WO2012175776A1 - 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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electro
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milk
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Amparo LÓPEZ RUBIO
José María LANGARON CABELLO
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Definitions

  • the present invention relates to a method of obtaining micro-submicro- and nanocapsules based on whey proteins. These generated micro-, submicro- and nanocapsules can be used as encapsulation vehicles for added value ingredients and functional additives for use in multisectoral applications including food or pharmaceutical preparations.
  • the techniques of electrospinning and electrospraying (electro-stretching and electrospraying by high voltage) and blow spinning and blow spraying are simple and highly versatile methods for obtaining encapsulated with controlled morphology such as fibers and / or capsules in the micrometer and submicrometer range by means of the action of an external electric field that is applied between two electrodes or a pressure flow of a fluid and to which the polymer solution is subjected.
  • the technique of blowing or spraying by blow which does not even require the use of electric fields is therefore based on the application of a pressurized gas at high speed to generate the microstructures and nanostructures. These processes do not require the use of temperature.
  • biopolymers such as proteins
  • biopolymers can be formed from aqueous solutions, simply by correctly adjusting the process parameters and / or by varying the properties of the solution through the addition of suitable additives.
  • the electrospinning technique has been widely used to generate nanofibers with applications in various fields such as regenerative medicine, catalysis or filtration [Subbiah, T, Bhat, GS, Tock, RW, Parameswaran, S., and Ramkumar, SS (2005). Electrospinning of nanofibers.
  • the morphology of the structures obtained through these spinning techniques can be modified by adjusting the process parameters and, for a given material, very small capsules can be obtained (a process known as "spraying" due to the discontinuous nature of the structures obtained).
  • the present invention proposes the use of products based on whey proteins and their mixtures with other biopolymers for the development of micro- (above the miera), submicro- (below the miera up to 100 nanometers ) and nanocapsules (between 1 and 100 nanometers) that serve as protection for added value substances.
  • the present invention describes a method of obtaining said capsules without the technical inconvenience of making use of high temperatures and pressures, organic solvents or other relatively aggressive conditions that can condition stability and whereby ingredients sensitive to environmental conditions for which encapsulation is a value protection procedure can be encapsulated.
  • a first aspect of the present invention relates to a method of obtaining capsules based on whey proteins comprising the following steps: a) diluting the milk protein based product;
  • step b) addition to the solution of step a) of:
  • step b) electro-stretched or electrosprayed or blow-drawn or blow-sprayed from the solution resulting from step b).
  • the protein preparation is based on a milk protein concentrate derived from mammals or soybeans.
  • a milk protein concentrate derived from mammals or soybeans.
  • mammals or soybeans Preferably, cow, sheep, goat or soy, even more preferably cow.
  • the solvent of step a) is selected from water or milk or high polarity solvents such as alcohols or mixtures thereof.
  • the percentage by weight of the proteins in the solution is between 0.1 to 99%, preferably between 10 and 70%.
  • the ingredients are selected from the group consisting of antioxidants (vitamin C, vitamin E, carotenoids, phenolic compounds such as flavonoids and resveratrol) and concentrates or isolates of natural or synthetic antioxidants, biological organisms such as cells of value in biomedicine and probiotics (lactic bacteria, bifidobacteria), prebiotics (lactulose, galacto-oligosaccharides, fructo-oligosaccharides, malto-oligosaccharides, xylo-oligosaccharides and oligosaccharides from soybeans), symbiotics, fibers, oleic acid (3-polyunsaturated fatty acids and omega-6) and other marine oils, phytosterols, phytoestrogens, protein ingredients (DNA and its derivatives, lactoferrin, ovotransferrin, lactop
  • ingredients are selected from the group consisting of:
  • lactoferrin ovotransferrin
  • lactoperoxidase lactoperoxidase
  • lysozyme soy protein
  • immunoglobulins other proteins of technological value selected from lactoferrin, ovotransferrin, lactoperoxidase, lysozyme, soy protein and immunoglobulins.
  • Bioactive peptides selected from antihypertensives and antimicrobials.
  • lactoferrin ovotransferrin
  • lactoperoxidase lactoperoxidase
  • lysozyme soy protein
  • immunoglobulins other proteins of technological value selected from lactoferrin, ovotransferrin, lactoperoxidase, lysozyme, soy protein and immunoglobulins.
  • Bioactive peptides selected from antihypertensives and antimicrobials.
  • biopolymers selected from the following list are added in step a): carbohydrates, other proteins and lipids to generate mixtures that improve the protection and stability of the encapsulated functional ingredients.
  • additives selected from the following list are added in step a): plasticizers, crosslinkers, surfactants, acids, bases, emulsifiers, antioxidants, process aids in general or any mixture thereof or others that facilitate formation of the capsules or the incorporation of the ingredients to be encapsulated.
  • step b) a stage of homogenization by agitation and / or ultrasound is carried out.
  • Stirring can be vigorous to favor the dispersion of the ingredient to be encapsulated and / or of the additives in the biopolymeric matrix (whey protein concentrate).
  • step c) is performed at a distance between the capillary and the support between 0.1 and 200 cm, and more preferably between 2 and 50 cm.
  • the deposition rate is between 0.001 and 100 ml / h, more preferably between 0.01 and 10 ml / h.
  • electro-stretching or electrospraying is performed by applying a voltage between 0.1 and 1000 kV, and more preferably between 5 and 30 kV.
  • step c) the blow drawing or blow spray is performed using a pressurized gas flow of between 50 and 1000 m / s, and more preferably between 200 and 300 m / s.
  • a second aspect of the present invention relates to the capsules obtained by the procedure described above.
  • a third aspect of the present invention relates to a functional food comprising the capsules with the functional ingredients obtained by the procedure described above.
  • a fourth aspect of the present invention relates to a pharmaceutical or biomedical composition comprising the capsules with the ingredients obtained by the procedure described above.
  • a fifth aspect of the present invention relates to a chemical composition (eg fertilizers, phytosanitary, antimicrobial, anti-odor, aromas, active agents and for products in suspension or dispersed in non-polar solvents) comprising the capsules with the ingredients obtained by the process previously described.
  • a sixth aspect of the present invention relates to a nutraceutical composition comprising the capsules with the ingredients obtained. by the procedure described above.
  • a seventh aspect of the present invention relates to a functional package comprising the capsules with the ingredients obtained by the procedure described above.
  • An eighth aspect of the present invention relates to the use of the capsules obtained by the procedure described above, for incorporation into pharmaceutical, biomedical, chemical, nutraceutical compositions or in functional foods or packages.
  • electro-stretching / electrospray techniques refer to a technology based on the application of high electric fields to produce electrically charged fluids from viscoelastic polymer solutions, which when dried produce microfibers and nanofibers and nanocapsules, respectively.
  • Blow spinning and blow spraying on the other hand, use a fluid (usually a gas at high speed and pressure) for the generation of fibers and capsules of submicron size.
  • encapsulation structures can be generated from aqueous solutions of the proteins (in this case, in particular, a whey protein concentrate) and mixtures thereof.
  • bioactive ingredient is understood as a compound or ingredient that has a beneficial effect on health or of great added value in some field of application. Similarly, it can be applied to extracts or chemical compounds called functional, even those obtained from common foods. Examples of ingredients to which functional properties are attributed are olive oil, red wine, broccoli, soybeans, bifidobacteria, ⁇ -carotenes, etc.
  • “functional food” is understood to be those foods that are prepared not only for their nutritional characteristics but also to fulfill a specific function such as improving health and reducing the risk of contracting diseases.
  • biologically active components are added, such as minerals, vitamins, fatty acids, food fiber or antioxidants, etc.
  • nutraceutical a concentrate of functional ingredients or bioactive ingredients that serve to fulfill a specific function such as improving health and reducing the risk of disease is understood as nutraceutical.
  • the pharmaceutical or biomedical composition is a set of components that is formed at least by the micro- or nanocapsules of the invention, which has at least one application in improving the physical or physiological or psychological well-being of a subject, which implies an improvement of the general state of his health, for example a cosmetic application, although it may not imply a physiological effect on the organism but an improvement in the well-being of the subject related to his psychology. Therefore, said pharmaceutical composition may be a personal hygiene product, a cosmetic product or a product that may form the basis for the preparation of the above products or the basis for the preparation of a medicine or a biomedical implant or device.
  • the "personal hygiene product” is defined as the substances or preparations that, without having the legal consideration of medicines, medical devices, cosmetics or biocides, are intended to be applied to the skin, teeth or mucous membranes of the human body for the purpose of hygiene or aesthetic, or to neutralize or eliminate ectoparasites.
  • the "cosmetic product” is defined as any substance or preparation intended to be put in contact with the various surface parts of the human body (epidermis, hair and hair system, nails, lips and external genital organs) or with teeth and oral mucous membranes , with the exclusive or main purpose of cleaning them, perfuming them, modifying their appearance, and / or correcting body odors, and / or protecting them or keeping them in good condition.
  • medicament has a more limited meaning than the meaning of "pharmaceutical composition”, as defined in the present invention, since the medicament necessarily implies a therapeutic effect, that is, a physiological effect on the subject's metabolism.
  • Figure 1 Shows an image of Scanning Electron Microscopy (SEM) of electrosprayed structures from a whey protein concentrate in aqueous solution.
  • SEM Scanning Electron Microscopy
  • Figure 2 Shows an optical microscopy image obtained with polarized light (A) and using a fluorescence source (B) of electrospray structures of a whey protein concentrate containing the antioxidant ⁇ -carotene dissolved in glycerol.
  • Figure 3 Shows a semi-logarithmic graph of the number of colony forming units per milliliter of encapsulated and non-encapsulated bifidobacteria (at milk) at different time intervals stored at 20 ° C.
  • Figure 4 Shows an optical microscopy image obtained with polarized light of structures obtained by blow spraying of a whey protein concentrate.
  • This example describes a typical process for obtaining nanocapsules based on a whey protein concentrate using the electrospray technique.
  • the solution of the whey protein concentrate in distilled water is prepared.
  • the concentration of the protein concentrate used is 40% by weight with respect to the volume of the solvent and it is stirred at room temperature until a homogeneous solution is obtained.
  • the solution is used to generate the micro- and nanocapsules using the electrospray technique with a horizontal configuration.
  • the solution is introduced into 5 mL syringes connected through Teflon tubes to a stainless steel needle with a diameter of 0.9 mm.
  • the needle is connected to an electrode that in turn is connected to a 0-30 KV power supply.
  • a voltage between 12-14 KV is applied and the solution is pumped through said needle with a flow rate of 0.3 mL / h.
  • the counter electrode is connected to a stainless steel plate (collector) where the structures obtained are collected, the distance between the needle and the collector being about 7 cm.
  • the process is carried out at room temperature. In this way the micro- and nanocapsules shown in Figure 1 are obtained.
  • Capsule sizes obtained in this way range from 50 nm to 3 microns, although nanocapsules are preferably obtained (ie capsules with sizes below 100 nm).
  • a solution of the antioxidant ⁇ -carotene in glycerol was prepared, which has been shown to have a high capacity to stabilize this bioactive ingredient against photodegradation.
  • 1 g of ⁇ -carotene was dissolved in 10 mL of glycerol and allowed to stir at room temperature for 24 h.
  • a solution of whey protein concentrate in distilled water was prepared, using a concentration of 40% by weight with respect to the volume of the solvent and stirred at room temperature until obtaining a homogeneous solution.
  • ⁇ -carotene dissolved in glycerol was added, the proportion added being 20% by weight with respect to the weight of the protein used, and left under stirring for a couple of hours at room temperature to achieve a homogeneous solution.
  • the solution was introduced in 5 mL syringes connected through Teflon tubes to a 0.9 mm diameter stainless steel needle.
  • the needle was connected to an electrode that in turn was connected to a 0-30 KV power supply.
  • a voltage between 9-10 KV was applied and the solution was pumped through said needle with a flow rate of 0.3 mL / h.
  • the counter electrode was connected to a stainless steel plate (collector) where They collected the structures obtained, the distance between the needle and the collector being about 7 cm.
  • the process was carried out at room temperature. Part of the capsules obtained were collected directly on a glass microscope holder. The average capsule size in this case was larger ( ⁇ 4 microns) due to the presence of glycerol in the solution.
  • This example demonstrates the ability of this technology to develop whey protein concentrate structures for encapsulation and protection of bifidobacteria of interest in the development of new functional foods.
  • the solution of the whey protein concentrate was prepared as described in the previous examples, that is, by stirring at room temperature a proportion of 40% by weight of the protein concentrate in the solvent .
  • the difference in this example is that instead of using distilled water as a solvent, milk containing a known concentration of bifidobacteria cells was used directly.
  • This solution was kept under stirring at room temperature until a homogeneous mixture was obtained, which was used for the manufacture of microcapsules by electrospray.
  • the solution was introduced into 5 mL syringes connected through Teflon tubes to a stainless steel needle of 0.9 mm diameter. The needle was connected to an electrode that in turn was connected to a 0-30 KV power supply.
  • a voltage between 12-14 KV was applied and the solution was pumped through said needle with a flow of 0.6 mL / h.
  • the counter electrode was connected to a stainless steel plate (collector) where the structures obtained were collected, the distance between the needle and the collector being about 6 cm.
  • the process was carried out at room temperature.
  • the material collected in the collector was divided into eppendorfs that were stored at 20 ° C for the time-based viability count and compared with bifidobacteria cells suspended in skim milk and stored under the same conditions.
  • the electrospray encapsulation technique of the bifidobacteria using a whey protein concentrate as an encapsulating matrix was shown to increase the viability at room temperature of the encapsulated cells, as compared to the cells suspended in skimmed milk, as shown in Figure 3.
  • a solution of the milk protein concentrate in water is prepared, using a concentration thereof of 40% by weight with respect to the volume used, stirring at room temperature until obtaining a homogeneous solution.
  • This aqueous solution containing the whey protein concentrate is used to generate the microcapsules shown in Figure 2 by the blow electrospray technique with a vertical configuration.
  • the solution was introduced into a 5 mL syringe located in a syringe pump and connected through Teflon tubes to an internal stainless steel needle with a diameter of 0.9 mm.
  • This needle was mounted in coaxial configuration, the outer needle through which presumed nitrogen gas flows at high speed (230-250 m / s).
  • the nitrogen flow coaxially pumped through the outer needle accelerates and stretches the protein solution that flows through the inner needle and helps the formation of encapsulation structures.
  • the solution flow with the milk protein concentrate was 0.5 mL / h.
  • the nitrogen gas pressure in the bottle was 20-30 bar.
  • the generated and solidified structures were collected in a collector located at a distance of about 18-20 cm.
  • Figure 4 shows an optical microscopy image of the generated capsules.

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Abstract

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 ¡i. 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 micro- submicro- y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche. Estas micro-, submicro- y nanocápsulas generadas pueden utilizarse como vehículos de encapsulacion de ingredientes de valor añadido y aditivos funcionales para su utilización en aplicaciones multisectoriales incluyendo preparados alimentarios o farmacéuticos.
ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR
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., McCIements, D.J. (2010). Food Hydrocolloids 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 microparticles containing propolis obtained by spray-drying technique: Preparation and characterization. International Journal of Pharmaceutics, 264, 45-55], emulsificación y entrecruzamiento [Ishizaka, T., & Koishi, M. (1981). Preparation of egg albumin microcapsules and microspheres. Journal of Pharmaceutical Sciences, 70, 358-361] o la coacervación [Mauguet, M. C., Legrand, J., Brujes, L, Carnelle, G., Larre, C, & Popineau, Y.J. (2002). Gliadin matrices for microencapsulation processes by simple coacervation method. Journal 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, así como a problemas de toxicidad asociados con contenidos residuales de los agentes orgánicos [Birnbaum, D., Kosmala, J., Henthorn, D., & Brannon- Peppas, L. (2000). Controlled reléase of beta-estradiol from PLAGA microparticles: The effect of organic phase solvent on encapsulation and reléase. Journal of Controlled Reléase, 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 proteínas) 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 tecnología de alimentos para el desarrollo de nuevos alimentos funcionales tal y como se ha demostrado recientemente [Torres- Giner, S., Martinez-Abad, A., Ocio, M.J., and Lagaron, J.M. (2010). Stabilization of a nutraceutical omega-3 fatty acid by encapsulation in ultrathin electrosprayed zein prolamine. Journal of Food Science 75, N69- N79; Lopez-Rubio, A., Sánchez, 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 biopolímeros 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 to produce micro- and nanofibers from polymer Solutions. Journal of Applied Polymer Science 113, 2322- 2330; Sinha-Ray, S., Zhang, Y., Y aún, A.L., Davis, S. C., Pourdeyhimi, B. (2011). Solution blowing of soy protein fibers. Biomacromolecules 12, 2357- 2363].
La morfología de las estructuras obtenidas mediante estas técnicas de spinning puede modificarse ajustando los parámetros del proceso y, para un determinado material, pueden obtenerse cápsulas 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 proteínas 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 proteínas de la leche utilizando técnicas como el secado por atomización [Rosenberg, M., Young, S.L., Brooker, B.E., and Colombo, V.E. (1993). Food Structure 12, 31-41; Bylaite, E., Venskutonis, P.R., Mapdpieriene, R. (2001). European Food Research and Technology 212, 661-670; Jiménez, M., García, H.S., Beristain, C.l. (2010). Journal 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 International 41, 172-183; Hogan, S.A., McNamee, B.F., O'Riordan, E.D., O'Sullivan, M. (2001). Journal of Food Science 66, 675-680.] y el uso de hidrogeles [Gunasekaran, S., Ko, S., and Xiao, L. (2007). Journal of Food Engineering 83, 31-40]. Existe también una patente que describe la generación de micropartículas a partir del concentrado de proteínas de la leche pero que involucra el uso de temperatura y altas presiones [WO/2008/06]. En otra patente se describe la formación de microencapsulados de liposomas y un concentrado de proteínas del suero de la leche obtenido mediante un proceso de homogeneización, pasteurización y secado por atomización [WO/2009/050333 (A1)].
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 miera), submicro- (por debajo de la miera 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 proteínas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas: a) diluir el producto basado en proteínas de la leche;
b) adición a la disolución de la etapa a) de:
i) ingredientes funcionales a encapsular solubles o suspensionables en agua; o
¡i) 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 proteínas 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 el 10 y el 70%. Según otra realización preferida, los ingredientes se seleccionan del grupo formado por antioxidantes (vitamina C, vitamina E, carotenoides, compuestos fenólicos como los flavonoides y el resveratrol) y concentrados o aislados de antioxidantes naturales o sintéticos, organismos biológicos tales como células de valor en biomédicina y probióticos (bacterias lácticas, bifidobacterias), prebióticos(lactulosa, galacto-oligosacáridos, fructo- oligosacáridos, 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, 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 desestabilizados por condiciones ambientales, de procesado o de almacenamiento en su presentación comercial o cualquier combinación de los mismos.
De manera más preferida, los ingredientes se seleccionan del grupo formado por:
- carotenoides y polifenoles
- Bifidobacterias y bacterias lácticas
- células de interés biomédico 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.
De manera aun más preferida: - Bifidobacterias y bacterias lácticas
- células de interés biomédico 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 proteínas y lípidos 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 c) la velocidad de deposición es de entre 0,001 y 100 ml/h, 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 m/s, y más preferiblemente entre 200 y 300 m/s.
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 procedimiento 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 electroestirado/electroesprayado se refieren a una tecnología basada en la aplicación de campos eléctricos elevados para producir fluidos 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 fluido (normalmente un gas a alta velocidad y presión) para la generación de fibras y cápsulas de tamaño submicrométrico.
Estas técnicas no requieren el uso de altas temperaturas ni disolventes orgánicos y pueden generarse estructuras de encapsulacion 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 contendría 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 ingrediente que posee un efecto beneficioso sobre la salud o de gran valor añadido en algún campo de aplicación. Del mismo modo, puede aplicarse a extractos o compuestos químicos denominados funcionales, incluso a los obtenidos de alimentos comunes. Ejemplos de ingredientes a los que se les atribuyen propiedades funcionales son el aceite de oliva, el vino tinto, el brócoli, la soja, bifidobacterias, β-carotenos, etc.
En la presente invención se entiende como "alimento funcional" a aquellos alimentos que son elaborados no sólo por sus características 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 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 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 está formada al menos por las micro- o nanocápsulas de la invención, que tiene al menos una aplicación en la mejora del bienestar físico o fisiológico 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 psicología. Por tanto, dicha 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, modificar su aspecto, y/o 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 vanantes no pretenden excluir otras características 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 limitativos 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 proteínas de suero de la leche que contienen el antioxidante β-caroteno disuelto en glicerol.
Figura 3. Muestra una gráfica semilogarítmica del número de unidades 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 microscopía óptica obtenida con luz polarizada de estructuras obtenidas por blow spraying (esprayado por soplado) de un concentrado de proteínas de suero de la leche.
EJEMPLOS
A continuación se ¡lustrará 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 proteínas 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 típico 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 proteínas 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 teflón 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 mL/h. 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 micro- y 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 mieras, aunque preferiblemente se obtienen nanocápsulas (es decir, cápsulas con tamaños inferiores a los 100 nm). Ejemplo 2.
Protección del antioxidante β-caroteno mediante encapsulación utilizando matrices a base de concentrado de proteínas 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 β-caroteno.
En primer lugar se preparó una disolución del antioxidante β-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 β-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 proteínas 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 β- caroteno disuelto en glicerol, siendo la proporción añadida de un 20% en peso con respecto al peso de la proteína 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 β-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 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 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 mieras) 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 bifidobacterias.
En primer lugar se preparó la disolución del concentrado de proteínas 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 proteínas 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 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 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 cápsulas submicrométricas mediante la técnica de estirado/esprayado 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 proteínas 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 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 presunzado a alta velocidad (230-250 m/s). El flujo de nitrógeno bombeado coaxialmente por la aguja exterior acelera y estira 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 proteínas 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 18-20 cm. La figura 4 muestra una imagen de microscopía óptica de las cápsulas generadas.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Procedimiento de obtención de cápsulas a partir de un producto 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
¡i. 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. 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 mamíferos o de soja.
3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el producto basado en proteínas de la leche es un concentrado de proteínas de la leche que procede de la leche de vaca, de oveja, de cabra o de soja.
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el producto basado en proteínas de la leche procede de un concentrado de proteínas de la leche que procede de la leche de vaca.
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.
El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el porcentaje en peso de la proteína en la disolución es de entre un 0, 1 hasta un 99%.
El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el porcentaje en peso de las proteínas en la disolución es de entre el 10 y el 70%.
El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde los ingredientes son ingredientes funcionales que se seleccionan del grupo formado por antioxidantes, probióticos, 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, proteína de soja, inmunoglobulinas o cualquier combinación de los mismos.
El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los ingredientes funcionales se seleccionan del grupo formado por
a. β-caroteno;
b. bifidobacterias 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 lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas;
f. péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos antihipertensivos y antimicrobianos.
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 tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas;
e. péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos antihipertensivos y antimicrobianos.
1 1 . El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde se adicionan en la etapa a) otros biopolímeros seleccionados de la siguiente lista: carbohidratos, proteínas y lípidos.
12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , donde se adicionan en la etapa a) aditivos seleccionados de la siguiente lista: plastificantes, ácidos, entrecruzantes, bases, emulsionantes, antioxidantes, 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.
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.
14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la etapa c) de electroestirado 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 y 200 cm. y más preferiblemente entre 2 y 50 cm.
15. El 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 ml/h.
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.
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.
18. El 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 m/s.
19. El 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 m/s.
20. Cápsulas obtenibles mediante el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 19.
21 . Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar alimentos funcionales.
22. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones farmacéuticas o biomédicas.
23. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones químicas.
24. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones nutracéuticas.
25. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar envases funcionales.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113768156A (zh) * 2021-09-16 2021-12-10 宁波大学 一种dha微胶囊及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2541203B1 (es) * 2014-01-15 2016-05-13 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Procedimiento de protección de material biológico y compuestos termolábiles para posibles aplicaciones industriales
CN105797658B (zh) * 2014-12-30 2018-05-22 上海水星家用纺织品股份有限公司 一种牛奶蛋白微胶囊整理剂的制备方法及其应用
ES2674808B1 (es) * 2016-12-30 2019-04-11 Bioinicia S L Instalacion y procedimiento de encapsulado industrial de sustanciastermolabiles
CN108311067B (zh) * 2017-01-16 2020-06-02 中国科学院理化技术研究所 一种基于复合Janus微球的油水微乳液分离方法
IT202000030992A1 (it) * 2020-12-16 2022-06-16 Tech Scientific S R L Sistema per il rilascio controllato di principi attivi

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0093668A1 (fr) * 1982-05-04 1983-11-09 Etablissement Public dit: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS) Microcapsules à paroi obtenue par réticulation des protéines du lait, et leur procédé de préparation
US5601760A (en) * 1994-09-01 1997-02-11 The Regents Of The University Of California, A California Corporation Milk derived whey protein-based microencapsulating agents and a method of use
WO2004110412A1 (es) * 2003-06-18 2004-12-23 Lipofoods, S.L. Microcápsulas para la administración de ingredientes activos
WO2008146169A2 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Philip Morris Products S.A. Smoking articles enhanced to deliver additives incorporated within electroprocessed microcapsules and nanocapsules, and related methods

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037547A2 (en) * 1998-12-10 2000-06-29 Zms, Llc Expandable polymeric microspheres
US8187708B2 (en) * 2004-11-10 2012-05-29 The Regents Of The University Of Michigan Microphasic micro-components and methods for controlling morphology via electrified jetting
FI120642B (fi) * 2007-10-19 2010-01-15 Biomed Oy Mikrokapseloidut liposomikoostumukset

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0093668A1 (fr) * 1982-05-04 1983-11-09 Etablissement Public dit: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS) Microcapsules à paroi obtenue par réticulation des protéines du lait, et leur procédé de préparation
US5601760A (en) * 1994-09-01 1997-02-11 The Regents Of The University Of California, A California Corporation Milk derived whey protein-based microencapsulating agents and a method of use
WO2004110412A1 (es) * 2003-06-18 2004-12-23 Lipofoods, S.L. Microcápsulas para la administración de ingredientes activos
WO2008146169A2 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Philip Morris Products S.A. Smoking articles enhanced to deliver additives incorporated within electroprocessed microcapsules and nanocapsules, and related methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FUKUI Y. ET AL.: "Preparation of monodispersed polyelectrolyte microcapsules with high encapsulation efficiency by and electrospay technique.", COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS., vol. 370, no. 1-3, 2010, pages 28 - 34, XP027404116 *
YEO Y. ET AL.: "Microencapsulation Methods for Delivery of Protein Drugs.", BIOTECHNOLOGY BIOPROCESS ENGINEERING, vol. 6, no. 4, 2001, pages 213 - 230, XP008153068 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113768156A (zh) * 2021-09-16 2021-12-10 宁波大学 一种dha微胶囊及其制备方法

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