsulación de compuestos a nivel nano, podrá determinar el efecto de esta técnica en la difusión de los componentes y las respectivas ventajas que se generan al desarrollar consecuentemente nuevos productos más inocuos y funcionales en el tiempo. A medida que el saber científico profundice más y más a nivel atómico, las interacciones moleculares serán mejor comprendidas y el principio de muchos fenómenos dejaran de ser desconocidos (Cai y col., 2005).

Por otro lado un aditivo alimentario es toda sustancia que, sin constituir por sí misma un alimento ni poseer valor nutritivo se agrega intencionadamente a los alimentos y bebidas en cantidades mínimas con objetivo de modificar sus características sensoriales o facilitar o mejorar su proceso de elaboración o conservación. Dentro de los aditivos alimentarios se encuentran los antioxidantes. El objetivo de este proyecto se basa en la necesidad de formular nanoestructuras en las cual se ha encapsulado el antioxidante alfa tocoferol mediante la técnica de nanoelectrospinning, para su posible uso y plicación en los envases de la industria alimentaria o recubrimientos comestibles.Los resultados que se esperan de este proyecto son la solicitud de patente del producto obtenido, la publicación de 1 artículo original en revistas científicas con arbitraje estricto, coadyuvar en la formación y obtención de los grados académicos de alumnos de licenciatura de la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP, un artículo de divulgación científica en revista nacional y la presentación de trabajos arbitrados, en Congresos Científicos de reconocido prestigio.

Palabras Claves: antioxidantes, alfatocoferol, nanofibras, encapsulación, aditivos alimentarios

Planteamiento del problema a resolver:

En México el índice de envejecimiento ha ido en aumento de forma significativa, teniendo un incremento del 93% en un periodo de 20 años. Adicionalmente, la esperanza de vida se ha

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elevado año con año, actualmente es de 75 años pero se espera que llegue a 77 años para el 2030.

Si entendemos que parte del envejecimiento es debido al deterioro o daño que los radicales libres pueden ejercer sobre nuestros tejidos y a nivel molecular, el combatirlos con un adecuado consumo de antioxidantes que minimice su efecto negativo en nuestro organismo, es una de las necesidades inminentes de la población de adultos y adultos mayores en nuestro país. Aunado a esto, el tipo de vida agitada y estresante que sufre la población urbana, conlleva a tener malos hábitos de consumo que no garantizan la ingesta adecuada de antioxidantes, micronutrientes y macronutrientes, dejando aun más propensa a esta población de adquirir enfermedades cardiovasculares o degenerativas.

Estos cambios en la tendencia poblacional de nuestro país, ha obligado a la industria alimentaria a estar en constante búsqueda de productos que den respuesta a las necesidades de la población urbana de adultos y adultos mayores, generando alimentos funcionales que ayuden a contrarrestar los efectos de un envejecimiento prematuro y mejorar así su calidad de vida.

Justificación

Se sabe que los antioxidantes como las vitaminas A, C y E son sustancias que protegen a nuestras células de los efectos dañinos que generan los radicales libres, los cuales son moléculas que se generan en la atmosfera por la radiación y en nuestro organismo durante los procesos que requieren oxigeno, actúan alterando las membranas celulares y atacando al material genético de nuestras células, como el ADN.

En base a la importancia de asegurara un consumo adecuado de antioxidantes, micronutrientes y macronutrientes, la industria alimentaria se encuentra en constante búsqueda de productos funcionales que den respuesta a las necesidades de la población urbana.

Entre las estrategias para contrarrestar la falta de un consumo adecuado de antioxidantes, están:

• Suplementos.

• Fortificación de los alimentos básicos.

• Fomento de una alimentación variada.

Para este trabajo de investigación se opta por la Vitamina E (alfa-tocoferol) debido a que posee la propiedad de proteger a los ácidos grasos poli-insaturados de las membranas y otras estructuras celulares de la peroxidación lipidica, ayuda a mantener el sistema inmunitario fuerte frente a virus y bacteria, contribuye a la formación de glóbulos rojos y ayuda al cuerpo a utilizar la vitamina K.

Debido a que la Vitamina E es poco soluble en agua, es sensible al calor, a la oxidación y al pH, hace difícil el incorporarse en alimentos industrializados, requiriéndose diseñar

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mecanismo que impida su degradación.

Recientes innovaciones permite la protección de los macronutrientes con técnicas de encapsulación por membranas permeables de origen orgánico o polimérico. Dentro de estas diversas técnicas, una de las novedosas es la denominada electrospinning, la cual ha permitido el desarrollo de fibrillas a escala micro o nanométrica y con nuevas estructuras, a partir de materiales como proteínas y carbohidratos de cadena larga.

Por lo tanto el objetivo de este trabajo de investigación consiste en obtener información experimental acerca del proceso de obtención de nanofibras de alfa tocoferol encapsulado en gelatina mediante la técnica de electrospinning para su posible uso farmacéutico o alimentario, en envases o películas comestibles.

Antecedentes del Proyecto a desarrollar:

En México el índice de envejecimiento ha ido en aumento de forma significativa, en el año de 1990 por cada 100 niños y jóvenes existían 16 adultos mayores (65 años o más), pero en el 2010 esta tasa llego a 31, lo que representa un incremento del 93% en 20 años. Aunado a esto la esperanza de vida se ha elevado año con año, actualmente es de 75 años pero se ha pronosticado que para el 2030 esta llegue a 77 años. (INEGI, 2010)

Para los adultos y adultos mayores uno de los temas más recurrentes e importantes es su calidad de vida, la cual se ve afectada por varios factores, entre ellos los más comunes son el estrés, e envejecimiento prematuro y las enfermedades crónicas

Debido al ritmo de vida que se tiene actualmente en las ciudades, es difícil asegurar un consumo adecuado de antioxidantes, micro y macro nutrientes que ayuden a contrarrestar los efectos de un envejecimiento prematuro. No solo por los malos hábitos de alimentación que tiene gran parte de la población urbana, sino además por la descomposición que estos sufren durante los procesos de cocción, almacenamiento y conservación. (FAO Mexico, 2008)

En base a la Teoría de los radicales libres que estableciera Denham Harman en 1956, entendemos al envejecimiento como el resultado de una inadecuada protección de los tejidos contra el daño producido por los radicales libres. Considerando que vivimos en una atmosfera oxigenada-oxidante y que nuestro organismo utiliza el oxigeno ambiental para metabolizarlo y producir energía, nos encontramos en constante contacto con los radicales libres del medio ambiente y los propios generados por nuestro cuerpo. Los radicales libres son moléculas inestables y altamente reactivas, que producen daño a su alrededor a través de reacciones oxidativas, pudiendo atacar a los cromosomas y a macromoléculas como el colágeno, elastina, mucopolisacaridos, lípidos, etc. Las cuales al ser dañadas por la oxidación se encuentran relacionadas con patologías propias del envejecimiento como, las enfermedades cardiovasculares, el cáncer, las cataratas, el Alzheimer, entre otras (Hoyl, 2003).

Dentro de la medicina preventiva, se recomienda el consumo de antioxidantes naturales entre ellos están la vitamina A, la vitamina E (alfa-tocoferol) y el beta-caroteno, como parte del tratamiento para ralentizar el proceso de envejecimiento, previniendo la oxidación de moléculas biológicas por los radicales libres. Para este proyecto nos enfocaremos en la

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vitamina E también conocida como alfa-tocoferol, la cual tiene una ingesta diaria recomendada de 15mg/día para adultos y adultos mayores (Health, 2011).

El alfa tocoferol tiene como función principal ser un antioxidante natural que combate a los radicales libres, evitando la destrucción de las membranas celulares por oxidación en el cuerpo humano y por consecuencia retrasando su envejecimiento prematuro.

El cuerpo también necesita de la Vitamina E para ayudar a mantener su sistema inmunitario fuerte frente a virus y bacterias. Además contribuye en cola formación de glóbulos rojos, ayuda a dilatar los vasos sanguíneos y a impedir que la sangre se coagule dentro de ellos.

La Vitamina E es liposoluble, lo que permite también combatir la oxidación de las grasas de las lipoproteínas presentes en la sangre, ayudando así a prevenir enfermedades cardiovasculares (Jane Higdon, 2002).

Debido a que este macro nutriente (vitamina E) es altamente inestable en la naturaleza, siendo sensible a la luz, el oxigeno, la humedad relativa, el pH y a la temperatura. Es de esperarse que se degrade durante la fabricación de los alimentos y/o su almacenamiento, surgiendo así la necesidad de encontrar formas de protegerlo y evitar su descomposición.

La técnica de encapsulación por membranas permeables de origen orgánico o polimérico, es una de las más recientes innovaciones que permite la protección de los macronutrientes. Consiste en la formación de membranas delgadas semipermeables que evitan su desnaturalización, además es posible controlar la dosificación y/o el momento adecuado de liberación.

La encapsulación ofrece diversos beneficios al consumidor en cuanto a la calidad del producto, algunos de estos son:Una mayor estabilidad entre los diferentes componentes, asegura la protección del componente activo pese a las condiciones de procesamiento y almacenamiento y el alimento no sufre alteraciones en sus atributos sensoriales (sabor, aroma y apariencia) y nutricionales (Garcia Ceja & A., 2012).

Las microcapsulas obtenidas por esta técnica posen tamaños de 0.5 a 2 micras, limitando su uso en donde los requerimientos de tamaño están a nivel nano.

Dentro de los diversos métodos utilizados para la obtención de nanomateriales, las técnicas de electroespining y fabricación electroestática de fibras, ha recibido una atención especial en los últimos años debido a su versatilidad y gran potencial de aplicación en diversos rubros. Las fibras a nanoescala ofrecen muchas ventajas como una mayor superficie o área de contacto por radio de volumen, porosidad y sobre todo la facilidad de manipular sus propiedades y composición para obtener la combinación adecuada de estas propiedades.

Existe una amplia variedad de polímeros utilizados en la fabricación de nanofibras por electroespining. Los polímeros de origine natural normalmente presentan mejor biocompatibilidad e inmunogenicidad en comparación con los sintéticos. Por esta razón, recientemente se ha trabajo con el colágeno, la elastina, la seda, la gelatina, etc (Kundu, 2010).

La fabricación de nanofibras mediante polímeros de origen natural puede dar respuesta a la

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creciente demanda en la industria alimentaria, de alimentos funcionales enriquecidos con antioxidantes, micro o macronutrientes de alta calidad y estables. Actualmente solo dos proteínas han podido ser trabajadas por electrospinning con grado alimenticio, la proteína Zein del maíz palomero con etanol y la gelatina con agua caliente.

Debido a su alta solubilidad en agua, su estructura y capacidad de ser enriquecida nutricionalmente, la gelatina ha demostrado mediante investigaciones recientes ser la respuesta más viable para estas demandas (Nieuwland, 2014).

La gelatina se fabrica comercialmente de pieles y esqueletos de las especies bovina y porcina. Debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad y ausencia de toxicidad, se ha utilizado ampliamente en la medicina, alimentos y otras industrias. Como un elemento estructural principal de la matriz extracelular nativa (ECM) en muchos tejidos nativos, la gelatina puede emplearse como un polímero importante electrospin para diversas aplicaciones bioclinicas y alimentarias (A.A.Salifu, 2010).En este estudio, pretende obtener nanofibras de gelatina y alfatocoferol empleando la técnica de electrospinning y usando agua como el disolvente y lecitina como emulsificante

Para que el proceso de electrospinning se produzca, la solución del biomaterial necesita ciertas características entre ellos: alta solubilidad, capacidad de enredar, capacidad para solapamiento entre los polímeros, así como propiedades de alta conductividad, viscosidad y tensión superficial. Si se cumplen todas las condiciones anteriormente citadas, la solución es atraída al colector y se forma un cono de Taylor, a partir del cual se hila un hilo. El disolvente en el que se disuelven los polímeros se evapora durante el proceso de hilado, resultando en fibrillas finas secas en el que los polímeros se enredan (Schiffman y Schauer, 2008). Sin embargo, si las condiciones no son las correctas, el proceso de hilatura no se presenta. Para cada polímero, el conjunto de parámetros de la solución de hilado depende del tipo y peso molecular de los biopolimeros a emplear, así como de las posibles combinaciónes y concentraciones polímero-disolvente. Los parámetros de la solución se vuelven importantes para el ajuste más preciso del proceso (grosor de las hebras, la estabilidad del proceso, entre otros factores.Algunas de las características de las nanofibras continuas obtenidas por el método del electrosppinig se encuentran: la alta porosidad, alta relación de área superficial a masa y las propiedades mecánicas superiores. Las aplicaciones de las nanofibras están siendo altamente estudiadas entre ellas en la ingeniería textil y pocas aplicaciones en la ingeniería en alimentos, razón por la cual se pretende ahondar en el desarrollo y aplicación de dichas nanofibras empleando a la gelatina como biopolímero y la encapsulación de alfa-tocoferol dentro de su estructura. En el proceso se utiliza una diferencia de alta tensión entre la boquilla y un colector conectado a tierra para proporcionar una fuerza motriz para la electrospinning. (N Bhardwaj, 2010). El proceso de electrospinning se encuentra gobernado por muchos variables, entre ellas las características de la solución, las propias del proceso y las del ambiente.

En cuanto a los parámetros de la solución los de mayor relevancia son la viscosidad, la conductividad, el peso molecular, las propiedades reológicas del material filamentoso y la tensión superficial.

Las propiedades de la solución deben ser caracterizadas y trabajadas en conjunto con las

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variables del proceso como la aplicación del voltaje y la velocidad de alimentación, mismos que generan efectos en la morfología de las nanofibras. Una investigación efectuada con una solución de gelatina al 17% en peso, demuestra que al incrementarse la velocidad de alimentación, se da un incremento en el diámetro de las fibras y la formación de gotas o cúmulos en ellas. Por otro lado al incrementarse el voltaje el diámetro de la fibra también aumenta el diámetro, pero el coeficiente de difusión y la dispersión de las nanofibras disminuyen. Por lo tanto son muchos los parámetros a considerar y controlara, para obtener la nanofibra con las propiedades adecuadas. (Altay, 2014)

Fundamentación del Proyecto:

Mediante el proceso de electrospinning es posible la obtención de nanofibras de alfa tocoferol empleando gelatina como material de recubrimiento.

Objetivo:

Desarrollar el proceso para la obtención de nanofibras de alfa tocoferol encapsulado empleando el método de electrospinning, con gelatina como material de recubrimiento.

Objetivos específicos:

Establecer las condiciones de operación para la obtención de nanofibras de alfa tocoferol encapsulado.

Determinar las características morfológicas de las nanofibras de alfa tocoferol obtenidas.

Especificar las características fisicoquímicas de las nanofibras de alfa tocoferol obtenidas.

Evaluar la eficiencia del proceso de encapsulación del alfa tocoferol en las nanofibras de gelatina propuestas en esta tesis

Metodología:Los materiales que se utilizaran para el desarrollo de este trabajo se relacionan en el Cuadro 1 con su respectiva utilidad.

Cuadro 1. Materiales a emplear en la experimentaciónMaterial Actividad

Alfa-tocoferol EncapsuladoAgente encapsulante EncapsuladoPentóxido de Fósforo Isotermas de adsorción aw = 0LiCl Cloruro de Litio Construcción de Isotermas de adsorción

CH3COOK Acetato de potasio Isotermas de adsorciónMgCl2 Cloruro de Magnesio Isotermas de adsorciónK2CO3 Carbonato de Potasio Isotermas de adsorción

Mg(NO3)2 Nitrato de Magensio Isotermas de adsorciónNaNO2 Nitrito de Sodio Isotermas de adsorción

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NaCl Cloruro de Sodio Isotermas de adsorciónKCl Cloruro de Potasio Isotermas de adsorción

K2SO4 Sulfato de Potasio Isotermas de adsorciónTween 80 Emulsificante

NaOH Hidróxido de Sodio Ajustador pHEquipos:

Los equipos con los que se trabajara durante el proyecto se presentan en el Cuadro 2:

Cuadro 2. Materiales a emplear en la experimentaciónEquipo Función

Electrospinning Obtención de nanofibras

Liofilizadora Polvo de solución caseína-dextrano

Sonicador Activación nanoencapsulación

Estufas Isotermas de adsorción

Homogenizador Homogenización de la emulsión

Balanza analítica Peso de las muestras para isotermas

Estudios de microscopía electrónica de barrido (MEB) Captura de imágenes

Estudios de microscopía de transmisión electrónica (MTE) Captura de imágenes

La metodología se desarrollara de acuerdo al siguiente diagrama de flujo.

Encapsulación del alfa-tocoferol por el método de electrospinning:Para los ensayos de encapsulación se usará alfa-tocoferol (Merck, E.U.A.) y como material encapsulante gelatina (GE) grado alimenticio (Fabpsa, México). En todos los ensayos se

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usará agua purificada. Para la obtención de las microfibras y nanofibras se preparará una suspensión cuya composición p/p estará compuesta por alfa-tocoferol, agua, gelatina y lecitina como emulsificante y cuya composición será establecida según la tabla 1, empleando un diseño experimental.Las suspensiones se prepararán dispersando la gelatina en agua destilada con un agitador de hélice a 600 rpm± 50 y 40± 1ºC, durante 6 horas. Luego se adicionará el alfa-tocoferol y la lecitina como emulsificante y se continuará agitando durante 30 min adicionales. La solución se verterá en el depósito de teflón del equipo de electrospinning por 1 h, y un calentador de aire se utilizará para controlar la temperatura de la solución (40°C). La velocidad de rotación de la hilera será de 10 rpm y el voltaje será 80 kV según la metodología propuesta por (KMForward, 2013). A continuación se presentan las composiciones de las diferentes suspensiones a probar para la formulación de fibras de alfatocoferol y gelatina

Cuadro 3. Composición de los sistemas experimentalesPrueba Alfa-tocoferol Agua Gelatina Lecitina

1 5 82 10 32 5 77 15 33 5 72 20 34 5 80 10 55 5 75 15 56 5 70 20 5

Determinación de humedad de las muestrasLa humedad de las muestras, para todos los experimentos se determinará por el método de estufa a vacío (AOAC. 20.013, 1995)

Evaluación de las características morfológicas de las micro y nanofibrasde alfa-tocoferol:La estructura de las micro y nanofibras se evaluará usando microscopía electrónica de barrido. El microscopio que se empleará para la caracterización es un MEB de bajo vacío, modelo JSM-5300 (JEOL Ltd., Illinois, E.U.A.) con una diferencia de potencial de 20KV y una amplificación de 30000X. El análisis se efectuará a 12-15Kv de voltaje de aceleración (Pulido y Beristain, 2010; Madene y col., 2006).

Eficiencia de encapsulación y perfil de disolución de las fibrasde alfa-tocoferol:Para determinar el porcentaje de eficiencia de encapsulación, se pesaran 100 mg de fibras en una microbalanza mod. XP6 (Mettler Toledo, IIntl. Inc. España) y se colocarán en un matraz con una solución de HCl 0.1N según la metodología propuesta por Reza Avadi y col. (2010). La muestra se colocará en un sonicador mod. CPI08891-21 (Cole Parmer, Illinois, E.U.A.) a temperatura de 37±1.0 durante 30 minutos (Calero y col., 2008). Para determinar el porcentaje de eficiencia de encapsulación del contenido de las fibras, estas será analizadas por HPLC en fase inversa, empleando una bomba cuaternaria, columna Agilente Zobax (1500mm*4.6mm*0.5mm), la fase móvil empleada será Acetonitrilo: buffer acetato pH 3.5 en una relación 1:8 a un flujo de 0.6mL/min. Con un detector de UV se cuantificará la concentración de alfa-tocoferol a 290nm. Las extracciones de las fibras se realizarán por triplicado. La curva de calibración se obtendrá con una curva patrón de alfa-tocoferol (Merck 98%) (Breithaupt, 2001).

La eficiencia de encapsulación se calculará usando la siguiente ecuación:

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Eficiencia deencapsulación (% )= mg alfa−tocoferolmg alfa−tocoferol teó rico

X 100 Ec. (3)

Para determinar el perfil de disolución las microfibras estas será colocadas en un equipo disolutor mod SR8 (Hanson Research Co., Ca. E.U.A.). Las muestras se colocaran en el aparato y rotadas a una velocidad de 50 rpm. El ensayo se realiza empleando soluciones buffer a pH 2.5 y pH 7.2 similares al fluido gástrico e intestinal y a temperatura de 37±1.0°C. Se monitoreará el proceso de liberación en periodos de 2, 4, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 25 y 30 minutos de agitación (Brunner y col., 2011). Las muestras serán retiradas en los diferentes tiempos de muestreo para la determinación del alfta tocoferol contenido mediante HPLC.

Evaluación de Isotermas:Posteriormente se pondrán las fibras en contacto con pentóxido de fósforo hasta que alcance

el equilibrio y se llegue a una aw de cero por triplicado (Beristain y col., 1996). Finalmente

se llevarán a sales con diferentes aw y a estufas de 25, 35 y 45°C para el desarrollo de la isoterma hasta llegar al equilibrio (la diferencia entre pesos de dos muestras debe ser igual a cero) y poder determinar diferentes parámetros termodinámicos.

Determinación de actividad de agua:Se determinará con un higrómetro aw marca Aqualab a temperatura de 25 °C, previamente calibrado a las muestras de las fibras obtenidas (14).

Caracterización térmica de los micro y nano encapsulados:En un calorímetro de barrido (DSC TA Instruments) se determinarán las temperaturas de fusión, temperaturas de transición vítrea y capacidad calorífica de las fibras formuladas .

Desglose de presupuesto:Descripción CantidadBecas (Esta partida se destinará para el pago de becas de los alumnos tesistas adscritas a la Facultad de ingeniería química)

24,000

Equipo menor de investigación (Esta partida se destinará para la compra de equipo menor de investigación, es necesario: Baño de recirculación con un costo de 23,000.00, refrigerador y mesa para electrospinning con un $58,000)

81000

Materiales / útiles / artículos (Esta partida se destinará para el pago de materiales y reactivos necesarios para investigación)

10,000

Mantenimiento de equipo (Esta partida se destinará para el pago de mantenimiento correctivo de equipos)

5000.00

Gastos de trabajo de campo Pasajes (Esta partida se destinará para el pago de pasajes para la asistencia a diferentes bibliotecas y centros de investigación)

3000

Viáticos (Esta partida se destinará para el pago de viáticos para la asistencia a diferentes bibliotecas y centros de investigación)

2000

Inscripción a congresos (Esta partida se destinará para el pago de inscripción a congresos)

5000

Bibliografía (Esta partida se destinará para el pago de libros necesarios para la investigación

2000

Publicaciones (Esta partida se destinará para el pago de trámites 18000

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necesarios para la publicación del artículo resultado de este proyecto de investigación considerando servicios de edición y traducción especializada)TOTAL 150000

Bibliografía:

A.A.Salifu, B. a. (2010). Electrospinning of nanocomposite fibrillar tubular and flat scaffolds with controlled fibre orientation. Guildford, Surrey: University of Surrey.

Altay, F. (2014). Affecting parameters on electrospinning process and characterization of electrospun gelatin nanofibers. Food Hydrocolloids 39 , 19-26.

FAO Mexico, F. M. (Septiembre de 2008). www.scielo.org.mx. Recuperado el 13 de Noviembre de 2014, de http://www.scielo.org.mx/pdf/rmta/v5n1/v5n1a3.pdf

Garcia Ceja, A., & A., L. M. (2012). Biopolimeros utilizados en la encapsulacion. Puebla: Temas selectos de Ingeniria de Alimentos (UDLAP).

Health, N. I. (11 de Octubre de 2011). National Institutes of Health. Recuperado el 23 de Noviembre de 2014, de http://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminE-DatosEnEspanol/

Hoyl, M. T. (2003). Envejecimiento Biologico. http://www.elgotero.com/Arcrivos%20PDF/Envejecimiento%20Biol%C3%B3gico.pdf , Vol. 18.

INEGI, I. N. (2010). Estadisticas. Mexico: Poblacion y Mortalidad. Jane Higdon, P. (Noviembre de 2002). Instituto Linus Pauling de la Universidad

Estatal de Oregon. Recuperado el 13 de Noviembre de 2014, de http://lpi.oregonstate.edu/es/centroinfo/vitaminas/vitaminaE/

KM Forward, A. F. (2013). Production of core/shell fibres by electrospinning from a free surface. pp 250-259: Chemical Engienering Science.

Kundu, S. C. (2010). Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique. Biotechnology Advances 28 , 325–347.

Lin, X. (2013). Synthesis characterization and electrospinning of new thermoplastic carboxymethyl cellulose (TCMC). Chemical Engineering Journal , 709-720.

N Bhardwaj, S. K. (2010). Electrospinning: a fascinating fiber fabrication technique. Estados Unidos: Biotechnology.

Nieuwland, M. (2014). Food-grade electrospinning of proteins. Innovative Food Science and Emerging Technologies 24 , 138-144.

S.Chronakis, I. (2003). Polymer nanofibers assembled by electrospinning. Current Opinion in Colloid and Interface Science 8 , 64-75.

Otros:

ACTIVIDADES

Las actividades planeadas para el primer y segundo semestre 2015 del ejercicio del proyecto son:

1. Proponer las condiciones de operación para la obtención de las nanofibras de alfatocoferol.

2. Evaluar la influencia de parámetros como el material de pared, la escala de encapsulación y el método de encapsulamiento en la liberación del antioxidante

3. Determinar por microscopia, la existencia de las nanofibras.4. Determinar los cambios en las propiedades fisicoquímicas, aw, humedad, propiedades

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reológicas de las nanofibras.

5. Escritura de trabajos para ser presentados en congresos internacionales6. Revisión de tesis de los alumnos que se comprometieron a graduarse7. Formulación de la solicitud de patente, el artículo científico, artículos de

divulgación y reportes de investigación

NOTA: Es importante aclarar que durante la ejecución de las actividades experimentales existen otras actividades asociadas al proyecto que se realizaran durante el transcurso del mismo, estas deben considerase y comprenden los siguientes aspectos: Asesoría y revisión de los protocolos, seminarios y tesis de los alumnos de licenciatura, preparación de trabajos y asistencia a congresos, preparación, envió y correcciones de los artículos científicos, entre otras actividades asociadas a la administración y seguimiento de los proyectos.

Cronograma de actividades en diagrama de Gantt.Actividad 2015

E F M A M J J A S O N DConsulta bibliográfica

X X

Puesta en marcha de las técnicas experimentales

X X

Definir parámetros de operación

X X

Obtención de nanofibras

X X

Caracterización fisicoquímica

X X

Caracterización morfológica

X X

Redacción de tesis X X

Participación en congreso

X

Elaboración de solicitud de de patentes

X X

Elaboración de artículo científico

X X X

Presentación de reportes

X

2.1. Infraestructura

El desarrollo de proyecto se realizara principalmente en el Laboratorio de Investigación en Alimentos de la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP (106C/104) para ello contamos con el apoyo de la infraestructura de los siguientes Laboratorios: Laboratorio de investigación de Ingeniería de Alimentos. El laboratorio cuenta con el material básico de laboratorio (cristalería, balanzas, planchas de calentamiento y agitación), entre el equipo principal con el que contamos se encuentra:

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Microscopio óptico triocular, (National Optical & Scientific Instrument Inc., 163-SD, EUA) y microscopio estereoscopio triocular (Carl Zeiss)), con cámara digital y conexión a computadora para el análisis de las imágenes.Se cuenta con dos computadoras personales genéricas útiles para el análisis de los datos y de imágenes. 2 Balanzas analíticas (Ohaus Corporation, Analytical Plus, EUA).2 Termobalanzas (Ohaus Corporation, MB200, EUA).Cámara fotográfica (Cannon, EOS RebelX5 C12-82244, EUA).Cámara digital (Cannon, EUA).1 Termómetro infrarrojos (Raytek, Raynger ST, EUA ).1 Termoanemómetros digitales (TSI Inc., 8330-M, EUA ).2 Fuente luz tipo cuello de cisne para microscopio óptico.Un refrigerador y un congelador convencionales para conservación de muestrasEquipo de agitación mecánica para granulometría de polvos.Secador por fluidización experimental con capacidad evaporativa de 1.5 kg de agua/h. Secador de Túnel experimental, con sistema de captura de imágenes y microscopio estereoscopico Calorímetro Diferencial de barrido (TA Instruments con sistema de enfriamiento).Microbalanza (TA Instruments).Analizador termogravimétrico (TA Q500 Instruments). 1 equipo de nanoelectrospinning Se cuenta con los laboratorios referidos anteriormente, instalados y funcionando apropiadamente. Con respecto al equipo de cómputo en el Laboratorio de Investigación en Alimentos de la FIQ-BUAP se cuenta con dos computadoras personales para el tratamiento de datos, programas de cómputo en general y servicio de Internet.

RESULTADOS QUE SE PRESENTARÁN EN ESTE PERÍODO Formulación de una solicitud de patente con registro en la Benemérita Universidad autónoma de PueblaPublicación de 1 artículo original en revistas científicas con arbitraje estricto. Las posibles revistas a los que se pretenden enviar los resultados del proyecto son: Journal of Food Engineering, Journal of Food Properties y Ind. Eng. Chem. ResCoadyuvar en la formación y obtención de los grados académicos de alumnos de licenciatura de los programas educativos que se ofrecen en la Facultad de Ingeniería Química de la BUAP.Un artículo de divulgación científica en revista nacional. Presentación de trabajos arbitrados, en dos Congresos Científicos de reconocido prestigio. Se contempla que dichos trabajos sean con resumen en extenso.Publicación de 1 artículo original en revistas de divulgación. Las posibles revistas a los que se pretenden enviar los resultados del proyecto son Industria alimentaria o Aliment Pack de Alfa Editores.

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METAS COMPROMISO A LA CONCLUSIÓN DEL PROYECTOLos compromisos del presente proyecto son:Se espera con este proyecto la participación interdisciplinaria de varios investigadores miembros del CA al que pertenezco, así como también la formación de recursos humanos especializados de licenciatura, mejorando con ello la eficiencia terminar de las licenciaturas en ingeniería química e ingeniería en alimentos.Aunque no se reporta la participación de otros investigadores de la BUAP, dada las características de la convocatoria, es preciso informar que es necesaria la interrelación con otros profesores, para obtener éxito en este proyecto. Se pretende la escritura de un artículo, con autoría y coautoría de investigadores entre ellos de la DRA. CLAUDIA SANTACRUZ de la Facultad de Ingeniería Química, BUAPSe espera con este proyecto la participación interdisciplinaria de varios investigadores, que aunque no se encuentran reportados en este proyecto por ser proyecto individual se han considerado para la ejecución de mismo, así como también la formación de recursos humanos especializados de licenciatura.ES IMPORTANTE RECALCAR QUE LA SOLICITUD DE PATENTE Y LAS PUBLICACIONES DE ESTE PROYECTO SERÁN INCLUIDAS EN EL PLAN DE DESARROLLO Y PRODUCTIVIDAD DEL CUERPO ACADEMICO AL QUE PERTENEZCO, OPERACIONES Y PROCESOS EN ALIMENTOS DE LA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA BUAP.En este proyecto se buscar formar la interrelación con otros investigadores y asociaciones académicas nacionales. Esto con la finalidad de mejorar la eficiencia terminal de las licenciaturas en Ingeniería Química e Ingeniería en Alimentos, de la Facultad de Ingeniería Química de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.Se coadyuvará en la obtención del grado de licenciatura de dos alumnos de los programas de licenciatura en ingeniería en alimentos o ingeniería química de la BUAP. Los programas de licenciatura de los programas referidos cuentan con registró vigente de CIEES.

En este tema la investigadora proponente se encuentra trabajando desde el año 2010, los resultados obtenidos durante las experimentaciones han sido empleados para la conformación de varios artículos los cuales aun se han enviado a diferentes revistas de arbitraje nacional e internacional. Este proyecto permitiría reforzar la participación de alumnos para conocer y difundir los resultados de la investigación.

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METAS COMPROMISO DE TIPO DE DESARROLLO

( x ) Proceso o metodología ( ) Equipo o dispositivo

( ) Otro (especificar)

INDIQUE EL GRADO A ACANZAR DEL ENTREGABLE AL FINALIZAR

( ) Metodología ( ) Diseño ( X ) Prototipo de laboratorio

( ) Diseño industrial o para escalamiento ( ) Modelo escala real ( ) Otro ______________

INFORMACIÓN DE POTENCIAL COMERCIAL

VENTAJAS POTENCIALESDentro de las ventajas del prototipo:

Permite la generación de nanofribras con aditivos encapsulados que pueden emplearse en envases para la industria farmacéutica, alimentaria así como puede emplearse en la generación de nuevos recubrimientos comestibles ya que permitir diseñar el recubrimiento con diferentes propiedades mecánicasEs importante mencionar que solamente algunas referencias se han comentado para su aplicación en la industria alimentaria y que si este proyecto es exitoso podría ser un boom en la aplicación de nanofibras para el diseño de envases, recubrimientos e inclusive nuevos alimentos con aditivos encapsulados.

COMPARACIÓN CON OTROS DESARROLLOS TECNOLÓGICOS O INNOVACIONES RELACIONADAS

La gran mayoría de la encapsulación de aditivos se realiza mediante la formación de esferas, o nanoreservorios, pero pocos se ha reportado en nanofibras. Las metodologías para la obtención de nanofibras están siendo desarrollados por los asiáticos. De tal forma que si este proyecto es exitoso podría ser de gran importancia y renombre para la Facultad de ingeniería en alimentos y la BUAP

NECESIDADES DEL MERCADO QUE CUBRE LA TECNOLOGÍA O INNOVACIÓN

Nuevas formas de encapsulación para aditivos que permitan diseñar envases alimentos y recubrimientos comestibles con propiedades mecánicas bien especificas diseñadas para aplicaciones diferentes

ANÁLISIS DE COMPETENCIA (Información sobre competidores, así como de productos y/o tecnologías competitivas)

Solamente hay algunos productos de origen asiáticos

USUARIOS Y/O CLIENTES POTENCIALES

Nacional:

Industria de envases, productores de alimentos y recubrimientos comestibles

En el extranjero:

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