Retomando el artículo publicado sobre microencapsulación de compuestos activos funcionales (Microencapsulación de compuestos activos funcionales), presentamos en este artículo algunas de las tecnologías y materiales utilizados para este fin.
Tecnologías de encapsulación
La selección de la tecnología de encapsulación se realizará en función de las propiedades del material a encapsular, del tamaño deseado de las micropartículas, de su aplicación y de los mecanismos de liberación, de sus costes y de su capacidad de producción a escala industrial. En lo relativo a la obtención de macropartículas existen varios métodos que pueden clasificarse atendiendo a la naturaleza del proceso:
1.- Procesos físicos: métodos de goteo (dropping), extrusión, pulverizado y atomización (spray drying), atomización en frío (spray chilling-cooling), lecho fluidizado, etc.
2.- Procesos físico-químicos: coacervación simple o compleja, atrapamiento por liposomas.
3.- Procesos químicos: polimerización interfacial e inclusión molecular con ciclodextrinas.
La adaptación de éstos a escala de industrial es un factor crítico en la selección de la tecnología de encapsulación, ya que no todos pueden soportar las producciones industriales necesarias para la industria alimentaria. El método de atomización en caliente o secado por aspersión es el método más utilizado en la industria de alimentos, debido a que es un proceso económico, flexible y produce partículas de buena calidad.
La atomización es una tecnología de deshidratación que se utiliza para conseguir un producto en forma de polvo partiendo de una disolución. Durante el proceso, la disolución se pulveriza a una cámara donde en contacto con aire caliente se evapora el agua, y el sólido que contienen las gotas cae en forma de polvo. Esta tecnología también es utilizada en procesos de encapsulación, como proceso de deshidratación de una solución que contiene el producto a encapsular. Así, el proceso de secado por aspersión se utiliza como auxiliar para la recuperación de micropartículas producidas por otros procesos previos como los de coacervación o de emulsificación.
La selección de los materiales de encapsulación y su contenido en relación al compuesto activo, son factores críticos para la obtención, por atomización, de microparticulas con adecuadas propiedades de estabilidad y textura. Los almidones modificados, las maltodextrinas y las gomas son los polímeros más utilizados como material de recubrimiento.
La temperatura del proceso también es un punto crítico. Por un lado, porque determinará la humedad del producto final y, por lo tanto, su estabilidad a lo largo de la vida comercial del producto. Por el otro, porque algunos compuestos termosensibles o microorganismos, podrían verse afectados por la misma. Aunque los tiempos de exposición a altas temperaturas son muy cortos, dependiendo de la termosensibilidad del compuesto éste puede llegar a degradarse o perder parte de su actividad. Para limitar el efecto de la temperatura, se necesitaría aumentar el contenido de material de recubrimiento, lo que resultaría en un aumento de los costes de producción.
La distribución del tamaño de las partículas obtenidas por este método es en general menor a 100 μm, aunque depende de las condiciones del proceso.
Materiales para la encapsulación
Independientemente de la tecnología de encapsulación seleccionada, el primer paso para encapsular un ingrediente o compuesto activo es la selección de una matriz de encapsulación adecuada. La selección del material es un paso crítico en el desarrollo de los ingredientes microencapsulados, porque determina los criterios de estabilidad y liberación deseada. El primer obstáculo es la necesidad de utilizar materiales aptos para uso alimentario. Por esta razón, muchos de los sistemas de encapsulación desarrollados para su aplicación en alimentos están basados en compuestos naturales presentes en los propios alimentos. Entre los materiales de recubrimiento más utilizados están los polisacáridos, lípidos y proteínas.
A continuación se presentan algunos compuestos autorizados en la reglamentación como aditivos alimentarios, utilizados en la microencapsulación de compuestos para aplicaciones alimentarias.
•Gomas: Arábiga, mezquita, guar, xantana…
•Celulosas: Carboximetil-celulosa, metilcelulosa, etilcelulosa, Hidroxipropil celulosa…
•Otros carbohidratos: Almidón, dextranos, sacarosa, maltodextrinas alginatos, agar, ciclodextrinas…
•Lípidos: Ceras, monoglicéridos, diglicéridos, aceites, grasas, fosfolípidos…
•Proteínas: Gluten, albúmina, gelatina, proteínas lácteas…
Además de estos componentes básicos se añaden otros componentes como plastificantes, emulsificantes o surfactantes de uso alimentario, que ayudan a mejorar la integridad mecánica.
Dentro de la amplia variedad de materiales de encapsulación es importante considerar las características de éstos en cuanto a flexibilidad, resistencia, permeabilidad, facilidad de aplicación y naturaleza hidrofóbica o hidrofílica, ya que todas ellas influirán en las características del producto final y en la liberación del compuesto encapsulado. Así, los polisacáridos y proteínas son materiales higroscópicos que aunque muestran buenas propiedades barrera frente a gases y lípidos, está característica se ve negativamente influenciada por la humedad relativa o la actividad de agua del entorno. Por otro lado, los materiales lipídicos, presentan excelentes propiedades barrera frente al vapor de agua, retardan la migración de gases y son relativamente estables frente a tratamientos térmicos moderados (compuestos con alto punto de fusión). Sin embargo, al no tener propiedades formadoras de film pueden formar estructuras frágiles.
Considerando el número de factores de deterioro que ocurren durante el procesado, almacenamiento y aplicación final de las microcápsulas, el desarrollo de partículas con varios materiales de recubrimiento que posean diferentes propiedades barrera parece ser el camino más prometedor para la obtención de microcapsulas más estables y resistentes.
Fuente: Alimentatec
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