ES2395553B1 - Procedimiento de obtención de micro-, submicro- y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche. - Google Patents

Procedimiento de obtención de micro-, submicro- y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de obtención de micro-, submicro- y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche.#La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de cápsulas basado en proteínas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas:#a. diluir el producto de las proteínas de la leche;#b. adición a la disolución de la etapa a) de:#i. ingredientes a encapsular solubles en agua o en disolventes polares; o#ii. una disolución del ingrediente a encapsular; y#c. electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado de la disolución resultante de la etapa b).#Estas cápsulas generadas pueden usarse como vehículos de encapsulación de ingredientes y aditivos funcionales para su incorporación en preparados farmacéuticos o alimentarios.

Description

Procedimiento de obtención de micro-, submicro-y nanocápsulas
basado en proteínas del suero de la leche
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de micra
submicro-y nanocapsulas basado en proteínas del suero de la leche. Estas
micro-, submicro-y nanocápsulas generadas pueden utilizarse como
vehículos de encapsulación de ingredientes de valor añadido y aditivos funcionales para su utilización en aplicaciones multisectoriales incluyendo preparados alimentarios o farmacéuticos.
ESTADO DE LA TECNICAANTERIOR
Existe un considerable interés en el desarrollo de partículas biopoliméricas a partir de proteínas y polisacáridos, ya que éstas pueden utilizarse en la
protección y liberación controlada de compuestos bioactivos en sistemas
alimentarios y farmacéuticos [Jones, O., Decker, E.A. , McClements, D.J.
(2010). Food Hydrocolfoids 24, 239-248]. Una gran variedad de procesos
se han desarrollado para preparar micropartículas proteicas, siendo las técnicas más comunes el secado por atomización [Bruschi, M. L, Cardoso,
M L C., Lucchesi, M B. , & Gremiao, M P. D. (2003). Gelatin micropartic/es containing propolis obtained by spray-drying technique:
Preparation and characterization. InternationaJ Journal of Pharmaceutics,
264, 45-55], emulsificación y entrecruzamiento [/shizaka, T. , & Koishi, M (1981). Preparation of egg albumin microcapsules and microspheres. Joumal of Pharmaceutical Sciences, 70, 358-361] o la coacervación [Mauguet, MC., Legrand, J, Brujes, L, Camelle, G., Larre, C., & Popineau, Y.J (2002). Gliadin matrices for microencapsulation processes by simple coacervation method. Joumal of Microencapsulation, 19, 377-384]. Sin embargo, estas técnicas requieren un calentamiento de las soluciones o el uso de agentes orgánicos al menos en una de las fases de producción , lo cual conlleva la destrucción de ingredientes sensibles encapsulados, asi
como a problemas de toxicidad asociados con contenidos residuales de los
agentes orgánicos [Birnbaum, D. , Kosmala, J. , Henthorn, D., & Brannon
Peppas, L. (2000). Controlled release of beta-estradiol from PLAGA microparticles: The effect of organic phase solvent on encapsulation and release. Journal of Controlled Release, 65, 375-387]. Por tanto, nuevas
tecnologías que no involucren condiciones severas (tanto de temperatura
como de disolventes utilizados) y que den lugar a tamaños de partículas
más reducidos son altamente deseables. En este sentido, las técnicas de
electrospinning y electrospraying (electroestirado y electroesprayado por alto voltaje) y de blow spinning y blow spraying (estirado y esprayado por soplado) son métodos simples y altamente versátiles para la obtención de encapsulados con morfología controlada tales como fibras y/o cápsulas en
el rango micrométrico y submicrométrico mediante la acción de un campo eléctrico externo que se aplica entre dos electrodos o de un flujo a presión
de un fluido y al que se somete la solución polimérica. La técnica del estirado o esprayado por soplado (blow spinning/spraying), que no requiere siquiera del uso de campos eléctricos se basa por tanto en la aplicación de un gas presurizado a alta velocidad para generar las micro-y
nanoestructuras. Estos procesos no requieren del uso de temperatura.
Además, los biopolímeros (tales como las proteinas) pueden conformarse a
partir de disoluciones acuosas, simplemente mediante el correcto ajuste de
los parámetros del proceso y/o mediante la variación de las propiedades de
la disolución a través de la adición de aditivos adecuados. La técnica de electrospinning ha sido ampliamente utilizada para generar nanofibras con aplicaciones en diversos campos como la medicina regenerativa, catálisis o
filtración [Subbiah, T., Bhat, G.S. , Tock, R. W , Parameswaran, S., and Ramkumar, S.S. (2005). Electrospinning of nanofibers. Journal of Applied Polymer Science 96, 557-569), pero también tiene un tremendo potencial en el área de tecnologia de alimentos para el desarrollo de nuevos
alimentos funcionales tal y como se ha demostrado recientemente [Torres
Giner, S. , Martinez-Abad, A. , Ocio, MoJ. , and Lagaron, J.Mo (2010).
Stabifization of a nutraceutical omega-3 fatty acid by encapsulation in
ultrathin electrosprayed zein prolamine. Journal of Food Science 75, N69
N79; Lopez-Rubio, A. , Sanchez, E., Sanz, Y., and Lagaron, J.M (2009). Encapsulation of living bifidobacteria in ultrathin PVOH electrospun fibers. Biomacromolecules 10, 2823-2829]. Las técnicas de blow spinning y blow spraying (estirado por soplado y esprayado por soplado, respectivamente), sin embargo, se han desarrollado recientemente y su aplicación en biopolimeros ha sido bastante limitada hasta el momento [Medeiros, E.S., Glenn, G.M, Klamczynski, A.P., Orts, w.J., Maltoso, L.H.C. (2009).
Solution blow spinning: a new method lo produce micro-and nanofibers
from polymer Solutions. Journal of Applied Polymer Science 113, 23222330; Sinha-Ray, S., Zhang, Y., Yarin, AL, Davis, S.C., Pourdeyhimi, B. (2011). Solution blowing of soy protein fibers. Biomacromolecules 12, 23572363].
La morfología de las estructuras obtenidas mediante estas técn icas de
spinning puede modificarse ajustando los parametros del proceso y, para un determinado material, pueden obtenerse capsulas muy pequeñas
(proceso que se conoce como "spraying" debido a la naturaleza discontinua
de las estructuras obtenidas).
En la actualidad, no existe ninguna referencia bibliográfica que describa el desarrollo de micro-o nanocápsulas de proteínas de la leche utilizando las
técnicas mencionadas (electrospinning/electrospraying/blow spinning/blow spraying). El uso de proteinas de la leche para encapsular apenas se ha
explorado, sobre todo los basados en el concentrado, pero tiene un gran
potencial debido a las excelentes propiedades funcionales de estas proteínas y su bajo coste (ya que constituyen un subproducto durante la fabricación de productos lácteos fermentados). En la literatura científica
encontramos algunos ejemplos de microencapsulados a base de estos concentrados de proteinas de la leche utilizando técnicas como el secado
por atomización [Rosenberg, M, Young, SL , Brooker, BE., and Colombo, VE. (1993). Food Structure 12, 31-41; Bylaite, E, Venskutonis, P.R., Mapdpieriene, R. (2001). European Food Research and Technology 212, 661-670; Jimenez, M, Garcia, H.S., Beristain, C.I. (2010). Joumal of Food Process Engineering 33, 434-447; Huynh, T. V., Caffin, N., Dykes, G.A., Bhandari, B. (2008). Drying Technology 26, 357-368; Jafari, S.M, Assadpoor, E, Bhandari, B. , He, Y. (2008) . Food Research Intemational 41, 172-183; Hagan, S.A., McNamee, B.F., O'Riordan, ED., O'Sullivan, M (2001). Joumal of Food Science 66, 675-680. ] Y el uso de hidrogeles [Gunasekaran, S., Ko, S., and Xiao, L. (2007). Joumal of Food Engineering 83, 31-40]. Existe también una patente que describe la generación de micro partículas a partir del concentrado de proteinas de la leche pero que involucra el uso de temperatura y altas presiones [WO/200&'06]. En otra
patente se describe la formación de microencapsulados de li posomas y un
concentrado de proteínas del suero de la leche obtenido mediante un
proceso de homogeneización, pasteurización y secado por atomización
[WO/2009/050333 (A 1)].
DESCRIPCION DE LA INVENCION
En la presente invención se propone el uso de productos basados en proteínas del suero de la leche y sus mezclas con otros biopolímeros para
el desarrollo de micro-(por encima de la micra), submicro-(por debajo de la micra hasta los 100 nanómetros) y nanocápsulas (entre 1 y 100
nanómetros) que sirvan de protección a sustancias de valor añadido.
Adicionalmente, y con el fin de poder resolver los problemas técnicos que se generan al fabricar las micro, submicro y nanocápsulas, en adelante cápsulas, por los métodos convencionales de fabricación de las mismas, la
presente invención describe un procedimiento de obtención de dichas cápsulas sin el inconveniente técnico de hacer uso de elevadas
temperaturas y presiones, disolventes orgánicos u otras condiciones
relativamente agresivas que pueden condicionar la estabilidad y mediante las cuales se puedan encapsular ingredientes sensibles a condiciones medioambientales para las que la encapsulación es un procedimiento de protección de valor.
Por lo tanto un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de cápsulas basado en proteinas del suero de
la leche que comprende las siguientes etapas:
a) diluir el producto basado en proteínas de la leche; b) adición a la dísolución de la etapa a) de:
i) ingredientes funcionales a encapsular solubles o sus pensiona bies en agua; o
ii) una disolución del ingrediente a encapsular; y c) electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado de la disolución resultante de la etapa b).
En una realización preferida, no limitativa , el preparado de proteinas se
basa en un concentrado de proteínas de la leche procedente de mamíferos
o de soja. Preferiblemente, de vaca, de oveja, de cabra o soja, aún más preferiblemente de vaca.
En una realización preferida , el disolvente de la etapa a) se selecciona
entre agua o leche o disolventes de alta polaridad tales como alcoholes o
mezclas de los mismos.
En una realización preferida, el porcentaje en peso de las proteínas en la disolución es de entre un 0,1 hasta un 99%, preferiblemente de entre el10 yeI70%.
Según otra realización preferida, los ingredientes se seleccionan del grupo
formado por antioxidantes (vitamina e, vitamina E, carotenoides, compuestos fenólicos como los flavonoides y el resveratrol) y concentrados
o aislados de antioxidantes naturales o sintéticos, organismos biológicos 5 tales como células de valor en biomédicina y probióticos (bacterias lácticas,
bifidobacterias), prebióticos(lactulosa, galacto-oligosacáridos, fructooligosacáridos, malto-oligosacáridos, xylo-oligosacáridos y oligosacáridos
de la soja), simbióticos, fibras, ácido oleico, ácidos grasos poliinsaturados
(omega-3 y omega-6) y otros aceites marinos, fitoesteroles, fitoestrógenos, 10 ingredientes de naturaleza proteica (ADN y sus derivados, lactoferrina,
ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja,
inmunoglobulinas, péptidos bioactivos) y productos farmacéuticos tales
como nutraceúticos y otros preparados y sustancias de valor añadido para la industria farmacéutica , biomédica, alimentaria y química que puedan ser
15 desestabilizados por condiciones ambientales, de procesado o de
almacenamiento en su presentación comercial o cualquier combinación de los mismos.
De manera más preterida, los ingredientes se seleccionan del grupo
20 formado por: -carotenoides y polifenoles -Bifidobacterias y bacterias lácticas -células de interes biomédico para regeneración ósea y de tejidos. -ácidos grasos poliinsaturados
25 -enzimas y otras proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja e inmunoglobulinas. péptidos bioactivos seleccionados entre antihipertensivos y antimicrobianos.
De manera aun más preterida:
-
Bifidobaclerias y bacterias lácticas -células de interés bioméd ico para regeneración ósea y de tejidos. -ácidos grasos poliinsaturados -enzimas y otras proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja e
inmunoglobulinas.
péptidos bioactivos seleccionados entre antihipertensivos y antimicrobianos.
En otra realización preferida, se adicionan en la etapa a) otros biopolímeros
seleccionados de la siguiente lista: carbohidratos, otras proteinas y lipidos para generar mezclas que mejoren la protección y estabilidad de los
ingredientes funcionales encapsulados.
En otra realización preferida , se adicionan en la etapa a) aditivos
seleccionados de la siguiente lista: plastificantes, entrecruzantes, surfactantes, ácidos, bases, emulsionantes, antioxidantes, ayudantes del
procesado en general o cualquier mezcla de los mismos u otros que faciliten la formación de las cápsulas o la incorporación de los ingredientes a encapsular.
En otra realización preferida tras la etapa b) se lleva a cabo una etapa de
homogenización por agitación y/o ultrasonidos. La agitación puede ser
vigorosa para favorecer la dispersión del ingrediente a encapsular y/o de
los aditivos en la matriz biopolimérica (concentrado de proteínas del suero
de la leche).
Según otra realización preferida, la etapa c) se realiza a una distancia entre el capilar y el soporte de entre 0,1 Y 200 cm, y más preferiblemente entre 2 y 50 cm.
Según otra realización preferida, en la etapa e) la velocidad de deposición
es de entre 0,001 y 100 mllh, más preferiblemente entre 0,01 y 10 ml/h.
Según otra realización preferida, en la etapa c) el electroestirado o electroesprayado se realiza aplicando un voltaje entre 0,1 Y 1000 kV, Y más preferiblemente entre 5 y 30 kV.
Según otra realización preferida, en la etapa c) el estirado por soplado o esprayado por soplado se realiza utilizando un flujo de gas presurizado de entre 50 y 1000 mis, y más preferiblemente entre 200 y 300 mis.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a las cápsulas obtenidas mediante el procedimiento anteriormente descrito.
Un tercer aspecto de la presente invención se refiere a un alimento
funcional que comprende las cápsulas con los ingredientes funcionales obtenidas por el procedimiento anteriormente descrito.
Un cuarto aspecto de la presente invención se refiere a una composición farmacéutica o biomédica que comprende las cápsulas con los ingredientes obtenidas por el procedimiento anteriormente descrito.
Un quinto aspecto de la presente invención se refiere a una composición química (e.j. fertilizantes, fitosanitarios, antimicrobianos, antiolor, aromas, agentes activos y para productos en suspensión o dispersos en disolventes
no polares) que comprende las cápsulas con los ingredientes obtenidas por el proced imiento anteriormente descrito.
Un sexto aspecto de la presente invención se refiere a una composición nutraceútica que comprende las cápsulas con los ingredientes obtenidas
por el procedimiento anteriormente descrito.
Un séptimo aspecto de la presente invención se refiere a un envase funcional que comprende a las cápsulas con los ingredientes obtenidas por el procedimiento anteriormente descrito.
Un octavo aspecto de la presente invención se refiere al uso de las
cápsulas obtenidas mediante el procedimiento anteriormente descrito, para su incorporación en composiciones farmacéuticas, biomédicas, químicas, nutraceúticas o en alimentos o envases funcionales.
En la presente invención las técnicas de electroestiradolelectroesprayado
se refieren a una tecnología basada en la aplicación de campos eléctricos elevados para producir flu idos eléctricamente cargados a partir de disoluciones poliméricas viscoelásticas, las cuales al secarse producen microfibras y nanofibras y nanocápsulas, respectivamente.
El blow spinning y el blow spraying, por otro lado utilizan un flu ido (normalmente un gas a alta velocidad y presión) para la generación de fibras y cápsulas de tamaño submicrométrico. Estas técn icas no requieren el uso de altas temperaturas ni disolventes orgánicos y pueden generarse estructuras de encapsulación partiendo de disoluciones acuosas de las proteínas (en este caso en concreto de un concentrado de proteínas del suero de la leche) y sus mezclas.
En la presente invención se entiende como "envase funcional" a aquel material de envase que contiene ingredientes bioactivos (en este caso
concreto contendria las cápsulas o fibras desarrolladas incorporadas en su estructura o como recubrimiento interno del envase) conservados en
condiciones óptimas hasta su liberación a los alimentos envasados, contribuyendo por tanto a la producción de alimentos funcionales.
En la presente invención se entiende por ingrediente bioactivo a un
compuesto o ingred iente que posee un efecto beneficioso sobre la salud o
de gran valor añadido en algún campo de aplicación. Del mismo modo,
S
puede aplicarse a extractos o compuestos químicos denominados
funcionales, incluso a los obtenidos de alimentos comunes. Ejemplos de
ingredientes a los que se les alri buyen propiedades funcionales son el
aceite de oliva , el vino tinto, el brécoli, la soja, bifidobacterias, ~-carotenos,
etc.
10
En la presente invención se entiende como "alimento funcional" a aquellos
alimentos que son elaborados no sólo por sus caracteristicas nutricionales
sino también para cumplir una función específica como puede ser el
mejorar la salud y reducir el riesgo de contraer enfermedades. Para ello se
15
les agregan componentes biológicamente activos, como minerales,
vitaminas, ácidos grasos, fibra alimenticia o antioxidantes, etc.
En la presente invención se entiende como nutraceútico a un concentrado
de ingredientes funcionales o bioactivos que sirven para cumplir una
20
función específica como puede ser mejorar la salud y reducir el riesgo de
contraer enfermedades.
La composición farmacéutica o biomédica, es un conjunto de componentes
que esta formada al menos por las micro-o nanocapsulas de la invención ,
25
que tiene al menos una aplicación en la mejora del bienestar físico o
fisiológ ico o psicológico de un sujeto, que implique una mejora del estado
general de su salud , por ejemplo una aplicación cosmética , aunque puede
no implicar un efecto fisiológico en el organismo sino una mejora en el
bienestar del sujeto relacionada con su psicologia. Por tanto, dicha
30
composición farmacéutica puede ser un producto de higiene personal , un
producto cosmético o un producto que puede constituir la base para la
elaboración de los productos anteriores o la base para la elaboración de un
medicamento o un implante o dispositivo biomédico.
El "producto de higiene personal" se define como las sustancias o preparados que, sin tener la consideración legal de medicamentos, productos sanitarios, cosméticos o biocidas , están destinados a ser
aplicados sobre la piel , dientes o mucosas del cuerpo humano con finalidad
de higiene o de estética, o para neutralizar o eliminar ectoparásitos.
El "producto cosmético" se define como toda sustancia o preparado destinado a ser puesto en contacto con las diversas partes superficiales del
cuerpo humano (epidermis, sistema piloso y capilar, uñas, labios y órganos
genitales externos) o con los dientes y las mucosas bucales, con el fin exclusivo o principal de limpiarlos , perfumarlos, mod ificar su aspecto, ylo
corregir los olores corporales, y/o protegerlos o mantenerlos en buen estado.
El término "medicamento" tiene un significado más limitado que el
significado de "composición farmacéutica", tal como se define en la presente invención, ya que el medicamento implica necesariamente un efecto terapéutico es decir, un efecto fisiológico en el metabolismo del
sujeto.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y
sus variantes no pretenden excluir otras caracteristicas técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia , otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la
descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende
que sean lim itativos de la presente invención.
FIGURAS
Figura 1. Muestra una imagen de Microscopía Electrónica de Barrido
(SEM) de estructuras electroesprayadas a partir de un concentrado de
proteínas del suero de la leche en disolución acuosa.
Figura 2. Muestra una imagen de microscopía óptica obtenida con luz
polarizada (A) y utilizando una fuente de fluorescencia (B) de estructuras electroesprayadas de un concentrado de proteinas de suero de la leche
que contienen el antioxidante j3-caroteno disuelto en glicerol.
Figura 3. Muestra una gráfica semilogarítmica del número de un idades formadoras de colonia por mililitro de bifidobacterias encapsuladas y no
encapsuladas (en leche) a diferentes intervalos de tiempo almacenadas a
20°C.
Figura 4. Muestra una imagen de microscopia óptica obtenida con luz polarizada de estructuras obtenidas por blow spraying (esprayado por soplado) de un concentrado de proteinas de suero de la leche.
EJEMPLOS
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados
por los inventores, que ponen de manifiesto la efectividad del procedimiento de la invención para la obtención de nanocápsulas a partir de un concentrado de proteinas del suero de la leche y la capacidad de
estas matrices para la protección de diversos ingredientes.
Ejemplo 1.
Obtención de nanocápsulas a partir de un concentrado de proteínas
del suero de la leche
En este ejemplo se describe un proceso tipico de obtención de las nanocápsulas basadas en un concentrado de proteínas del suero de la
leche utilizando la técnica de electroesprayado.
En una primera etapa, se prepara la disolución del concentrado de proteínas del suero de la leche en agua destilada. La concentración
utilizada del concentrado de proteinas es de un 40% en peso respecto al volumen del disolvente y se agita a temperatura ambiente hasta obtener
una disolución homogénea.
Una vez obtenida la disolución, ésta se emplea para generar las micro-y nanocápsulas mediante la técnica de electroesprayado con una configuración en horizontal. La disolución se introduce en jeringas de 5 mL conectadas a través de tubos de tetlón a una aguja de acero inoxidable de diámetro 0,9 mm. La aguja se conecta a un electrodo que a su vez está
conectado a una fuente de alimentación de 0-30 KV. Se aplica un voltaje comprendido entre 12-14 KV Y la disolución se bombea a través de dicha aguja con un flujo de 0,3 mUh. El contra-electrodo se conecta a una placa (colector) de acero inoxidable donde se recogen las estructuras obtenidas, siendo la distancia entre la aguja y el colector de unos 7 cm. El proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente. De este modo se obtienen las microy nanocápsulas que se muestran en la Figura 1.
Los tamaños de las cápsulas obtenidas de este modo oscilan entre los 50 nm y las 3 micras, aunque preferiblemente se obtienen nanocápsulas (es
decir, cápsulas con tamaños inferiores a los 100 nm).
Ejemplo 2.
Protección del antioxidante B-caroteno mediante encapsulación
utilizando matrices a base de concentrado de proteinas del suero de la leche
En este ejemplo, se demuestra la capacidad de encapsulación de las estructuras generadas mediante electroesprayado y su capacidad de
protección de ingredientes sensibles tales como el antioxidante j3-caroteno.
En primer lugar se preparó una disolución del antioxidante j3-caroteno en
glicerol, que se ha demostrado que tiene una elevada capacidad para estabilizar este ingrediente bioactivo frente a la fotodegradación. Se disolvió 1 g de p-caroteno en 10 mL de glicerol y se dejó en agitación a
temperatura ambiente durante 24 h. Por otro lado se preparó una disolución de concentrado de proteinas del suero de la leche en agua
destilada, utilizando una concentración de un 40% en peso respecto al
volumen del disolvente y se agitó a temperatura ambiente hasta obtener
una disolución homogénea. A esta última disolución, se le agregó el p
caroteno disuelto en glicerol, siendo la proporción añadida de un 20% en
peso con respecto al peso de la proteina utilizada, y se dejó en agitación
durante un par de horas a temperatura ambiente para conseguir una
disolución homogénea.
Esta última disolución acuosa conteniendo el concentrado de proteínas de
suero de la leche y el antioxidante p-caroteno disuelto en glicerol, se utilizó
para generar las microcápsulas que se muestran en la Figura 2 mediante la técnica de electroesprayado con una configuración horizontal. La disolución
se introdujo en jeringas de 5 mL conectadas a través de tubos de teflón a
una aguja de acero inoxidable de diámetro 0,9 mm. La aguja se conectó a
un electrodo que a su vez estaba conectado a una fuente de alimentación de 0-30 KV. Se aplicó un voltaje comprendido entre 9-10 KV Y la disolución se bombeó a través de dicha aguja con un flujo de 0,3 mUh. El contra-electrodo se conectó a una placa (colector) de acero inoxidable donde se recogieron las estructuras obtenidas, siendo la distancia entre la aguja y el
colector de unos 7 cm. El proceso se llevó a cabo a temperatura ambiente. Parte de las cápsulas obtenidas se recogieron directamente sobre un porta de vidrio para microscopía. El tamaño medio de las cápsulas en este caso
era superior (-4 micras) debido a la presencia de glicerol en la disolución.
Ejemplo 3.
Encapsulación y estabilización de bifidobacterias a 20°C mediante el uso de microcápsulas electroesprayadas a partir de un concentrado
de proteínas del suero de la leche
En este ejemplo se demuestra la capacidad de esta tecnología de
desarrollo de estructuras de concentrado de proteínas del suero de la leche para la encapsulación y protección de bifidobacterias de interés en el desarrollo de nuevos alimentos funcionales.
El estudio de viabilidad se llevó a cabo con una cepa de bifidobacterias
comercial y se utilizó como control una disolución concentrada de bacterias
en leche desnatada, que se sabe que actúa de protector natural de las bifídobacterias.
En primer lugar se preparó la disolución del concentrado de proteinas del suero de la leche tal y como se ha descrito en los anteriores ejemplos, es
decir, mezclando mediante agitación a temperatura ambiente una
proporción del 40% en peso del concentrado de proteinas en el disolvente. La diferencia en este ejemplo es que en lugar de utilizar agua destilada
como disolvente, se utilizó directamente la leche conteniendo una concentración conocida de células de bifidobacterias. Esta disolución se mantuvo en agitación a temperatura ambiente hasta la obtención de una mezcla homogénea que se utilizó para la fabricación de microcápsulas
mediante electroesprayado. La disolución se introdujo en jeringas de 5 mL
conectadas a través de tubos de teflón a una aguja de acero inoxidable de
diametro 0,9 mm. La aguja se conectó a un electrodo que a su vez estaba
conectado a una fuente de alimentación de 0-30 KV. Se aplicó un voltaje
comprendido entre 12-14 KV Y la disolución se bombeó a través de dicha aguja con un flujo de 0,6 mL/h. El contra-electrodo se conectó a una placa (colector) de acero inoxidable donde se recogieron las estructuras obtenidas, siendo la distancia entre la aguja y el colector de unos 6 cm. El proceso se llevó a cabo a temperatura ambiente. El material recogido en el colector se dividió en eppendorfs que se almacenaron a 20°C para el
recuento de viabilidad en función del tiempo y se compararon con las
células de bifidobacterias suspendidas en leche desnatada y almacenadas
en las mismas condiciones.
La técnica de encapsulación por electroesprayado de las bifidobacterias
utilizando como matriz encapsulante un concentrado de proteínas del suero
de la leche demostró aumentar la viabilidad a temperatura ambiente de las
células encapsuladas, en comparación con las células suspendidas en
leche desnatada, tal y como se muestra en la Figura 3.
Ejemplo 4.
Obtención de estructuras de encapsulación submicrométricas a partir de un concentrado de proteínas del suero de la leche utilizando la técnica de blow spinning/spraying (estirado/esprayado por soplado)
En este ejemplo, se detalla el procedimiento de obtención de capsulas submicrométricas mediante la técnica de estiradolesprayado por soplado.
En primer lugar se prepara una disolución del concentrado de proteínas de la leche en agua , utilizando una concentración de las mismas del 40% en
peso respecto al volumen utilizado, agitando a temperatura ambiente hasta
obtener una disolución homogénea.
Esta disolución acuosa conteniendo el concentrado de proteinas de suero
de la leche se utiliza para generar las microcápsulas que se muestran en la
Figura 2 mediante la técnica de electroesprayado por soplado con una
configuración vertical. La disolución se introdujo en una jeringa de 5 mL
5 situada en una bomba de jeringas y conectada a través de tubos de teflón a una aguja interna de acero inoxidable de diámetro 0,9 mm. Esta aguja estaba montada en configuración coaxial, siendo la aguja exterior por la que fluye gas nitrógeno presurizado a alta velocidad (230-250 mis). El flujo de nitrógeno bombeado coaxialmente por la aguja exterior acelera y estira
10 la disolución proteica que fluye por la aguja interior y ayuda a la formación de las estructuras de encapsulación. El flujo de la disolución con el concentrado de proteinas de la leche fue de 0,5 mL/h. La presión del gas nitrógeno en la botella era de 20-30 bar. Las estructuras generadas y solidificadas se recogieron en un colector situado a una distancia de unos
15 18-20 cm. La figura 4 muestra una imagen de microscopia óptica de las cápsulas generadas.

Claims (23)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de obtención de cápsulas a partir de un producto basado en proteinas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas:
    a.
    diluir el producto de las proteinas de la leche;
    b.
    adición a la disolución de la etapa a) de:
    i. ingredientes a encapsular solubles en agua o en
    disolventes polares; o
    ii. una disolución del ingrediente a encapsular; y
    c. electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado de la disolución resultante de la etapa
    b).
  2. 2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde el producto basado
    en proteínas de la leche es un concentrado de proteínas de la leche que
    procede de mamiferos o de soja.
  3. 3.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 Ó 2, donde el producto basado en proteinas de la leche es un concentrado de proteinas de la leche que procede de la leche de vaca, de oveja, de cabra o de soja.
  4. 4.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el prod ucto basado en protelnas de la leche procede de un concentrado de proteinas de la leche que procede de la leche de vaca.
  5. 5.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el disolvente de la etapa a) se selecciona entre agua o leche o
    disolventes polares o mezclas de los anteriores.
  6. 6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde
    el porcentaje en peso de la proteina en la disolución es de entre un 0,1
    hasta un 99%.
  7. 7.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el porcentaje en peso de las proteinas en la disolución es de entre ellO yeI70%.
  8. 8.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde
    los ingredientes son ingredientes funcionales que se seleccionan del
    grupo formado por antioxidantes, probi6ticos, células para regeneración ósea y de tejidos prebióticos, simbióticos, fibras, ácido oleico, ácidos
    grasos poliinsaturados, aceites marinos, fitoesteroles, fitoestrógenos, ingredientes funcionales de naturaleza proteica, nutracéuticos, enzimas
    o proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina,
    ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteina de soja, inmunoglobulinas o cualquier combinación de los mismos.
  9. 9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los ingredientes funcionales se seleccionan del grupo formado por
    a.
    p-caroteno;
    b.
    bifidobaclerias y bacterias lácticas;
    c. células de interés biomédico para regeneración ósea y de
    tejidos;
    d.
    ácidos grasos poliinsaturados;
    e.
    enzimas y otras proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lacloferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima,
    proteína de soja, inmunoglobulinas;
    f. péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos
    antihipertensivos y antimicrobianos.
  10. 10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los ingredientes funcionales se seleccionan del grupo formado por:
    a.
    bifidobacterias y bacterias lácticas;
    b.
    células de interés biomédico para regeneración ósea y de tejidos;
    c.
    ácidos grasos poliinsaturados;
    d.
    enzimas y otras proteínas de valor tecnológíco seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas;
    e.
    péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos antihipertensivos y antimicrobianos.
    11 El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde se adicionan en la etapa a) otros biopolímeros seleccionados de la siguiente lista: carbohidratos, protelnas y lipidos.
  11. 12.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , donde se adicionan en la etapa a) aditivos seleccionados de la siguiente lista: plastificantes, ácidos, entrecruzantes, bases, emulsionan1es, an1ioxidantes, ayudantes del procesado o cualquier mezcla de los mismos u otros que faciliten la formación de las cápsulas o la incorporación de los ingredientes a encapsular.
  12. 13.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde tras la etapa b} se lleva a cabo una etapa de homogenización por agitación y/o ultrasonidos.
  13. 14.EI procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la etapa e} de eleclroestirado o electroesprayado o estirado por soplado
    o esprayado por soplado, se realiza a una distancia entre el capilar y el
    soporte de entre 0,1 Y200 cm. y más preferiblemente entre 2 y 50 cm.
  14. 15.EI procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde en la etapa c) de electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado, la velocidad de deposición es de entre 0,001 y 100 ml/h, más preferiblemente entre 0,01 y 10 mi/h.
  15. 16.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde en la etapa c) el electroestirado o electroesprayado se realiza aplicando un voltaje entre 0,1 Y 1000 kV.
  16. 17.
    El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde en la etapa c) el electroestirado o electroesprayado se realiza aplicando un voltaje entre 5 y 30 kV.
  17. 18.EI procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 donde en la etapa c) el estirado por soplado O esprayado por soplado se realiza aplicando un flujo de gas presurizado de entre 50 y 1000 mIs.
  18. 19.EI procedimiento según la reivindicación 18, donde en la etapa c) el estirado por soplado/esprayado por soplado se realiza aplicando un flujo de gas presurizado de entre 200 y 300 mIs.
  19. 20. Cápsulas obtenibles mediante el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 19.
  20. 21 .Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar alimentos funcionales.
  21. 22. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar
    composiciones farmacéuticas o biomédicas.
  22. 23.Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones químicas.
    5 24. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar
    composiciones nutracéuticas.
  23. 25. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar envases
    funcionales.
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