Optimización del proceso de obtención de aceite microencapsulado con alto contenido de omega-3
Hermida, L.G.(i); Defain Tesoriero, M.V.(i); Rodríguez, Z.N.(ii); Frangie, S.(i); Lelli, D.(i); Alberti, C.(i); Ruiz Díaz, A.(i)
(i)INTI-Química (ii)INTI-Cereales y Oleaginosas
Introducción Es bien conocida la relación entre la ingesta de
ácidos grasos poliinsaturados ω3 y la reducción de enfermedades de riesgo coronario [1]. Los aceites de pescado de agua fría poseen cantidades considerables de ácidos grasos ω3, pero su susceptibilidad a la oxidación y características organolépticas limitan su empleo directo como nutracéutico o como suplemento dietario. Los productos de la oxidación de los ácidos grasos ω3 dan origen a la rancidez del aceite y además son nocivos para la salud [2]. A través de la microencapsulación del aceite pueden obtenerse productos en polvo que consisten en microgotas del mismo recubiertas por una matriz de carbohidratos y/o proteínas [3]. Esta matriz provee una barrera contra agentes externos como oxígeno, luz y temperatura, facilitando su empleo como suplemento dietario de ω3 [4].
El objetivo del presente trabajo es la optimización del proceso de obtención de un aceite de pescado microencapsulado (APM) para la estabilización de aceite rico en ω3.
entre el 30 y el 35%.
Proteína
Agua
Carbohidrato
DISPERSIÓN
MEZCLADO
Aceite de Pescado
HOMOGENEIZACIÓN de alta VELOCIDAD
HOMOGENEIZACIÓN de alta PRESIÓN
SECADO por SPRAY
SECADO por SPRAY
APM-V
APM-P
Fig. 1: Diagrama de flujo para la obtención de aceite de pescado microencapsulado obtenido por homogeneización de alta
velocidad (APM-V) o de alta presión (APM-P).
Metodología / Descripción Experimental
Preparación de las microcápsulas El aceite microencapsulado fue preparado por
homogeneización seguida de secado por spray (ver Fig.1). Se empleó aceite de pescado refinado (AP) con un contenido de ácidos grasos ω3 superior al 30%. Las emulsiones aceite/agua se prepararon a base de leche descremada en polvo, como fuente de proteínas y carbohidratos, con el agregado de emulsionantes y antioxidantes. Se compararon diferentes condiciones de homogeneización, empleando un homogeneizador de alta velocidad (Heidolph 900 DIAX) o bien un homogeneizador de alta presión (Emulsiflex C-50), obteniéndose mediante secado por spray los distintos lotes de producto APM-V y APM-P, respectivamente. El contenido de sólidos de la emulsión se mantuvo
Caracterización del producto —Observación macroscópica y microscópica. —Determinación del contenido total de aceite por el método de Majonnier (hidrólisis ácida). —Determinación del contenido de aceite libre por extracción a temperatura ambiente con hexano durante 15 minutos [5]. —Cálculo del contenido de aceite incorporado según:
%Inc = (%Total − %Libre) ×100
%Total
—Determinación de ácidos grasos ω3 en el aceite por esterificación y posterior cromatografía
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
1
gaseosa con detección por ionización de llama (GC-FID). El aceite de pescado de los productos microencapsulados fue extraído según “BDI Standard Methods, 1985”. Se determinó el porcentaje de los siguientes ácidos grasos ω3: ácido eicosapentaenoico (EPA, 20:5), ácido docosahexaenoico (DHA, 22:6) y ácido docosapentaenoico (DPA, 22:5) mediante normalización de áreas.
Resultados Se obtuvieron polvos finos, con un tamaño de
partícula en el rango de 10 a 100 µm (ver Fig. 2), sin observarse diferencias morfológicas entre los productos obtenidos mediante homogeneización de alta velocidad (APM-V) o de alta presión (APMP).
disminuyen hasta un valor inferior al 2% del aceite total.
Tabla I. Control de proceso mediante la determinación del contenido de aceite libre.
Producto
APM-V APM-P APM-P plus
Aceite libre (%p/p)
23,2 ± 1,5 1,4 ± 0,4 1,5 ± 0,3
El contenido medio de AP incorporado en las muestras obtenidas por homogeneización de alta velocidad fue del 11,8 % p/p, mientras que en las muestras obtenidas por homogeneización de alta presión se obtuvo una incorporación media del 34,3% p/p. La incorporación de aceite en la muestra APM-P plus fue del 41,0 % (ver Fig. 3).
Fig. 2: Microfotografías de aceite de pescado microencapsulado obtenido mediante homogeneización de alta presión con un contenido de aceite del 42,5% p/p (APM-P plus)
con un aumento de 50X (superior) y de 200X (inferior).
El contenido de aceite total se mantuvo en el rango 34,5-36,5% p/p, excepto la muestra APM-P plus, preparada con mayor carga de aceite, en la que se obtuvo un contenido total del 42,5% p/p.
El control de proceso se realizó determinando el contenido de aceite libre, y los valores obtenidos se muestran en la Tabla I. Se observa que cuando se emplea la homogeneización de alta presión para la obtención de la emulsión aceite en agua, los valores de aceite libre, es decir, no encapsulado,
60
Total
50
Libre Incorporado
40
Contenido de aceite (g/100g)
30
20
10
0
APM-V
APM-P
APM-P plus
Fig. 3: Contenido de aceite de pescado total, libre e incorporado en muestras de APM obtenidas mediante homogeneización de alta velocidad (APM-V) o de alta presión
(APM-P).
Por otro lado, no se observaron diferencias significativas entre los perfiles de ácidos grasos del AP extraído de las muestras microencapsuladas respecto al AP utilizado como materia prima (ver Fig.4), manteniéndose constante la proporción de ácidos grasos ω3 respecto a la grasa total (rango ω3: 31,5%-34,7%).
Conclusiones La similitud entre los perfiles cromatográficos
de los ácidos grasos de las muestras obtenidas, indicaría que los procesos empleados no producen una oxidación apreciable del aceite de pescado. Futuros ensayos que midan el índice de peroxidación permitirán verificar esta hipótesis y evaluar
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
2
los productos a lo largo del tiempo.
Milliv olts
600 TR AC E GC -IZ Q \_F ID C EQ U IPE PESC AD O
Retention T im e Nam e
500
400
300
200
100
0
5
10
600 TR AC E GC -IZ Q \_F ID QU IMIC A F 011 56
Retention T im e Nam e
500
600
Aceite de pescado
(AP)
500
EPA
400
30,187 EPA
DHA
300
36,883 DHA
200
DPA
35,497 DPA
100
15
20
25
30
35
40
Min ut e s
600
APM-V
500
Milliv olts
Milliv olts
400
300
200
100
0
5
10
600 TR AC E G C -IZ Q\_FID q u imica F 010 58
Retention T im e Nam e
500
15
20
25
Minu t e s
400 30,233 EPA
300 36,937 DHA
200
35,555 DPA
100
30
35
40
600
APM-P
500
Milliv olts
400
400
30,055 EPA
300
300
36,718 DHA
200
200
35,343 DPA
100
100
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Min ut e s
Fig. 4: Contenido de aceite de pescado total, libre (AP) e incorporado en muestras de APM obtenidas mediante homogeneización de alta velocidad (APM-V) o de alta presión (APM-P). Se
indican las señales correspondientes al EPA, DPA y DHA.
Teniendo en cuenta el contenido de ω3 del aceite original y la dilución inevitable por efecto de la microencapsulación, el contenido final de ácidos grasos ω3 en los productos obtenidos fue de aproximadamente 12% p/p. Sin embargo, en el producto obtenido mediante homogeneización de alta presión (APM-P), un 95% del aceite está incorporado en las microcápsulas. Por lo tanto este tipo de homogeneización sería la más adecuada para obtener un producto con mayor estabilidad.
Milliv olts
Milliv olts
El contenido de ácidos grasos ω3 en la muestra APM-P plus fue del 14 % p/p, lo cual no representa un aumento significativo de ω3 en el producto final. Por otro lado, es ésta la máxima concentración de aceite que puede emplearse, ya que un incremento adicional se traduce en un aumento de la viscosidad que disminuye la eficiencia de la homogeneización, como se observó en ensayos preliminares.
Teniendo en cuenta esta limitación experimental, está previsto en el mediano plazo la aplicación de la metodología desarrollada y optimizada para la microencapsulación de aceites enriquecidos en ácidos grasos ω3. De este modo podrían obtenerse productos nutracéuticos con mayores contenidos finales de ω3.
Referencias
[1] T.L. Hearn, S.A. Sgoutas, J.A. Hearn, D.S. Sgoutas. “Polyunsaturated fatty acids and fat in fish flesh for selecting species for health benefits”. J. Food Sci. 52:1209-1212, 1987. [2] J.E. Kinsela. “Food components with potential therapeutic benefits: encapsulated unsaturated fatty acids against autooxidation”. Food Technol. 40(2):89-97, 1986. [3] J. Velasco, M.C. Dobarganes, G. Márquez-Ruiz. “Oxidation of free and encapsulated oil fractions in dried microencapsulated fish oils”. Grasas y aceites Vol. 51. Fasc.6. 439-446, 2000. [4] R. Matsuno, S. Adachi. “Lipid encapsulation technology – techniques and applications to food”. Trends Food Sci. Technol. Aug 256-261, 1993. [5] B. Sankarikutty, M.M. Sreekumar, C.S. Narayanan, A.G. Mathew. “Studies on microencapsulation of cardamon oil by spray drying technique”. J. Food Sci. Technol. 25, 352-356, 1988.
Para mayor información contactarse con: nombre del autor de contacto – lhermida@inti.gov.ar
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
3
Ver+/-
