WO2020234815A1 - Nanoparticulas que comprenden minerales que a su vez estan microencapsuladas en polvo - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to nanoparticles comprising microencapsulated minerals for applications in the pharmaceutical, food and cosmetic fields. Therefore, the request is located in the area of chemistry.
- Iron nutritional deficiency is one of the main public health problems that affects the population worldwide. The population groups most at risk are children, adolescents and women of childbearing age; iron deficiency has been associated with low IQ, poor concentration, and decreased mental and motor development.
- Food fortification is an alternative to reduce iron deficiencies, but there are some limitations because iron sources can interact with the food matrix, producing significant unfavorable changes in the organoleptic characteristics of food, affecting its quality. Another limitation is that they can cause abdominal pain and discomfort among people who consume them.
- Iron is of great importance for human development since deficiencies affect cognitive development and productive capacity in adulthood, iron deficiency in pregnant women has been associated with children with low birth weight and maternal death during Birth.
- the general population consumes foods that contain iron of low bioavailability, or foods with low iron content, as well as the consumer makes inappropriate combinations of foods that lead to iron being inhibited by other components of the diet.
- Microencapsulation is applied to avoid degradation and interaction of the active compounds with external agents.
- materials used as coatings are gums, starches, maltodextrins and dextrose reported in different works as wall material, the application of some is limited according to the properties sought in the encapsulated product.
- document WO2016 / 013582 reports compositions of fat and oil, which can be in powder and where the compositions contain t ⁇ glyce ⁇ dos. However, it does not report or suggest particle sizes or nanoparticle encapsulation.
- the food industry proposes every day solutions to reduce the adverse effects of mineral fortification and the unwanted effect on the modification of the sensory profiles or generation of residual flavors and thus be able to give consumers options that can help their health and pleasant drinking experiences.
- the present invention makes a significant contribution to the state of the art, since it presents a powdered ingredient with technological functionality for applications in the lines of liquid and powdered beverages since it is a product that reduces the residual sensory intention of products fortified with minerals improving the organoleptic and sensory characteristics of the product where the ingredient is applied.
- the problem solved by the applicant is to supply microencapsulated nanoparticles in mineral powder where it can be iron or other minerals to be able to take them to applications to any product or matrix where the particles have greater bioavailability, improving the organoleptic, sensory and / or or nutritional, since, in this way, you can increase the contributions in the final product in bakery products, sausages, cakes, liquid beverages (pasteurized or UHT) and in powdered beverages.
- Figure 1 presents a curve showing the elastic modulus G '(red line) and viscous modulus G ”(blue line), and the phase angle (green line) with the temperature of the present powder composition.
- Figure 2 shows the presentation and final appearance of the powder comprising the microencapsulated nanoparticles.
- the present invention is directed to a product which is mineral powder microencapsulated nanoparticles.
- the nanoparticles according to the invention have a size between 50 and 600 nm, these nanoparticles are comprised of minerals such as ferrous sulfate, aluminum sulfate, magnesium oxide, zinc oxide, calcium chloride and mixtures thereof, preferably ferrous sulfate. in proportions of 5% - 90% in the composition.
- the microencapsulated nanoparticles of the present invention also comprise proteins such as dairy protein, animal protein, plant protein and microbial protein and mixtures thereof, where the ratio of protein to minerals in the composition is from 1% to 90% by weight.
- Milk protein is selected from sodium caseinate, calcium caseinate, serum proteins, lactalbumin, and lactoglobulin, and vegetable proteins are selected from soy protein, pea protein, wheat protein.
- the animal protein is selected from ovalbumin and ovoglobulin and the microbial protein is selected from protein from yeast biomass and biomass from bacteria such as lactobacillus.
- the preferred proteins can be sodium caseinate, calcium caseinate, lactoalbumin, lactoglobulin, gelatin, soy, pea, lentil protein, preferably sodium and calcium caseinate or mixtures thereof. , preferably in proportions within the composition of 1% -90%.
- encapsulating materials are the components that with the help of other excipients encapsulate the active mineral ingredient.
- encapsulating materials that can be used in the present invention there are: gums whose source can be xanthan gum, gum arabic, carrageenan; carbohydrates selected from native starch of corn, cassava, potato, quinoa flour, wheat, starches, modified starches, by acetylation of corn starch, cassava, potato, preferably in proportions of 1% -20% of the composition.
- the encapsulating material for mineral microencapsulated nanoparticle preparations may include, but is not limited to, cyclo dextrins, maltodextrins with (dextrose equivalent) DE 4-7, 10-12, 18-20 and 30-45; preferably maltodextrins with DE 18-20, in proportions of 1% - 20% in the composition.
- Stabilizers for microencapsulated mineral nanoparticle preparations may include, but are not limited to, mono- and di-glycerides, carboxymethylcellulose and derivatives; gums such as arabic, xanthan, guar, gellan, tara, cellulosic, garrafin, tragacanth, karaya, mesquite, sodium alginate, carrageenan and mixtures thereof.
- the stabilizers that can be used in the invention are mono and diglycerides of fatty acids, starches modified by acetylation in proportions of 0.1% to 10% within the composition.
- Emulsifiers for microencapsulated mineral nanoparticle preparations may include, but are not limited to stearins, oleins, phospholipids, glycerides, alpha and monoglycerides of fatty acids, polyoxyethylene sorbitan mono-oleate at numbers 20, 40, 60 and 80, sorbitan esters at numbers 20, 40, 60 and 80 preferably tween 80 (polysorbate 80
- sorbitan monooleate 80 and span 80 sorbitan monoleate; or (Z) -sorbitan mono-9-octadecanoate.
- other emulsifiers surfactants or surfactants
- sorbitan esters in numbers 20, 40, 60 and 80, or mixtures thereof, in proportions of 0.1%. -10% within the composition.
- Buffer salts for microencapsulated mineral nanoparticle preparations according to the present invention may include, but are not limited to, sodium or potassium mono, di and tri polyphosphates, pH buffers such as sodium or potassium citrate in proportions of
- the microencapsulated nanoparticles of the present invention are obtained by a process that combines the steps of nanotechnology (nanoemulsion formation), microencapsulation and spray drying, where nanotechnology comprises the preparation of nanoemulsion.
- nanotechnology comprises the preparation of nanoemulsion.
- liquid and solid materials are integrated, by increasing the temperature of 20 ° C-100 ° C, high revolutions of 1000 - 20000 rpm for 10 -30 minutes and application of high pressures of 500-25000 psi is achieved the nano emulsion which is then microencapsulated by spray drying at inlet temperatures of 170 ° C-300 ° C and outlet temperatures of 80 ° C-120 ° C, where then a powder with microencapsulated particles in sizes of 50- 700 microns and within these capsules are contained mineral particles in sizes of 50-600 nanometers.
- the finished product according to the present invention when it is part of a process and mixing of ingredients for bakery products, makes the difference as it is a product that, when added to powder, provides greater capacity to statement with no residual effects on flavor generation.
- the ingredient has a better interaction with the proteins of the flours, which allows maintaining the properties of elasticity and less breakdown of the protein fibers, which finally improves the appearance of the product (greater volume, preserving the structure and firmness of the crumb) .
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Abstract
La presente invención se refiere a nanoparticulas microencapsuladas de minerales, caracterizada porque comprende minerales y portadores aceptables, en donde las nanopartículas tienen un tamaño de partícula entre 50 y 600 nm y tienen aplicaciones en el campo de la farmacia, alimentos y cosmética.
Description
“NANOP ARTICULAS QUE COMPRENDEN MINERALES QUE A SU VEZ ESTAN
MICROENCAPSULADAS EN POLVO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a nanopartículas que comprenden minerales microencapsuladas para aplicaciones en campo farmacéutico, alimentos y cosmética. Por lo anterior, la solicitud se ubica en el área de la química.
ESTADO DE LA TÉCNICA
La deficiencia nutricional del hierro es uno de los principales problemas de salud pública que afecta a la población a nivel mundial, los grupos poblacionales de mayor riesgo son los niños, adolescentes y mujeres en edad fértil; la deficiencia de hierro se ha asociado con bajo coeficiente intelectual, falta de concentración y disminución en el desarrollo mental y motor.
La fortificación de alimentos es una alternativa para disminuir las deficiencias de hierro, pero se presentan algunas limitantes porque las fuentes de hierro pueden interactuar con la matriz alimentaria produciendo cambios significativos no favorables en las características organolépticas de los alimentos afectando su calidad. Otra limitante es que pueden producir dolores abdominales y malestar entre las personas que los consumen.
Con la tecnología de microencapsulación por el método de secado por Spray Dry se han encontrado beneficios para disminuir sabores residuales en los alimentos fortificados con hierro, además disminución de las interacciones de las diferentes matrices alimentarias con el hierro. Esto se debe a que el hierro está protegido con una barrera que es la capsula y evitar que reaccione con el alimento y produzca cambios no deseaos en el producto final y así se poder ofrecer a la industria de alimentos una alternativa para fortificar los alimentos sin alterar su calidad.
El consumo de grasa es ampliamente conocido en el mundo pues se requiere para diversas aplicaciones, principalmente, en el área de la alimentación. La grasa alimentaria puede ser de origen animal o vegetal. Por lo general son lípidos sólidos o líquidos. Las grasas juegan un papel importante en la nutrición, pero su excesivo consumo conduce a formas de malnutrición dando origen a la obesidad.
El hierro tiene una gran importancia para el desarrollo del ser humano ya que las deficiencias afectan el desarrollo cognitivo y la capacidad productiva en edad adulta, la deficiencia de hierro en mujeres embarazas se ha asociado con niños con bajo peso al nacer y muerte materna durante el parto.
La población en general consume alimentos que contienen hierro de baja biodisponibilidad, o alimentos con bajos contenidos de hierro, como también el consumidor realiza combinaciones inadecuadas de los alimentos que con llevan a que el hierro se ha inhibido por otros componentes de la dieta.
La microencapsulación es aplicada para evitar degradación e interacción de los compuestos activos con agentes externos. Entre los materiales utilizados como recubrimientos están las gomas, los almidones, las maltodextrinas y las dextrosas reportados en diferentes trabajos como material de pared, la aplicación de algunos se limita de acuerdo a las propiedades que se busca en el producto encapsulado.
Tabla 1 . Compuestos utilizados para fortificar alimentos
Unos de los problemas principales conocido en la técnica, es la conservación de estas sustancias ya que la manera como se almacenan y aplican los minerales en diferentes matrices alimentarias y sobre todo aquellas que contienen grasas y aceites influye mucho en la conservación de sus cualidades provocando la oxidación de estas y generando sabores no deseados. Por lo general, los productos de minerales, deben ser empacados y almacenados en condiciones adecuadas y luego de su uso, la parte restante debe ser envuelta nuevamente en su empaque con el fin de prevenir la absorción de sabores extraños en el producto. Para el caso de los minerales se deben guardar en lugares frescos y preferiblemente oscuros dado que la acción de la luz provoca la inestabilidad del componente o forma química.
En este sentido, se investiga constantemente en formas y productos a base de minerales que puedan ser beneficiosos para el consumo humano y que muestren ventajas en términos de conservación. Es el caso de la invención US2013/0017239 que hace referencia a un sistema de liberación para ingredientes activos que comprende nanopartículas lipídicas o portadores lipidióos poliméricamente cubiertos que son útiles para la preparación de composiciones farmacéuticas, cosméticas y/o alimenticias. Esta invención enseña que las cápsulas pueden tener tamaños de 10 a 10000 nm y las nanopartículas puede ser de tamaños entre 1 a 1000 nm. Sin embargo,
este documento enseña que el lípido es la matriz en la cual se embebe otros componentes como proteínas, antioxidantes, etc.
De otra parte, el documento WO2016/013582 reporta composiciones de grasa y aceite, las cuales pueden estar en polvo y en donde las composiciones contienen tñglicéñdos. Sin embargo, no reporta ni sugiere tamaños de partículas ni encapsulación de nanopartículas.
Teniendo en cuenta los estigmas percibidos a nivel mundial relacionados con la fortificación de minerales y al estabilidad de estos en matrices alimentarias, la industria de alimentos propone día a día soluciones para disminuir los efectos adversors de la fortificación con minerales y el efecto no deseado en la modificación de los perfiles sensoriales o generación de sabores residuales y así poder darle a los consumidores opciones que puedan ayudar a su salud y experiencias agradables de consumo. En este sentido, la presente invención hace un aporte significativo al estado del arte, ya que presente un ingrediente en polvo con una funcionalidad tecnológica para aplicaciones en las líneas de bebidas liquidas y en polvo dado que es un producto que disminuye la persección sensorial residual de productos fortificados con minerales mejorando las características organolépticas y sensoriales del producto donde es aplicado el ingrediente.
Por lo tanto, el problema resuelto por el solicitante es suministrar nanopartículas microencapsuladas en polvo de minerales donde puede ser hierro u otras minerales para poder llevarlos a aplicaciones a cualquier producto o matriz en donde las partículas tienen mayor biodisponibilidad mejorando las condiciones organolépticas, sensoriales y/o nutricionales, ya que, de esta forma, se puede aumentar los aportes en el producto final en productos de panadería, embutidos, tortas, bebidas liquidas (pasterizadas o UHT) y en bebidas en polvo .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS
La figura 1 presenta una curva que muestra el módulo elástico G’ (línea roja) y modulo viscoso G” (línea azul), y el ángulo de fase (línea verde) con la temperatura de la presente composición en polvo.
La figura 2 muestra la presentación y apariencia final del polvo que comprende las nanopartículas microencapsuladas.
LISTADO DE TABLAS
La solicitud presenta la siguiente información en forma de tablas:
Tabla 2. Compuestos utilizados para fortificar alimentos
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a un producto que es nanopartículas microencapsuladas en polvo de minerales.
Las nanopartículas de acuerdo con la invención tienen un tamaño entre 50 y 600 nm, estas nanopartículas están comprendidas por minerales como sulfato ferroso, sulfato de aluminio, oxido de magnesio, óxido de zinc, cloruro de calcio y mezclas de los mismos, preferiblemente sulfato ferroso en proporciones de 5% - 90% en la composición.
Las nanopartículas microencapsuladas de la presente invención comprende además proteínas tal como, proteína láctea, proteína animal, proteína vegetal y proteína microbiana y mezclas de las mismas, en donde la proporción de la proteína respecto a los minerales en la composición es de desde 1 % a 90% en peso. La proteína láctea se selecciona de caseinato de sodio, caseinato de calcio, proteínas séricas, lactoalbúmina y lactoglobulina, y las proteínas vegetales son seleccionadas de proteína de soya, proteína de alverja, proteína de trigo. La proteína animal se selecciona de ovoalbúmina y ovoglobulina y la proteína microbiana se selecciona de proteína de biomasa de levadura y biomasa de bacterias como lactobacillus.
En una modalidad preferida de la invención, las proteínas preferidas pueden ser caseinato de sodio, caseinato de calcio, lactoalbumina, lactoglobulina, gelatina, proteína de soya, de arveja, de lenteja, preferiblemente, caseinato de sodio y de calcio o mezclas de las mismas, preferiblemente en proporciones dentro de la composición de 1 %-90%.
En relación con los materiales encapsulantes, como su nombre lo indica, son los componentes que con ayuda de otros excipientes encapsulan el ingrediente activo de minerales. Dentro de los materiales encapsulantes que se pueden usar en la presente invención se tiene: gomas cuya fuente puede ser goma xantan, goma arábica, carragenina; carbohidratos seleccionados de almidón nativo de maíz, de yuca, de papa, harina de quinua, de trigo, almidones, almidones modificados, por acetilación de almidón de maíz, de yuca, de papa, preferiblemente en proporciones de 1 %-20% de la composición.
El material encapsulante para las preparaciones de nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la presente invención puede incluir, pero no limitarse a ciclo dextrinas, maltodextrinas con (dextrosa equivalente) DE 4-7, 10-12, 18-20 y 30-45; preferiblemente maltodextrinas con DE 18-20, en proporciones del 1 %- al 20% en la composición.
Los estabilizantes para las preparaciones de nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la presente invención puede incluir, pero no limitarse a mono y di glicéridos, carboximetilcelulosa y derivados; gomas como arábiga, xanthan, guar, gellan, tara, celulósicas, garrafin, tragacanto, karaya, mezquite, alginato de sodio, carragenina y mezclas de las mismas. Especialmente, los estabilizantes que pueden ser empleados en la invención son mono y diglicéridos de ácidos grasos, almidones modificados por acetilación en proporciones del 0.1 % al 10% dentro de la composición.
Los emulsificantes para las preparaciones de nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la presente invención puede incluir, pero no limitarse a
estearinas, oleínas, fosfolípidos, glicéridos, alfa y monogliceridos de ácidos grasos, mono-oleato de polioxietilensorbitano en los números 20, 40, 60 y 80, esteres de sorbitano en los números 20, 40, 60 y 80 preferiblemente tween 80 (polisorbato 80
N.F o monooleato de sorbitán polioxietilénico 80) y span 80 (sorbitan monoleato; ó mono-9-octadecanoato de (Z)-sorbitano). Además, otros emulsificantes (surfactantes o tensoactivos) que pueden estar presentes en las nanopartículas de aceite de palma/proteína micorencapsuladas, son esteres de sorbitano en los números 20, 40, 60 y 80, o mezclas de los mismos, en proporciones de 0.1 % -10% dentro de la composición.
Las sales reguladoras de pH para las preparaciones de nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la presente invención pueden incluir, pero no limitarse a mono, di y tri polifosfatos de sodio o de potasio, soluciones amortiguadoras de pH tales como citrato de sodio o de potasio en proporciones de
O.1 % - 5% dentro de la composición.
Las nanopartículas microencapsuladas de la presente invención se obtienen mediante un proceso que combina las etapas de nanotecnología (formación de nanoemulsón), microencapsulación y secado por aspersión en donde la nanotecnología comprende la preparación de nanoemulsión. En el proceso de nanoemulsión se integran los materiales líquidos y sólidos, mediante aumento de temperatura de 20°C-100°C, alta revoluciones de 1000 - 20000 rpm por 10 -30 minutos y aplicación de altas presiones de 500-25000 psi se logra la nano emulsión la cual luego es microencapsulada por secado por aspersión en temperaturas de entrada de 170°C-300°C y de salida de 80°C-120°C, donde luego se obtiene un polvo con partículas microencapsuladas en tamaños de 50-700 micrómetros y dentro de estas cápsulas se encuentran contenidas las partículas de minerales en tamaños de 50-600 nanómetros.
Ejemplo 1
El producto terminado de acuerdo con la presente invención, cuando hace parte de un proceso y mezcla de ingredientes para productos de panadería, marca la diferencia al ser un producto que, adicionado en polvo, proporciona mayor capacidad de
declaración sin efectos residuales en la generación de sabor. El ingrediente presenta una mejor interacción con las proteínas de las harinas lo que permite mantener las propiedades de elasticidad y menor rompimiento de las fibras proteicas, lo que finalmente, mejora la apariencia del producto (mayor volumen, conservando la estructura y firmeza de la miga).
Claims
1. Nanopartículas microencapsuladas de minerales que comprenden portadores para productos farmacéuticos, cosméticos y alimentos CARACTERIZADAS las nanopartículas tienen un tamaño de partícula entre 50 y 600 nm.
2. Las nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADAS porque los minerales se selecciona de sulfato de hierro, sulfato de aluminio, óxido de zinc, oxido de magnesio, cloruro de calcio y mezcla de los mismos etc. en una proporción de desde 5% hasta 90% en peso dentro de la composición.
3. Las nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADAS porque la proteína se selecciona del grupo que consiste de caseinato de sodio, caseinato de calcio, lactoalbumina, lactoglobulina, gelatina, proteína de soya, de arveja, de lenteja, preferiblemente, caseinato de sodio y de calcio o mezclas de las mismas, preferiblemente en proporciones dentro de la composición de 1 %-90%.
4. Las nanopartículas microencapsuladas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores CARACTERIZADAS porque los portadores para los productos farmacéuticos, cosméticos y alimentos se seleccionan del grupo que consiste de gomas cuya fuente puede ser goma xantan, goma arábica, carragenina; carbohidratos seleccionados de almidón nativo de maíz, de yuca, de papa, harina de quinua, de trigo, almidones, almidones modificados, por acetilación de almidón de maíz, de yuca, de papa, preferiblemente en proporciones de 10%-20% de la composición.
5. Las nanopartículas microencapsuladas de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2 CARACTERIZADAS porque la proteína láctea se selecciona de caseinato de sodio, caseinato de calcio, proteínas séricas, lactoalbúmina y lactoglobulina, y las proteínas vegetales son seleccionadas de proteína de soya, proteína de alverja, proteína de trigo; la proteína animal se selecciona de ovoalbúmina y ovoglobulina y la proteína microbiana se selecciona de proteína de biomasa de levadura y biomasa de bacterias como lactobacillus preferiblemente en proporciones dentro de la composición de 1 %-90%.
6. Las nanopartículas microencapsuladas de minerales de acuerdo con la reivindicación 4 CARACTERIZADAS porque los estabilizantes consisten en gomas que se seleccionan del grupo pero que no se limitan a mono y di glicéridos, a carboximetilcelulosa y derivados; gomas como arábiga, xanthan, guar, gellan, tara, celulósicas, garrafin, tragacanto, karaya, mezquite, alginato de sodio, carragenina y mezclas de las mismas. Especialmente, los estabilizantes que pueden ser empleados en la invención son mono y diglicéridos de ácidos grasos, almidones modificados por acetilación en proporciones del 0.1 % al 10% dentro de la composición.
7. Las nanopartículas que comprenden minerales que a su vez están microencapsuladas en polvo de acuerdo con las reivindicaciones anteriores CARACTERIZADAS porque contiene minerales en proporción de 5%-90% en la composición, también contiene proteína en proporción de 1 % a 90% en la composición, también materiales encapsulantes en proporción de 1 % a 20% en la composición, también estabilizantes en proporción de 0.1 % al 10% en la composición, también emulsificantes en proporción de 0.1 % al 10% en la composición, y también reguladores de pH en proporción de 0.1 % al 5% en la composición.
8. Las nanopartículas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores CARACTERIZADAS porque está en polvo dentro de la microcápsula.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CONC2019/0005158 | 2019-05-21 | ||
| CONC2019/0005158A CO2019005158A1 (es) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | Nanoparticulas que comprenden minerales que a su vez estan microencapsuladas en polvo |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| WO2020234815A1 true WO2020234815A1 (es) | 2020-11-26 |
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ID=67733388
Family Applications (1)
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| PCT/IB2020/054811 WO2020234815A1 (es) | 2019-05-21 | 2020-05-21 | Nanoparticulas que comprenden minerales que a su vez estan microencapsuladas en polvo |
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| WO (1) | WO2020234815A1 (es) |
Cited By (1)
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| WO2022269315A1 (es) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | Alsec Alimentos Secos S.A.S. | Composici0n alimenticia en polvo nano y microencapsulada lista para impresi0n en equipo 3d |
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2019
- 2019-05-21 CO CONC2019/0005158A patent/CO2019005158A1/es unknown
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| WO2022269315A1 (es) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | Alsec Alimentos Secos S.A.S. | Composici0n alimenticia en polvo nano y microencapsulada lista para impresi0n en equipo 3d |
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| Publication number | Publication date |
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| CO2019005158A1 (es) | 2019-08-30 |
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