Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Biológicas
Reología y dispersiones
PIA: Esferificación con Alginato de Sodio para la encapsulación de vitamina C Integrantes
Angel Arturo García Martínez César del Ángel Ramírez González Jorge Luis Lizcano Medina Alejandro de la Rosa Chávez Chávez
Dr. Juan Gabriel Báez González Grupo: 361
San Nicolás de la Garza, Cd. Universitaria a 17-febrero-2017
Resumen Se expone un método aplicable a nivel laboratorio para la encapsulación de vitamina C mediante la esterificación de alginato sódico con carbonato de calcio. Al agregar el compuesto suspendido de vitamina C con alginato de sodio en una solución acuosa de CaCl2 mediante goteo la cual se encuentra en agitación se forma la encapsulación y esterificación requerida. Al contacto con la solución se obtiene una membrana o cubierta de alginato cálcico que es insoluble en agua, pero permeable. Se encapsulará la vitamina C que funciona como suplemento vitamínico y como antioxidante proporcionando protección en la calidad nutricional y sensorial de los alimentos con la finalidad de protegerlo de reacciones de degradación ya que este presenta una alta inestabilidad frente a ciertos factores del medio ambiente provocando así la pérdida de su estructura activa y la formación de compuestos sin actividad biológica, además de compuestos con sabor y precursores del oscurecimiento no enzimático.
Introducción Los alginatos son los polisacáridos más abundantes presentes en las algas marinas. Comprenden hasta 40% de su peso seco. Son los componentes estructurales de la pared celular de las algas, tienen la capacidad de actuar como agentes estabilizantes, gelificantes, espesantes y formadores de películas. Además, al ser fáciles de obtener tienen relativamente bajo costo. Durante los últimos años se ha observado un interés sobre las propiedades del alginato en la industria alimentaria. Se resalta el efecto prebiótico de los alginatos de bajo peso molecular, los beneficios de su ingesta como fibra para la reducción de los niveles de azúcar y colesterol en sangre, así como la capacidad para prolongar la vida útil de los productos (Parra-Huertas, 2010). Nuevas tendencias tecnológicas se han enfocado en la producción de alimentos reestructurados y funcionales a partir de compuestos activos como antioxidantes, vitaminas, aminoácidos, minerales e incluso de pequeñas moléculas como células, enzimas y microorganismos probióticos beneficiosos para la salud, y, por tanto, de su conservación en los alimentos durante el procesamiento y almacenaje (ParraHuertas, 2010). La obtención de alginato de sodio se inicia con la molienda del material; enseguida el alga molida y seca es hidratada hidrat ada con una solución de formaldehído. Posteriormente se realiza la pre extracción con ácido clorhídrico, para convertir las sales de alginato a ácido algínico. La extracción alcalina se puede realizar también con carbonato de sodio a alta temperatura para convertir el ácido algínico a su forma soluble, prosiguiendo con la precipitación con cloruro de calcio, para obtener alginato de calcio. Por último, se realiza el prensado, secado y reducción del producto obtenido
a un tamaño apropiado para su empaquetamiento. A partir de este proceso general, se realizan cambios químicos y físicos para obtener productos específicos para los diferentes usos en la industria alimentaria (Arvizu et al., 2002). El L-ácido ascórbico es una vitamina hidrosoluble que actúa como antioxidante y como secuestrador de radicales libres, lo cual le confiere diversas funciones en nuestro organismo. En la industria de los alimentos, el ácido ascórbico es utilizado por dos razones: como suplemento vitamínico y como antioxidante proporcionando protección en la calidad nutricional y sensorial de los alimentos (Desai, 2004). Sin embargo, presenta una alta inestabilidad frente a ciertos factores del medio ambiente; la causa principal de su deterioro es la oxidación, provocando así la pérdida de su estructura activa y la formación de compuestos sin actividad biológica, además de compuestos con sabor y precursores del oscurecimiento no enzimático (Trindade, 2000). Una vía para proteger al ácido ascórbico de reacciones de degradación es la microencapsulación El método de encapsulación consiste en suspender el compuesto que se va a encapsular en una solución acuosa de alginato sódico, adicionando la mezcla, mediante un goteo, sobre una solución acuosa de CaCl2 que se encuentra en una velocidad de agitación. Cuando se encuentra en contacto la gota de alginato con Ca+ se produce la gelificación instantánea de la misma, obteniéndose una membrana o cubierta de alginato cálcico que es insoluble en agua, pero permeable.
Objetivos microencapsulación para para aplicarlas a ● Realizar una revisión de las técnicas de microencapsulación la vitamina C .
alginato como como gelificante y encapsulante. ● Reconocer la importancia del alginato
Metodología
MATERIAL Y MÉTODO Material ● 1 vaso de precipitado de 1000 mL ● 1 vaso de precipitado de 600 mL ● 1 vaso de precipitado de 100 mL ● 1 vaso de precipitado de 50 mL ● 1 probeta de 500 mL ● 2 agitadores de vidrio ● 2 jeringas de 10 mL ● 2 agujas hipodérmicas de calibre 25 G X 5/8” ● 1 recipiente transparente ● Mortero
Equipo ● Trípode ● Balanza analítica ● Agitador eléctrico ● Tamices Materia prima ● Alginato de sodio ● Cloruro de calcio ● Agua desmineralizada ●
ácido ascórbico
Método Limpieza del área de trabajo
Pesar los sólidos utilizando balanza analítica ● Alginato de sodio 7.5 g (Deiman S.A. de C.V ) ● Cloruro de calcio 20 g (Deiman S.A. de C.V ) ● ácido ascórbico 1 g (Distribuidora (Distribuid ora de Sosa y Ácidos S.A. de C.V)
Medir los líquidos en el área de trabajo tra bajo ● Agua destilada 1500 mL
Preparación A: Preparación de la solución de Alginato de sodio al 1.5% p/v.
En un vaso de precipitado de 600 mL se colocan 500 mL de agua destilada, a temperatura ambiente, en ella se dispersan poco a poco 7.5 g de Alginato de sodio con agitación eléctrica a 750 rpm, hasta su completa dispersión. Preparación B: Preparación de la solución de cloruro de calcio 2.0% p/v.
En un vaso de precipitado de 1000 mL disolver poco a poco 20 g de cloruro de calcio (CaCl2) en 1000 mL de agua destilada, agitando mecánicamente después de cada adición. Incorporar el Ácido ascórbico al tanque A (Solución de Alginato de sodio): Solubilizar Solubilizar con agitación mecánica 1 g ácido ascórbico en 20 mL de agua y luego agregar a la solución que contiene Alginato de sodio agitando eléctricamente a 750 rpm, por 1 minuto. Microencapsulación:
1. Colocar 10 mL de la solución de Alginato de sodio y el ácido ascórbico (Tanque A) en el émbolo de una jeringa de 10 mL, colocar a una altura oscilante de 2.5 cm a 5.0 cm y gotear constantemente sobre la solución de cloruro de calcio, utilizando una aguja hipodérmica de calibre 25 G y una longitud de 5/8” y así sucesivamente hasta ter minar la solución de Alginato de sodio. 2. Dejar reposar por dos horas 3. Extraer las microesferas obtenidas del seno de la solución, utilizando un tamiz de malla.
Figura 1. Diagrama del método
Importancia económica La explotación de algas productoras de alginato en Sudamérica está restringida a cinco especies pertenecientes a la familia Lessoniaceae. Durante los últimos años, más del 90% de la biomasa de alginofitas se ha extraído en Chile, con una producción de alginatos que no alcanza a cubrir las demandas internas de los países sudamericanos. Las extracciones son manuales, basadas principalmente en recolecciones de varazones en playas expuestas. De acuerdo con el estado actual de la industria de alginatos a nivel mundial, en Sudamérica debería proyectarse hacia la búsqueda de poblaciones (naturales o experimentalmente inducidas), el desarrollo de una industria que permita al menos cubrir los requerimientos internos de los países de la región y el desarrollo científico y tecnológico necesario que permita nuevos usos y destinos de las macroalgas pardas.
Valor nutrimental
Alginato -Es un polisacárido más abundante en el alga. -40% de peso seco -Contienen cationes Ca, Na, y Mg
El cloruro cálcico o cloruro de calcio -Inorgánico, -Mineral utilizado como medicamento en enfermedades o afecciones ligadas al exceso o deficiencia de calcio de calcio en el organismo y da una coloración naranja-roja a la llama. -También es usado en la industria de la alimentación.
Ácido ascórbico -Hidrosolubles.
-Mantenimiento de huesos. -Dientes -Vasos sanguíneos por ser buena para la formación y mantenimiento del colágeno.
Resultados y discusión Identificar y proponer los materiales o aditivos a utilizar. Materiales a utilizar y el aditivo utilizado ● ● ● ●
Alginato de sodio Cloruro de calcio Agua desmineralizada ácido ascórbico
Formulación a utilizar ● Alginato de sodio 7.5 g ● Cloruro de calcio 20 g ● Ácido ascórbico 1 g
Propuesta de una posible modificación
El adicionamiento de pectina: Esto podría mejorar la estabilidad del producto o
esterificación. La pectina está presente en casi todas las f rutas, especialmente en las manzanas, los membrillos y las naranjas y es producida a partir de la pulpa de manzana o de las cáscaras de naranja. Los pectatos de sodio, potasio y amonio son las sales respectivas de la pectina.
Función y características: características:
Agente espesante, espesante, emulsificante, estabilizante. Las pectinas se comportan muy bien como estabilizantes de las caseínas frente a los tratamientos térmicos a pH ácido. Dado que a pH por encima de 3,5 las pectinas tienen carga negativa, son capaces de unirse a las regiones con carga positiva de las micelas, formando una "bola peluda" que se mantiene m antiene en suspensión. Las pectinas, como muchos otros polisacáridos, se hinchan muy rápidamente con el agua, y por eso cuando se añaden de golpe, y especialmente si se añade agua sobre el sólido, forman agregados difíciles de disolver. La solución es separar las partículas cuando se mezcla el polisacárido con el agua, con sistemas mecánicos o mezclándolo previamente con otro material no acuoso. son relativamente inestables desde el punto de vista químico, especialmente a temperaturas elevadas. Su máxima estabilidad está en torno a pH 4. Pueden perder grupos metoxilo, hidrolizarse, y en medio neutro o alcalino romperse por beta-eliminación. Esto afecta muy negativamente a su viscosidad y capacidad de formación de geles.
Conclusión El alginato ha sido uno de los polímeros más empleado en la microencapsulación, este forma una matriz altamente versátil, biocompatible y no tóxica para la protección de componentes activos, células o microorganismos sensibles al calor, pH, oxígeno y luz, entre otros factores, a los que son expuestos los alimentos durante el procesamiento y almacenaje. El proceso de microencapsulación con alginato se lleva a cabo a través de dos mecanismos de gelificación iónica: la gelificación externa y la gelificación interna, dependiendo de si el calcio se suministra desde fuera de las cápsulas o en el interior de las mismas.
Bibliografía
Industrialización de frutas y hortalizas: dulces, ● BETANCURT, P. 2007. Industrialización mermeladas y jaleas. Tecnología de alimentos. LATU. 2007. nº3, p.115 ● Dziezak J.D. A. (1991). focus on gums. Food Technology, v.45, nº3, R.2000. Carbohidratos en en Química de los Alimentos. 2 ed. ● FENEMA, O. R.2000. Zaragoza, España: Acribia, Cap 4, p. 220-265. 220 -265. Hernández C., C., Rodríguez-Montesinos E. 2002. Parámetros ● Arvizu, H. D. L., Hernández que afectan la conversión del ácido algínico en alginato de sodio. Ciencias Marinas. 28(1): 27 –36 microencapsulación de alimentos. ● Parra-Huertas, R. A., 2010. Revisión: microencapsulación Revista Facultad Nacional de Agronomía, Medellín. 63(2):5669-5684. Avendaño. (2013). propiedades del alginato. aplicaciones en alimentos, alimentos, 1, ● J. Avendaño. 87-96. ● Desai, K.G.H. y Park, H.J. (2004). Encapsulation of vitamin C in tripolyphosphate cross-linked chitosan microspheres by spray drying. Drug Development Research 63,181-189. (2000). The stability of ascorbic acid ● Trindade, M.A. y Grosso, C.R.F. (2000). microencapsulated in granules of starch and in gum Arabica. Journal of Microencapsulation 17, 169-176.
