Agentes reticulantes utilizados

En este proyecto se realizan microcápsulas de gelatina-goma arábiga utilizando tres agentes reticulantes diferentes para poder realizar el estudio de la cinética de reacción de cada uno de ellos. Como ya se ha comentado anteriormente hay unos parámetros para escoger el más adecuado para el proceso, aunque la mejor manera de saber cuál es más efectivo es el método empírico. En este caso se escogieron tres reticulantes que ya habían sido probados para este tipo de microcápsulas y ya se conocía que actuaban bien como agentes reticulantes en estas condiciones.

7.4.1. Glutaraldehído

Entre los muchos agentes de reticulación de proteínas disponibles, el glutaraldehído se puede aplicar en muchos campos de la química y ha tenido un gran éxito debido a su alta disponibilidad comercial y su bajo coste además de su alta reactividad. El glutaraldehído es un compuesto químico de la familia de los aldehídos y es un líquido oleaginoso generalmente sin color o ligeramente amarillento y con un olor acre. Es un compuesto estable sin riesgo de polimerización y es soluble en todas las proporciones en agua y alcohol, así como en disolventes orgánicos. Reacciona rápidamente con grupos amino a un pH aproximadamente

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neutro y es más eficiente que otros aldehídos en la generación térmica y química de reticulaciones estables.

Ilustración 16: Estructura química del glutaraldehído

El glutaraldehído tiene dos grupos de aldehídos por molécula, con una cadena de hidrocarburos larga y flexible. Esto hace que la reticulación sea más eficiente. En las soluciones acuosas está presente en forma de monómeros y polímeros con un tamaño variable. Los grupos reactivos del glutaraldehído reaccionan con los grupos amino libres que tienen las proteínas, de esta manera se crean los enlaces reticulados intra e inter-moleculares. Además, tiene la ventaja de que se puede utilizar para la modificación de los sistemas de alimentación, al menos si las concentraciones de GDA residuales se pueden controlar a un nivel aceptable. La estructura y composición de las paredes de coacervado complejo afectan en gran medida las propiedades de liberación del encapsulado. Por lo tanto, un conocimiento detallado de las estructuras exactas de los enlaces cruzados, así como del número y tipo de enlaces cruzados presentes es crucial para controlar las propiedades de liberación de los coacervados. Para que el glutaraldehído actúe de manera eficaz el pH tiene que ser de 9 aproximadamente.

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El glutaraldehído es un producto tóxico, aunque lo es menos que el formaldehído, esta característica seria su mayor desventaja.

7.4.2. Formaldehído

El formaldehído o metanal es un compuesto químico, más específicamente un aldehído (el más simple de ellos) altamente volátil y muy inflamable, de fórmula H2C=O

El formaldehído ha sido el reticulante que más se ha utilizado y estudiado durante décadas debido a que el entrecruzamiento de proteínas con formaldehído se realiza de manera sencilla y tiene una gran eficacia eficacia gracias a las reacciones de condensación que actúan sobre los grupos reactivos de aminoácidos de cadena lateral. Los estudios indican que la manera más frecuente de reticulación formada por el formaldehído en el colágeno se produce mediante el átomo de nitrógeno al final de la cadena lateral de la lisina y el átomo de nitrógeno de un enlace peptídico. El grupo aldehído puede reaccionar con nitrógeno y algunos otros átomos de proteínas formando un puente de metileno ( -CH2- ) entre dos átomos reactivos de las proteínas que están muy próximos entre sí, de esta manera se consigue la reticulación. También puede reaccionar con otras moléculas (hidratos de carbono, lípidos , ácidos nucleicos) al reaccionar con el formaldehído quedan atrapadas en una matriz de proteínas reticuladas.

Para que el formaldehído actúe de manera eficaz el pH tiene que estar entre 8 y 9.

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La principal problemática de utilizar formaldehído como reticulante es que es un producto muy tóxico al combinarse con átomos ionizados negativamente libres en el ambiente bajo condiciones normales de presión y temperatura. Está catalogado como probable cancerígeno en seres humanos en situaciones de exposición extraordinariamente alta o prolongada.

7.4.3. Transglutaminasa

La transglutaminasa es una transferasa que tiene el nombre sistemático de proteína-glutamina γ glutamiltransferasa. La transglutaminasa cataliza la polimerización y la unión cruzada o el entrecruzamiento de proteínas. Esta enzima cataliza la reacción de trasferencia entre los grupos γ-carboxiamida de residuos de glutamina en proteínas, péptidos y en varias aminas primarias. Cuando un grupo ε-amino de lisina actúa como receptor de grupos acil, resulta en una polimerización y un entrecruzado molecular de las proteínas vía formación de enlaces ε-(γ glutamil) lisina. Esto ocurre a través del intercambio de los grupos ε-amino de los residuos de lisina por amonio en el grupo carboxiamida del residuo de la glutamina en la molécula de proteínas. En la ausencia de aminas primarias, el agua puede tomar el papel del aceptor de grupos acil, resultando en la desaminación de los grupos γ-carboxiamida de residuos de glutamina para formar ácido glutámico. Los enlaces covalentes formados por la translgutaminasa son estables a los cambios de la temperatura. Para que la transglutaminasa actúe de manera eficaz el pH tiene que ser de 6 aproximadamente. Una de las grandes ventajas de este reticulante respecto al gluataraldehído y al formaldehído es que al ser una enzima de origen animal no es tóxica y es completamente inofensiva para la salud.

Los principales efectos de la transglutaminasa en las proteínas son los siguientes: - Facilita viscosidad y estabilidad en la emulsión.

- Favorece la capacidad de formación de gel. - Aporta resistencia física y estabilidad térmica.

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