Dr. Hugo Espinosa Andrews
Micro y
nanoencapsulación de
ingredientes funcionales [email protected]
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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
¿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
Membrana
Microcápsula > 1 m
Membrana
Microesfera > 1 m
Principio activo
Componente activo disperso
Red polimérica
Tipos de partículas
Nanopartículas Micropartículas Micropartículas múltiples
Micropartículas multicapas
Partículas Sólido-lípidos
Microencapsulación
Secado por aspersión
Liofilización
Extrusión
Coacervación
Liposomas
Inclusión molecular
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Tecnologías de encapsulación
Proceso físicos
Proceso fisicoquímicos
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
¿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).
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)
(Pubchem, McClements, Decker y Weiss, 2007;McClements et al., 2007)
Microencapsulación de ácidos grasos omega 3
Ayuda a prevenir la aterosclerosis, infarto al miocardio, arritmias, embolias y enfermedades vasculares.
EPA DHA
Encapsulación multicapa
• Manipular el número de capas y material encapsulante de la partícula.
Recubrimiento multicapa
Estómago
pH 2-2.5
Intestino delgado
pH 5.5-6-5
Secado por nanoaspersión
Ventajas
Produce partículas pequeñas Aumenta el área superficial Preserva la actividad molecular
0.1 1 10
Tamaño de partícula
• 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.
• Partículas grandes Partículas finas
Encapsulación de aceite de café verde y omega 3
Secado de nanoemulsiones Alimentación
Aspersor
Cám
ara
de
seca
do
Rec
ole
cto
r
Electroimán
Salida de aire
Nanoemulsión
Calcio en alimentos
• Debe ser consumido a partir de alimentos por cada 100 g
• Suplementos alimenticios
Brócoli
100 mg
Leche
912 mg
Yogurt s/grasa*
152 mg
Almendra 269 mg
Queso Cotija
800 mg
Aguacate 12 mg
Avena
54 mg
https://ndb.nal.usda.gov/ndb/nutrients/
DOSIS RECOMENDADAS
•Recomienda consumir entre 900 a 1200 mg de calcio/día (edad).
Bronner, F. (2009); Cashman, K. D. (2002). http://www.cenetec.salud.gob.mx
• 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
¿Cuánto calcio necesito?
Etapa de la vida Cantidad recomendada
Bebés hasta los 6 meses de edad 200 mg
Bebés de 7 a 12 meses de edad 260 mg
Niños de 1 a 3 años de edad 700 mg
Niños de 4 a 8 años de edad 1,000 mg
Niños y Adolescentes de 9 a 18 años de edad 1,300 mg
Adultos de 19 a 50 años de edad 1,000 mg
Hombres adultos de 51 a 70 años de edad 1,000 mg
Mujeres adultas de 51 a 70 años de edad 1,200 mg
Adultos de 71 o más años de edad 1,200 mg
Adolescentes embarazadas o en período de lactancia 1,300 mg
Microencapsulación
Tecnología de autoensamblado
Fuente de calcio mineral
Auto-ensamblado
Secado por aspersión
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
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