Universidad Autónoma de San Luis Potosí

Facultad de Ingeniería Área AgroindustrialTaller Integrador III

1TEMA: MICROENCAPSULACIÓN DE ACEITE

ESENCIAL DE LA PLANTA Chrysactinia mexicana

MEDIANTE SECADO POR ASPERSIÓN.

Presenta: González González Claudia Yazmín

Asesor: M.C. García Flores Dalia Abigail

Co-asesor: M.C. Macrina Beatriz Silva Cazáres

Noviembre/2018

Aceites esenciales (AE)

Los aceites esenciales son las fracciones líquidas volátiles,generalmente destilables por arrastre con vapor de agua, quecontienen las sustancias responsables del aroma de las plantas.

2

(Martínez, 2001)

http://care.aitalentum.com/los-aceites-

esenciales-usos-cosmeticos/

Propiedades bioactivas

de los AE.

Los AE pueden contener entre 50 a 300 compuestos químicos

3

(Ruiz, 2015)

http://care.aitalentum.com/los-aceites-esenciales-usos-cosmeticos/

• Hidrocarburos terpénicos

• Alcoholes

• Aldehídos

• Cetonas

• Éteres

• Ésteres

• Compuestos fenólicos

Composición química

Usos de los AE 4

Cosmética

• Aromatizante en diferentes preparaciones cosméticas (Perfumes, jabones y maquillajes)

Alimentos

• Licorería y confitería se suelen utilizar como aromatizantes.

Farmacéutica

• Principios activos

• Excipientes y aromatizantes en

la preparación de jarabes,

suspensiones, y otras formas

farmacéuticas

http://lafarmaciacentral.com/producto/pranarom-aromaron-

caramelos-emolientes-con-aceites-esenciales/

http://care.aitalentum.com/los-aceites-esenciales-usos-cosmeticos/

http://lafarmaciacentral.com/producto/pranarom-aromaron-

caramelos-emolientes-con-aceites-esenciales/

Chrysactinia mexicana, contiene AE en la parte aérea. 5

(Cassani et al., 2015)

Reino: Plantae

Subreino: Tracheobionta

Filo: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Subclase: Asteridae

Orden: Asterales

Familia: Asteraceae

Género: Chrysactinia

Descripción taxonómica. Distribución.

(Villaseñor et al., 2009)

Chrysactinia es un género de plantas

fanerógamas perteneciente a la familia de las

asteráceas. Es una planta olorosa que contiene

aceites esenciales en la parte aérea, es conocida

comúnmente como calanca, damianita, hierba de

San Nicolás o falsa damiana.

Chrysactinia mexicana 6

(Cárdenaz et al., 2005)

Actividad antifúngica: Aspergillus Flavus.

Alto rendimiento en

extracción de

aceites esenciales.

Usada para curar

enfermedades

respiratorias e

infecciones en la piel.

Actividad antibacteriana: Streptococcus pneumoniae, Echerichia coli.

Es el proceso que consiste en la generación

de pequeñas partículas en la que una

sustancia es rodeada con un material de

pared.

Microencapsulación 7

http://www.laboresala.com/fiches_huiles_e

ssentielles.html

(Roccia et al., 2014)

Métodos físicos: Secado por Aspersión

y lecho fluidizado.

Métodos físico-químicos:

Polimeración interfacial e inclusión

molecular.

Métodos químicos: Coacervación, polimeración y

gelificación iónica.

Ventajas de la microencapsulación 8

(Roccia et al., 2014)

Disminuye la volatilidad

Protege de factores externos

Permite la liberación controlada

Facilita la manipulación del AE

Previene la reactividad

Tipos de núcleos

Sustancias activas: Fármacos, extractos

antioxidantes.

Vitaminas: A, B (B1, B2, B9, B12).

Aceites y ácidos grasos: Aceite esencial,

aceites de pescado, Omega 3.

Sabores y aromas alimentarios: Menta, fresa.

Perfumes y fragancias.

El método mas utilizado es el secado por aspersión 9

(Ray et al., 2016).

Económica

Flexible

Continua

Fácil operación y control

Altas velocidades de secado

Tiempos de residencia cortos

Método ampliamente utilizado para

convertir soluciones, suspensiones o

emulsiones en polvos secos.

Etapas de la microencapsulación

El proceso consiste en atomizar el material que se encuentra en estado líquido, yasea como solución o como dispersión, formándose al final finas gotas sobre unacorriente de gas calentado, cuando las pequeñas gotas del líquido toman contactocon el gas, y a una mayor temperatura, se produce una rápida evaporación delsolvente formándose una fina película del material de recubrimiento que seencuentra (Gharsallaoui et al., 2007).

10

Preparación de la emulsión

Homogenización

Atomización

(Parize et al., 2008).

Tipos de materiales de pared 11

Categoría Material de pared Método de encapsulación

Carbohidratos Almidón, maltodextrina, quitosano,

dextrosa, almidón modificado,

clodextrina.

Secado por aspersión,

extrusión, coacervación,

inclusión.

Celulosa Carboximetilcelulosa, metil

celulosa.

Coacervación, secado por

aspersión

Gomas Goma acacia, agar, alignato de

sodio.

Emulsión. Secado por

aspersión

Lípidos Cera, parafina, cera de abejas. Emulsión, formación de

película de liposomas.

Proteínas Gluten, caseina, albumina Secado por aspersión,

emulsión.

(Flores., 2013).

Material de pared AE encapsulado Aplicación Referencia

InulinaOrégano Conservación de

carne de res.

(Costa, 2013)

Maltodextrina Romero

Prevenir el deterioro

del color y / o la

oxidación de lípidos

en carne de res,

puerco y pollo.

(Fernandes, 2014)

Maltodextrina/

Goma arábigaAzafrán

Protección de

compuestos activos

en la exposición a

las condiciones

ambientales.

(Rajabi et al.,

2015)

Prevenir deterioro, el propósito de microencapsulación de algunos AE 12

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 13

¿Se conseguirá una encapsulación eficiente con la mezcla de

inulina/goma arábiga/maltodextrina, aplicando la técnica de

microencapsulación mediante secado por aspersión en aceite esencial

de Chrysactinia mexicana?

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 14

Los AE son altamente sensibles a sufrir

deterioro durante su almacenamiento y

procesamiento, debido a la exposición a

factores como la temperatura, la luz, la

oxidación y la pérdida volátil que afectan su

estabilidad y efecto biológico.

JUSTIFICACIÓN 15

Debido a que los aceites esenciales son inestables y frágiles si no

están protegidos de factores externos, es importante encontrar una

alternativa que contribuya a su protección, para el mejoramiento de

su estabilidad y efecto biológico.

JUSTIFICACIÓN 16

La técnica de microencapsulación mediante secado por aspersión

representa una alternativa con la capacidad de proteger los aceites

esenciales y alargar el tempo de vida útil. Además de permitir su fácil

manipulación, lo que mejorará su aprovechamiento y generará

nuevas aplicaciones.

17HIPÓTESIS

Mezclas de inulina/goma arábiga/maltodextrina representan una

alternativa viable como material de pared para la encapsulación

eficiente del aceite esencial de Chrysactinia mexicana mediante

secado por aspersión.

18OBJETIVO GENERAL

Evaluar la eficiencia de la encapsulación del aceite esencial de

Chrysactinia mexicana, mediante secado por aspersión utilizando mezclas

de inulina/ goma arábiga /maltodextrina a diferentes concentraciones.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 19

Obtener el extracto de aceite esencial de las partes aéreas de Chrysactinia

mexicana mediante destilación por arrastre de vapor de agua.

Realizar microencapsulación del aceite esencial por el método de secado por

aspersión.

Evaluar eficiencia de microencapsulación.

Establecer una mezcla óptima de inulina/ goma arábiga/ maltodextrina.

Recolección en Municipio de Armadillo de los infante. 20

Ubicación Geográfica. Recolección por medio de poda al azar.

Selección del material vegetal.

Preparación del material vegetal

Limpieza Selección Triturado

21

22

Destilación mediante arrastre

por vapor de agua.

La relación que se utilizóde materia vegetal y aguadestilada fue de 1:4.

El tiempo de operaciónen el laboratorio fue de240 minutos por cada 500gr de muestra (hojas ytallos), a unatemperatura de 70-85 °C.

Extracción de aceite esencial

La extracción se realizó en el equipo de

extracción de aceites esenciales en el

Laboratorio de Investigación de la

Universidad Autónoma de San Luis Potosí

23Diseño de 10 mezclas de IN/ GA/ MD

Determinación de

mezcla optima

• Inulina/ goma arábiga/ maltodextrina

Diseño de mezcla

Diseño simplex con centroide

STATISTICA 7

Standard Run MD IN GA

2 0.000000 1.000000 0.000000

3 0.000000 0.000000 1.000000

8 0.166667 0.666667 0.166667

4 0.500000 0.500000 0.000000

6 0.000000 0.500000 0.500000

9 0.166667 0.166667 0.666667

10 0.333333 0.333333 0.333333

1 1.000000 0.000000 0.000000

5 0.500000 0.000000 0.500000

7 0.666667 0.166667 0.166667

Preparación de la emulsión

24Emulsión, sustancia a microencapsular

Materiales de pared

Relación 1:10 Fase oleosa 1:4 Emulsión

Pesaje de los sólidos en

Balanza analítica

Agitación a 300 r.p.m.

10 min.

Reposo 4 ° C por 24 h

Emulsión

Emulsión líquida a Polvo 25

Microencapsulación mediante secado por

aspersión

Calentamiento de airede entrada hasta 180 °C.

Alimentación de lasolución.

Intercambio de calor porconducción en la cámara desecado.

Colecta de las

Partículas.

Büchi Mini Spray Dryer B-290

Parámetros de operación

Alimentación de la solución

Cámara de secado

26Evaluación de la microencapsulación

EE(%)=(TO-SO)/TO*100 SY (%)=Wm/Wo*100

Rendimiento en polvo (%)Eficiencia(%)

TO= Aceite total

SO= Aceite Superficial

Wm= peso total de

microcápsulas obtenido

Wo= sólidos totales de

entrada en la emulsión

(Roccia et al., 2013)

Determinación del aceite superficial (SO), por diferencia de peso 27

Muestra de Polvo

500 mg

Se añadió 20 ml de éter de petróleo

Filtrado

Secado a 60° C hasta

peso constante

Calculo por diferencia de peso

Método descrito por (Campelo et al., 2013) con algunas modificacines.

Mezcla 5 (GA/ MD), mayor rendimiento en polvo

Mezcla Composición (10g)

Polvo obtenido

(g)

Rendimiento en polvo

(%SY)MD IN GA

1 10.0032 0.0000 0.0000 3.5600 28.38

2 0.0000 10.0234 0.0000 - -

3 0.0000 0.0000 10.0056 2.8994 23.27

4 5.0023 5.0026 0.0000 3.2854 26.21

5 5.0184 0.0000 5.0365 4.6376 36.81

6 0.0000 5.0054 5.0343 4.1275 32.70

7 5.0653 1.6723 1.6742 3.3277 30.42

8 1.6723 6.6734 1.6756 3.0319 24.14

9 1.6743 1.6721 6.6749 1.2378 9.86

10 3.3323 3.3317 3.3346 1.4925 11.94

28

Mezcla 5 (GA/ MD), mayor eficiencia de microencapsulación

81.5 83.15 82.6985.43

68.2

83.6

74.6479.89

83.29

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 3 4 5 6 7 8 9 10

Efi

cie

ncia

de m

icro

encapsu

lació

n

%SO

%EE

29

Mezcla

Composición (10g)

MD IN GA

1 10.0032 0.0000 0.00003 0.0000 0.0000 10.00564 5.0023 5.0026 0.00005 5.0184 0.0000 5.03656 0.0000 5.0054 5.03437 5.0653 1.6723 1.67428 1.6723 6.6734 1.67569 1.6743 1.6721 6.674910 3.3323 3.3317 3.3346

No. de Mezcla

%

%SO= Aceite superficial, %EE= Eficiencia

Eficiencia de microencapsulación 30

Microencapsulación

De aceite esencial de girasol utilizando:

hidroxipropilmetilcelulosa/Maltodextrina

%EE (82.40%)

(Roccia et al., 2013)

Microencapsulación

De aceite esencial de Chrysactinia mexicana

utilizando: Inulina/ Goma arábiga/

Maltodextrina

%EE (85.43%)

Conclusión 31

• En esté experimento se logró la encapsulación del AE deChrysactinia mexicana, utilizando MD/GA en relación 1:1, seconsiguió una mayor eficiencia de microencapsulación.

• Con el trabajo realizado se ha obtenido un recubrimientoque es capaz de retener y brindar protección a el AE,permitiendo con esto la posibilidad de generar nuevasaplicaciones.

Roccia, P., Martínez, M. L., Llabot, J. M., & Ribotta, P. D. (2014). Influence of spray-dryingoperating conditions on sunflower oil powder qualities. Powder Technology, 254, 307-313.

Shamaei, S., Seiiedlou, S. S., Aghbashlo, M., Tsotsas, E., & Kharaghani, A. (2017).Microencapsulation of walnut oil by spray drying: Effects of wall material and dryingconditions on physicochemical properties of microcapsules. Innovative Food Science &Emerging Technologies, 39, 101-112.

El Asbahani, A., Miladi, K., Badri, W., Sala, M., Addi, E. A., Casabianca, H., ... & Elaissari, A.(2015). Essential oils: from extraction to encapsulation. International journal ofpharmaceutics, 483(1), 220-243.

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32REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Rajabi, H., Ghorbani, M., Jafari, S. M., Mahoonak, A. S., & Rajabzadeh, G. (2015).Retention of saffron bioactive components by spray drying encapsulation usingmaltodextrin, gum Arabic and gelatin as wall materials. Food hydrocolloids, 51, 327-337.

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33REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Octubre 2010 Congreso Nacional---aceite de la raiz usos medicinales .

Enlíneahttp://www.medicina.uanl.mx/congreso/memorias2011/htm/1724/870.htm .Fecha de consulta 08 de Septiembre 2017

2009 Encapsulamiento de los aceites esenciales En línea:

http://www.redalyc.org/pdf/2913/291323541001. l (cymbopogon citratus) en-ciclodextrinas

usando CO supercrítico Fecha de consulta: 08 de Septiembre 2017

34REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Al respecto, el proceso de secado por aspersión involucra tres etapas: preparación de la dispersión o emulsión, homogenización y atomización (Parize et al., 2008). Este proceso consiste en atomizar el material que se encuentra en estado líquido, ya sea como solución o como dispersión, formándose al final finas gotas sobre una corriente de gas calentado, cuando las pequeñas gotas del líquido toman contacto con el gas, y a una mayor temperatura, se produce una rápida evaporación del solvente formándose una fina película del material de recubrimiento que se encuentra (Gharsallaoui et al., 2007). En este método el componente ó sustancia a encapsular es rodeado por una matriz protectora, normalmente un polímero como goma acacia, maltodextrina, almidón y carbometilcelulosa (Gharsallaoui et al., 2007; Parize et al., 2008).

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