Diseño experimental de formulaciones

Los rendimientos de secado mostraron que la formulación B Naranja (1) - Estevia (2) presentó los rendimientos más altos con 70.45 % (Tabla 11). Los rendimientos de microencapsulación se asocian a las condiciones del equipo. Estudios previos han empleado variables como las temperaturas de secado del equipo para conocer si existen pérdidas en los compuestos encapsulados durante el proceso de secado (Tonon et al., 2011). Diversos estudios han indicado que los rendimientos bajos pueden estar relacionados con las altas temperaturas de secado y la degradación de polifenoles (Oskan et al., 2019). Da Costa et al., (2012) determinó en un estudio que una temperatura de entrada mayor a 160° C da lugar a una degradación de polifenoles. En el presente estudio se obtuvieron valores superiores a 37%. Aliakbarian et al. (2015) obtuvo rendimientos de encapsulación de polifenoles similares al emplear maltodextrina (70.5 %) o goma arábiga (69.2%) como únicos agentes encapsulantes.

Se obtuvieron porcentajes de encapsulación de fenoles totales entre 66% y 100% (Tabla 11).

Se observó que los tratamientos D Naranja (0) -Estevia (1) con 50 mg/L y E Naranja (2) - Estevia (1) con 100 mg/L obtuvieron porcentajes de encapsulación del 100 %. Por otra parte se obtuvo que los porcentajes más bajos se presentaron en las formulaciones que no contenían extracto de estevia en ninguna de las dos concentraciones de fenoles empleadas, Naranja (1)-Estevia (0) con 50 y 100 mg/mL.

Por otro lado, la encapsulación de compuestos fenólicos individuales mostró un intervalo de 42.75 % a 100% (Tabla 12). Estudios previos han reportado porcentajes del 60% a 80% al encapsular naringina un compuesto fenólico mayoritario en cítricos (Pai, Vangala, Ng, Ng,

& Tan, 2015). Otros reportes han mostrado porcentajes de 59.85 % para ácido gálico ( Lamarra et al., 2016), 86% para hesperidina ( Tisirigotis- Mmanuecka et al., 2017). La eficiencia de encapsulación está relacionada con el compuesto encapsulado y los agentes de pared debido a que se pueden formar nuevos enlaces entre grupos funcionales de ambas estructuras y como consecuencia se mejora la eficiencia de encapsulación. Otro aspecto importante es la polaridad del compuesto y su afinidad hacia la mezcla de agentes de pared de goma: fructano: quitosano.

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Tabla 11. Rendimientos de secado, porcentaje de encapsulación y porcentaje de liberación de compuestos fenólicos

Tabla 12.Porcentaje de encapsulación de compuestos fenólicos individuales

N:Naranja, E:Estevia Clo: ácido clorogénico, Caf: ácido cafeico, Neo:Neohesperidina, Nar: Naringina, Cum:

ácido cumarico, Fer: ácido ferúlico, Rut: rutina, Dio:diosmina, ND No detectado Formulación Polifenoles

adicionados (mg)

Rendimiento de secado (%)

Porcentaje de encapsulación

Porcentaje de liberación

A naranja (2): estevia (1)

50

64.50 88.85± 0.14^d 6.81 ± 0.16^f

B naranja (1): estevia (2) 37 95.95± 0.05^c 3.78 ± 0.0^g

C naranja (1):estevia (0) 59.78 75.57± 0.04^e 25.12 ± 0.07^c

D naranja (0): estevia (1) 41.79 100± 0.0^a 46.18 ± 0.0^a

E naranja (2): estevia (1)

100

55.13 100±0.0^a 10.27 ± 0.10^d

F naranja (1): estevia (2) 70.45 95.41±0.03^c 7.94 ± 0.29^e

G naranja (1):estevia (0) 44.75 65.88± 0.03^f 36.90 ± 0.11^b H naranja (0): estevia (1) 51.53 96.86± 0.02^b 0.18 ± 0.01^h

Formulación

Compuestos fénolicos (%)

Clo Caf Neo Nar Cum Fer Rut Dio

A N(2):E(1) 46.800.07^h 90.850.2^e 84.600.02^b 84.880.42^b 81.60^c 100 0^a 100 0^a 1000^a B N(1):E(2) 96.830.03^d 97.580.21^b 82.650.01^c 85.090.01^b 74.093.26^d 42.750.24^c 1000^a 1000^a C N(1):E(0) 87.850.05^f 83.83 0.11 75.140.04^d 74.440.04^c 70.27 0.0 ND ND ND D N(0):E(1) 97.260.03^b 92.863.70^d ND ND ND 86.16 .32^b 100 0^a 95.010^b E N(2):E(1) 96.470.0^e 75.770.20^g 87.320.04^a 94.930.18^a 93.160.03^b 1000.79^a 1000^a 1000^a F N(1):E(2) 97.070.01^c 96.760.07^c 72.320.02^e 74.150.03^c 73.480.13^d 1000.10^a 1000^a 1000^a G N(1):E(0) 74.290.34^g 76.240.21^f 64.41 0^f 63.550.01^d 99.510.02^a ND ND ND

H N(0):E(1) 99.470.04^a 100  0.2^a ND ND ND 1000^a 1000^a 1000^a

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Respecto al porcentaje de liberación de fenoles totales con CaCl2 se obtuvo un valor máximo de 46.18 %, donde la formulación D naranja (0): estevia (1) con 50 mg/L obtuvo el valor mas alto (Tabla 11). Estudios previos donde evaluaron la liberación de insulina mostraron que la liberación fue menor y más lenta en membranas formadas solo con quitosano en comparación con membranas formadas con quitosano: goma: pectina y iones calcio las cuales mostraron un aumento del 72% en la liberación y una disminución en el tiempo (Tsai et al., 2014).

Por otro lado se ha observado que los polifenoles interactúan fuertemente con el quitosano a través de enlaces hidrógeno por lo que los bajos porcentajes de liberación se pueden asociar a la capacidad de las micropartículas de retener los compuestos lo que podría explicar los porcentajes de liberación obtenidos de compuestos individuales en donde se observó que la formulación F naranja (1): estevia (2) mostró los valores de liberación más altos con 66.25%

y 58.67% (Tabla 13) para naringina y neohesperidina respectivamente. Otros estudios han obtenido 23 % ( Lauro et al., 2007) y 60 % de liberación de naringina (Pai, Vangala, Ng, Ng, & Tan, 2015). Así mismo se observó que a diferencia de otras formulaciones donde no se detectó ácido ferúlico, en la formulación F se obtuvo un 26.85% de liberación. Estudios previos han mostrado que la inclusión de ciertos fenoles como el ácido ferúlico en una matriz de quitosano reduce la pérdida del mismo y mejora su estabilidad térmica frente a procesos mecánicos, esto como resultado de la inmovilización molecular del ácido ferúlico después de su acoplamiento al quitosano (Sarecka et al., 2015).

Así mismo se debe considerar la estructura molecular de cada compuesto, es decir el grado y posición de los grupos hidroxilo (Hu y Luo., 2016).

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Tabla 13. Porcentaje de compuestos fenólicos liberados con CaCl 2

Como se mostró en la tabla 11, los porcentajes de encapsulación y liberación indicaron que la mayor parte adicionada de los extractos fue retenida dentro de la matriz durante la formación de las micropartículas en el secador por aspersión lo que sugiere la estabilidad de las micropartículas. Con base a estos resultados se seleccionaron las formulaciones con los porcentajes de encapsulación más altos que correspondieron a la formulación D naranja (0):

estevia (1) y E naranja (2): estevia (1) y se llevó a cabo la liberación de las micropartículas empleando un pretratamiento de secado a 200 º C seguido de la trituración con nitrógeno y liberación con CaCl2. Los resultados (Tabla 14) mostraron que el tratamiento de liberación que empleó temperatura de 200 º C para el secado de las microcápsulas liberó 28. 02 % de diosmina en la formulación D naranja (0): estevia (1) un compuesto que no fue detectado en las liberaciones donde no se utilizaron altas temperaturas, no fue así para la formulación E . Por otro lado, se observó que las micropartículas de la formulación E naranja (2): estevia (1) liberadas con nitrógeno y CaCl2 sin la aplicación de temperatura liberaron 3.31 % de ácido clorogénico.

Formulación Compuestos fénolicos (%)

Clo Caf Neo Nar Cum Fer Rut Dio

A N(2):E(1)

50

1.72  0.03 5.31 0.29 37.94 0.06 45.68 1.14 ND ND ND ND

B N(1):E(2) ^{0.33 0.0} 0.54 0.23 35.25 0.02 37.07 0.03 ND ND ND ND

C N(1):E(0) 11.39 0.64 3.85 0.69 27.07 0.02 27.74  0.0 ND ND ND ND

D N(0):E(1) ^{ND ND ND ND ND} 0.76 0.19 ND ND

E N(2):E(1)

100

0.75 0.0 0.79 0.22 11.58 0.11 12.77 0.50 ND ND ND ND

F N(1):E(2) 2.91 0.79 1.32 0.08 58.67 0.06 66.25 0.08 ND 26.85 0.0 ND ND

G N(1):E(0) 28.58 0.31 26.17 0.14 38.55 0.14 39.26 0.12 ND ND ND ND

H N(0):E(1) 0.59  0.1 ^{ND ND ND ND ND ND ND}

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