Diseño de sistemas húmedos y deshidratados de Ca(II)-alginato para la encapsulación y liberación controlada de compuestos fenólicos de subproductos de alcaucil

• Autores: Zazzali, Ignacio
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Santagapita, Patricio Román; Perullini, Mercedes Ana
• Materia: ALCAUCIL; ALGINATO; ENCAPSULACION; ENCAPSULACION; MICROESTRUCTURA; SAXS; LIBERACION; BIOACCESIBILIDAD; INGREDIENTE FUNCIONAL; ARTICHOKE; ALGINATE; ENCAPSULATION; MICROSTRUCTURE; SAXS; RELEASE PROPERTIES; BIOACCESIBILITY; FUNCTIONAL INGREDIENT
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis se estudiaron los subproductos de tres variedades de alcaucil para el aprovechamiento de sus compuestos bioactivos por medio de su encapsulación en hidrogeles de Ca(II)-alginato. Los estudios agrícolas in situ permitieron determinar el subproducto más adecuado para la subsiguiente encapsulación. Además, se ensayaron procesos y solventes novedosos de extracción y finalmente se diseñó un método económico y escalable. Se enfatizó la microestructura de las cápsulas de Ca(II)-alginato como variable primordial para monitorear el impacto de variaciones en las condiciones de síntesis y postratamientos y para interpretar las relaciones entre éstas y los parámetros funcionales, macroestructura y propiedades mecánicas. Mediante un diseño experimental, se consiguieron las condiciones óptimas para maximizar la eficiencia de encapsulación, la capacidad bioactiva, la fuerza y la morfología de las cápsulas. Luego, se estudió el secado por estufa como método de preservación de las cápsulas cargadas con extracto de alcaucil. El estudio de la cinética de secado permitió entender los cambios estructurales y funcionales durante el proceso y observar los umbrales de actividad y contenido de agua en los que la estructura y propiedades fisicoquímicas de las cápsulas cambian irreversiblemente. Apoyándonos en estos resultados se tomaron las cápsulas húmedas y dos puntos de secado para estudiar sus perfiles de liberación en medios simulados de alimentos, obteniéndose un perfil más controlado para el sistema más seco. Ulteriormente, el secado también mejoró la bioaccesibilidad de los compuestos bioactivos durante la digestión in vitro. Pruebas sensoriales preliminares marcaron diferencias sustanciales en la percepción de los tres sistemas. Los resultados obtenidos en esta tesis permiten entender de manera profunda el sistema de cápsulas de Ca(II)-alginato y establecer bases y relaciones que sirven como fundamento para la extrapolación a otros sistemas y la aplicación en distintos productos alimentarios.
In this thesis, the by-products of three artichoke varieties were studied to exploit their bioactive compounds through encapsulation in Ca(II)-alginate hydrogels. Agricultural in situ studies were conducted to determine the most suitable by-product for subsequent encapsulation. Additionally, novel extraction processes and solvents were tested, leading to the development of an economical and scalable method. Emphasis was placed on the microstructure of the Ca(II)-alginate capsules, considered a pivotal variable to monitor the impact of variations in synthesis conditions and post-treatments, as well as to interpret the relationships between these variations and functional parameters, macrostructure, and mechanical properties. Through experimental design, optimal conditions were achieved to maximize encapsulation efficiency, bioactive capacity, strength, and morphology of the capsules. Subsequently, stove drying was studied as a preservation method for artichoke extract-loaded capsules. The kinetics of drying were investigated to comprehend structural and functional changes during the process, identifying thresholds of activity and water content at which the physicochemical structure and properties of the capsules irreversibly change. Leveraging these results, wet capsules and two drying points were selected to study their release profiles in simulated food media, resulting in a more controlled profile for the driest systems. Furthermore, drying also enhanced the bioaccessibility of bioactive compounds during in vitro digestion. Preliminary sensory tests revealed substantial differences in the perception of the three systems. The findings of this thesis provide a profound understanding of the Ca(II)-alginate capsule system, establishing foundational principles and relationships applicable and extrapolatable to other systems in various food products.
Fil: Zazzali, Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.