Encapsulación de aceite de pescado en sistemas proteicos y nanocompuestos en base a proteínas de soja y nanopartículas de celulosa

Abstract

La encapsulación se basa en recubrir o atrapar materiales sólidos, líquidos o gaseosos y se puede usar para proteger, transportar o controlar la liberación de compuestos activos. Permite controlar las interacciones de los ingredientes activos con la matriz alimentaria, su compatibilidad con otros compuestos en el sistema y su liberación, y asegurar su disponibilidad en un tiempo y una velocidad específica. Esta tecnología aplicada a aceite de pescado, rico en ácidos grasos omega-3 benéficos para la salud, intenta aumentar su estabilidad retrasando su autooxidación y enmascarar su sabor y olor característicos. El objetivo general de esta tesis fue desarrollar distintos sistemas de encapsulación para aceite de pescado (emulsiones, microcápsulas y películas), utilizando proteínas de soja y nanofibras de celulosa como material encapsulante, con el fin de proteger y vehiculizar los ácidos grasos omega-3 del aceite en alimentos saludables. Para este fin, se obtuvieron nanofibras de celulosa con diferentes propiedades fisicoquímicas (cristalinidad, tamaño, morfología y carga superficial) por hidrólisis ácida de celulosa microcristalina (NCC) o por fibrilación mecánica de fibras de formio (MFC) modificadas o no previamente con tratamientos químicos (MFC-Q) y enzimáticos (MFC-E). Inicialmente se estudió la capacidad de las proteínas de soja para encapsular aceite de pescado. Tanto la formulación como los procesos de emulsificación y deshidratación afectaron las propiedades estructurales, funcionales y fisicoquímicas de los productos obtenidos, así como la estabilidad oxidativa del aceite. Todos los sistemas de encapsulación estudiados lograron enmascarar el olor característico de este aceite y algunos presentaron una buena perspectiva de su estabilidad oxidativa a lo largo del tiempo. Se obtuvieron emulsiones de aceite de pescado en agua empleando sistemas nanocompuestos formados por proteínas de soja y nanofibras de celulosa como emulsificantes que resultaron más estables que aquellas estabilizadas sólo con APS o por Pickering con diferentes concentraciones de NCC. Las propiedades fisicoquímicas de las nanofibras estudiadas así como su concentración, condicionaron las propiedades de los sistemas emulsionados nanocompuestos. Las emulsiones con el agregado de 2% de MFC-Q y NCC (cargadas superficialmente) resultaron ser las más estables durante 15 días de almacenamiento a temperatura ambiente. Todas las emulsiones estabilizadas por sistemas nanocompuestos pudieron deshidratarse por secado spray, produciendo microcápsulas del tipo matriz, huecas adentro, con elevadas eficiencias de encapsulación de aceite de pescado. El tipo de nanofibra de celulosa agregada también determinó la estabilidad oxidativa del aceite durante su encapsulación, observándose que las formulaciones con 4% de NCC y 2% de MFC-Q, que habían producido las emulsiones más estables, también lograron la mayor protección del aceite durante su procesamiento. Por último, se analizó la vehiculizacion del aceite en películas proteicas y nanocomuestas para el desarrollo de envases bioactivos que intentan mejorar el impacto de los alimentos sobre la salud del consumidor a través de la creación de alimentos envasados más saludables. Esta vía, intenta evitar la pérdida de efectividad de los compuestos bioactivos durante su procesamiento y almacenamiento. Se obtuvieron películas proteicas y nanocompuestas bioactivas en base a proteínas de soja y nanofibras de celulosa capaces de transportar aceite de pescado. El agregado de nanofibras provocó un efecto refuerzo muy significativo en los materiales proteicos, siendo los NCC y los MFC-Q los que provocaron el mayor efecto, posiblemente debido a sus menores diámetros y a sus cargas superficiales que les permitieron dispersarse mejor en la matriz. El proceso de emulsificación utilizado para incorporar el aceite provocó una modificación estructural muy significativa en las proteínas que afectaron su capacidad formadora de películas, generando materiales menos resistentes y más hidrofílicos; pero favoreció la dispersión de las nanofibras en la matriz proteica, incrementando su efecto refuerzo así como la transparencia de los materiales. Finalmente, el agregado de aceite de pescado mejoró la susceptibilidad al agua y las propiedades mecánicas de las películas proteicas y nanocompuestas. En estos sistemas, la presencia de nanofibras en la formulación favoreció la retención del aceite en las películas, a través de su mejor dispersión en gotas de menor tamaño. Las películas nanocompuestas formuladas con NCC y MFC-Q retuvieron una mayor concentración de los ácidos grasos omega-3, señalando su mayor protección del aceite de pescado.