ENCAPSULACIÓN DE EXTRACTOS ANTIOXIDANTES DE YERBA MATE PARA LA GENERACIÓN DE ALIMENTOS FUNCIONALES

ALEX LÓPEZ CÓRDOBA; LORENA DELADINO; ALBA NAVARRO; MIRIAM MARTINO

Jornada; Jornada de Divulgación Científica sobre Yerba Mate y Salud.; 2013

Instituto Nacional de la Yerba Mate

La encapsulación es fuente de nuevos ingredientes con propiedades únicas. Su objetivo es preservar compuestos con actividad biológica, química, sensorial, etc. por aislamiento total o parcial del entorno hasta su liberación en tiempo y lugar adecuados. Además, permite enmascarar sabores, reducir problemas de aglomeración y volatilidad de líquidos, facilitar la dosificación de aditivos y por lo tanto mejorar la relación costoefectividad. Entre los vehículos usados se destacan los polímeros naturales como hidratos de carbono (almidones y derivados, quitosanos, alginatos) y proteínas (gelatina, sueros lácteos, etc.). Existen varios métodos para obtener sistemas encapsulados; la técnica más utilizada es el secado spray, además se utilizan la formación de liposomas,la coacervación, la gelación iónica, la inclusión molecular y la cocristalización, entre otros. En el presente trabajo, con la encapsulación se pretende reducir la higroscopicidad de los extractos puros de yerba mate para prolongar su vida útil, enmascarar su sabor característico para poderlo incorporar a otros alimentos manteniendo su actividad antioxidante. Específicamente, se han encapsulado extractos antioxidantes de yerba mate por gelación iónica con refuerzo de la matriz de encapsulación y cocristalización con sacarosa. La gelación iónica se produce por el entrecruzamiento de unidades de ácidos urónicos de distintas cadenas de alginato con cationes multivalentes (Ca+2, Zn+2, Fe+2/+3,Ba+2, Al+3). Las cápsulas más utilizadas son las de alginato de Ca por su facilidad de obtención. Son muy versátiles, virtualmente cualquier compuesto puede ser encapsulado con este sistema, ya sea hidrofóbico o hidrofílico, líquido o sólido, sin embargo presentan alta porosidad. En el laboratorio se está desarrollando la encapsulación de extractos de yerba mate en sistemas complejos de alginato de calcio con el agregado de gránulos de almidón como carga o relleno. Estas cargas a su vez pueden contener otros compuestos bioactivos. En nuestro caso se adicionaron sales de zinc, metal que interviene en numerosos procesos metabólicos. Este sistema de encapsulación múltiple tiene el objetivo de preservar las propiedades antioxidantes de la yerba mate y suplementarla con minerales también beneficiosos para la salud. Se obtuvieron extractos acuosos de yerba mate comercial con alto contenido de compuestos fenólicos y una elevada actividad antioxidante frente al radical DPPH?. Los extractos líquidos se encapsularon con alginato de calcio y se adicionaron distintas concentraciones de gránulos de almidón de maíz (0-10%). Los sistemas se caracterizaron por calorimetría diferencial de barrido (DSC) para conocer su estabilidad térmica, espectroscopía de infrarrojo (FTIR) para determinar posibles interacciones de los polifenoles con la matriz de encapsulación, porosidad por intrusión de mercurio, microscopía, contenido de polifenoles y actividad antioxidante frente a los radicales libres. La incorporación de relleno de almidón al 2% resultó la cantidad más adecuada, ya que incrementó la eficiencia respecto al contenido de polifenoles, manteniendo la forma esférica de las cápsulas después del secado y disminuyendo la porosidad del sistema. Se estudió la cinética de liberación de los polifenoles de la yerba mate tanto de cápsulas húmedas como secas. La presencia de gránulos de almidón moduló la velocidad de liberación de los polifenoles en fluido gástrico simulado, principalmente en las cápsulas secas. Por otra parte, se seleccionó la concentración más adecuada de zinc a agregar a los gránulos de almidón para vehiculizar dentro de los sistemas previamente optimizados. Estos sistemas fueron caracterizados por su contenido de zinc, polifenoles y actividad antioxidante. Así, fue posible obtener cápsulas conteniendo extracto de yerba mate y zinc simultáneamente, al emplear el almidón cargado con el mineral. En estos sistemas compartimentalizados se mantuvieron las propiedades individuales de cada compuesto activo. El otro mecanismo de encapsulación estudiado fue la cocristalización de los extractos de yerba mate en una matriz de sacarosa. Este proceso permite la inclusión de compuestos activos entre los huecos de los aglomerados cristalinos generados durante la cristalización rápida de soluciones de sacarosa sobresaturadas. Se prepararon soluciones sobresaturadas de sacarosa (71 °Brix) en extractos acuosos de yerba mate de distintas concentraciones (3, 5 y 10%), se calentaron, bajo agitación constante, hasta aparición de los primeros cristales y se dejaron enfriar para completar la cristalización. Los aglomerados de sacarosa conteniendo los extractos se enfriaron rápidamente manteniendo la agitación y se secaron en una estufa de convección forzada. La distribución de tamaño de los cocristalizados fue determinada por tamizado a través de un juego de mallas con aperturas entre 2 ? 0.250 mm. Se determinó el contenido de polifenoles de los cocristalizados y se calculó la eficiencia de la encapsulación. La actividad antioxidante del extracto de yerba mate cocristalizado se comparó con la actividad esperada para la misma cantidad de extracto sin encapsular. Se determinaron el contenido de humedad y la actividad acuosa de los polvos. La estabilidad térmica de los productos se analizó por DSC y la fluidez de los cocristalizados fue evaluada mediante el ángulo de reposo. Se obtuvieron valores de eficiencia de encapsulación mayores al 80% para todas las concentraciones de extracto de yerba mate estudiadas. Sin embargo, el contenido de polifenoles en los cocristalizados fue mayor empleando el extracto preparado al 10 %. El extracto encapsulado mantuvo su actividad antioxidante frente al radical DPPH? en un 88% respecto del extracto sin encapsular. Los cocristalizados mostraron valores bajos de contenido de humedad y actividad acuosa propicios para una buena estabilidad. Así mismo, presentaron un pico típico de fusión característico de la sacarosa, sin evidencias de zonas amorfas. El producto obtenido presentó un ángulo de reposo equivalente al del control sin extracto con valores de alrededor de 40°, característicos de polvos con buena fluidez. Los sistemas desarrollados proponen distintas alternativas efectivas para proteger los extractos de yerba mate manteniendo sus características beneficiosas para la salud, e incluso potenciadas al incorporar compuestos complementarios. Estos encapsulados constituyen aditivos versátiles para múltiples aplicaciones desde golosinas a formulaciones en polvo como sopas, bebidas, postres, etc.