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Efecto de la Encapsulacion en Secado por Atomizacion de Biocomponentes de Pitahaya Amarilla con Interes Funcional.

Encapsulation Effect on Spray Drying of Yellow Pitahaya Biocomponents of Functional Interest

INTRODUCCION

En los ultimos anos, la alimentacion y la nutricion se han convertido en ejes de investigacion constante, permitiendo que hoy en dia se hable de "Nutricion Optima", es decir la calidad de los alimentos que se consumen con relacion a los nutrientes y beneficios que aportan a la salud, siendo precisamente en este contexto donde surgen los denominados alimentos funcionales, los cuales contienen componentes bioactivos que afectan de manera positiva funciones especificas del organismo, promoviendo un efecto mas alla de lo nutricional, contribuyendo a la disminucion del riesgo de contraer enfermedades cronicas no trasmisibles (ENT) que, segun la World Health Organization WHO (2014) son responsables del 63% de las muertes que se presentan ya sea por causas metabolicas y fisiologicas o por la influencia de factores de riesgo comportamentales como el tabaquismo, el sedentarismo, el uso nocivo del alcohol y las dietas malsanas, siendo precisamente en este ultimo factor, donde por llevar una mala alimentacion, consumiendo elevadas cantidades de sal, grasas saturadas y acidos grasos trans, se incrementa la hipertension y cardiopatias; asi mismo, la no ingesta de frutas y verduras, aumenta el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares, cancer de estomago y cancer colorrectal.

Una forma de contrarrestar y/o prevenir las enfermedades mencionadas, es realizando cambios en los habitos alimenticios, optando por consumir aquellos alimentos que poseen componentes bioactivos en mayor proporcion como los vegetales, entre ellos la pitahaya amarilla (Selenicereus megalanthus Haw), que en sus diferentes partes (pulpa, semilla, cascara y tallo), contienen biocompuestos como los polifenoles, que reducen la oxidacion generada por radicales libres, evitando el deterioro de las celulas y disminuyendo el riesgo de sufrir ENT tales como enfermedades cardiovasculares, diabetes, cancer y enfermedades respiratorias; a lo que se ha denominado capacidad antioxidante (Shete et al., 2015). Sin embargo, es preciso tener en cuenta que algunos de estos componentes tienen una durabilidad minima debido a que reaccionan facilmente con otros compuestos y se deterioran a altas temperaturas, luz y oxigeno (Pulido et al., 2010); es por ello que se requiere desarrollar medidas que conduzcan a mejorar su conservacion.

Un metodo convencional y economico para disminuir el deterioro de biocompuestos es la encapsulacion a traves de secado por atomizacion, caracterizado por atrapar sustancias sensibles dentro de una matriz, formando una barrera que reduce su perdida, aumenta su estabilidad y mejora su biodisponibilidad (Sharifi et al., 2015). Este metodo, ha sido utilizado en la proteccion de flavonoides (Shaaruddin et al., 2017), antioxidantes (Araujo-Diaz et al., 2017; Saikia et al., 2015), probioticos (Chaikham et al., 2017), vitaminas (Carlan et al., 2017) y enzimas (Diaz-Martinez et al., 2016).

No obstante, es preciso tener en cuenta que para llevar a cabo el proceso de encapsulacion y evitar inconvenientes relacionados con la aglomeracion de particulas, apelmazamiento y pegajosidad que se pueden presentar como consecuencia de la baja temperatura de transicion vitrea (Tg) del sistema, atribuida directamente a la poca afinidad quimica entre las moleculas de agua y los azucares de bajo peso molecular contenidos en productos alimenticios ricos en azucar, como es el caso de los zumos de frutas ; es necesario utilizar agentes encapsulantes caracterizados por su alto peso molecular y baja viscosidad, que aumentan la Tg del sistema (Araujo-Diaz et al., 2017), reducen el contenido de humedad, actuan como barrera fisica para el oxigeno y la luz garantizando la proteccion y evitando la afectacion quimica y enzimatica (Saikia et al., 2015).

Diferentes materiales se pueden emplear como agentes encapsulantes, sin embargo, hidratos de carbono como la maltodextrina, con diferentes equivalentes de dextrosa, es el mas utilizado en la conservacion de compuestos bioactivos, debido a que es economica, de facil adquisicion y ademas posee funciones tales como formar soluciones incoloras de baja viscosidad en altas concentraciones, favoreciendo el proceso de secado por atomizacion y permitir la formacion de una pelicula o barrera protectora que reduce la permeabilidad del oxigeno y maximiza la incorporacion y retencion de compuestos funcionales (Saikia et al., 2015).

Algunos autores han evaluado el efecto de esta tecnica sobre la estabilizacion de las propiedades microestructurales, la distribucion de biocomponentes en las microparticulas (Porras-Saavedra et al., 2015), las propiedades fisicoquimicas, reologicas y antioxidantes de diferentes matrices alimentarias tales como cascara (Ee et al., 2014) y zumos de pitahaya roja y blanca (Kar-Hing et al., 2013) entre otros. Asimismo, se han analizado materiales empleados como agentes de encapsulacion, observando potencial coadyuvante en maltodextrina para el secado de aceite de coco (Matsuura et al., 2015), en quitosano para la encapsulacion de acido ascorbico (Pulido et al., 2010) y en alginato de sodio, hidroxipropil-metil-celulosa y lisozima para la microencapsulacion de compuestos bioactivos alimentarios (Borgogna et al., 2010). Por otro lado, algunos autores han comparado esta tecnica con otras, como es el caso de Ramirez et al. (2012) quienes determinaron el efecto la conservacion de polifenoles en un jugo de fruta modelo secado por aspersion y liofilizacion.

Es asi como en esta investigacion se planteo evaluar el efecto de la encapsulacion a traves de secado por atomizacion sobre la estabilidad y biodisponibilad de biocompuestos de interes funcional de pitahaya amarilla Selenicereus megalanthus Haw, debido a la escasa informacion en el estudio del efecto de la encapsulacion, utilizando maltodextrina como agente encapsulante, como alternativa para la conservacion y aumento de su estabilidad , evaluando variables como: temperatura de secado y concentracion de maltodextrina empleada y variables de respuesta: contenido de polifenoles totales, capacidad antioxidante y liberacion in vitro de los compuestos fenolicos.

MATERIALES Y METODOS

A continuacion, se describe el tipo de material vegetal empleado en la extraccion de biocomponentes asi como tambien la tecnica de encapsulacion utilizada y los analisis realizados, correspondientes a la evaluacion de la estabilidad en el tiempo de componentes fenolicos, su liberacion bajo condiciones gastrointestinales simuladas in vitro, el diseno experimental y analisis estadistico.

Material vegetal

En las determinaciones se empleo pitahaya amarilla (Selenicereus megalanthus Haw) en estado de madurez 6 de acuerdo con la NTC 3554, proveniente de cultivos del municipio de Roldanillo, Valle del Cauca y suministrada por la Asociacion de Productores de Pitahaya-ASSOPITAYA.

Adecuacion del material vegetal

Los frutos de la pitahaya amarilla fueron lavados con agua potable, se le retiraron las espinas mediante el uso de un cepillo y se desinfectaron sometiendolos a un tiempo de exposicion de 10 min con Citrosan(r) (Diken International, Mexico) a una concentracion de 0.25 % V/V. Luego se obtuvo de forma manual la pulpa con las semillas, utilizadas en la preparacion de la solucion a encapsular.

La pulpa con las semillas de la pitahaya amarilla se licuo durante 3 minutos, se filtro con lienzo y posteriormente se le adiciono 40% V/V de agua destilada, consistiendo el jugo utilizado en la preparacion de la solucion que posteriormente se sometio a encapsulacion, determinaciones correspondientes a polifenoles totales y capacidad antioxidante, asi como tambien a la simulacion de la liberacion in vitro de los biocomponentes (polifenoles totales).

Preparacion de la solucion a encapsular

Esta solucion, consistio en 100 mL del jugo de pitahaya amarilla con 13 [+ o -] 0.1 OBrix, mezclado con el agente encapsulante en las concentraciones de 40 y 50% p/V, estos porcentajes segun trabajos previos de los autores, obteniendo disoluciones de 36 [+ o -] 0.2 y 40 [+ o -] 0.6 OBrix respectivamente.

El material empleado como agente encapsulante fue maltodextrina de maiz con dextrosa equivalente de 17 (Tecnas, Colombia), el cual fue seleccionado por ser considerado como un portador o encapsulante economico y de facil adquisicion en el mercado, que provee caracteristicas que contribuyen al aumento de la estabilidad de biocompuestos (Souza et al., 2014).

Encapsulacion mediante secado por atomizacion

La encapsulacion se realizo en un equipo de secado por atomizacion (Lab-Scale Spray Dryer 7614YC-015 Pilotech, China), a ocho condiciones de temperaturas de entrada, una temperatura de salida que se mantuvo fija y a dos concentraciones de agente encapsulante (Tabla 1).

Evaluacion de la estabilidad de los biocomponentes fenolicos en el tiempo

La evaluacion de la estabilidad de los biocomponentes presentes en el jugo de pitahaya amarilla fresca y encapsulada, se llevo a cabo mediante la elaboracion de una cinetica en funcion del tiempo de almacenamiento, el cual fue realizado sin recubrimiento alguno. Como variables de respuesta se midieron el contenido de polifenoles totales y la capacidad antioxidante, estas metodologias se describen mas adelante.

El almacenamiento de los biocomponentes encapsulados se realizo a condiciones de abuso (40 [+ o -] 0.2[grados]C y 60 [+ o -] 0.2% de humedad relativa) en camara climatica (C115 Plus Dies 140801--Comtitronic, Colombia); como control se utilizo el jugo en fresco de pitahaya amarilla, el cual se almaceno a condiciones ambientales (20 [+ o -] 0.2[grados]C, y 60 [+ o -] 0.2% de humedad relativa), debido a que, a las condiciones de abuso, la alteracion de los componentes se realizaba a una mayor tasa.

Las mediciones se realizaron en funcion del tiempo de almacenamiento y de la tasa de cambio de los biocomponentes presente en el jugo fresco (control) y encapsulado, definiendo para la determinacion de polifenoles un periodo de medicion de 0, 2, 4, 6 y 24 horas para el control y de 24 horas para los encapsulados. La capacidad antioxidante se evaluo cada 30 minutos en el control y cada 18, 24, 30 y 60 horas en los encapsulados.

Para determinar el tiempo de estabilidad de las muestras evaluadas se tuvo en cuenta lo reportado en el estudio realizado por Posada-Cardona (2011), quien establece que un producto almacenado en camara climatica durante 24 horas a las condiciones antes mencionadas, equivale a 96 horas en condiciones normales y/o ambientales de almacenamiento (es decir condiciones de temperatura entre 15 y 30[grados]C y humedad relativa entre 55 y 75%).

Todos los resultados se analizaron mediante el porcentaje de la variacion relativa (AY) respecto al tiempo utilizando la ecuacion (1).

[DELTA]Y = ([Y.sub.i] - [Y.sub.j]/[Y.sub.i]) * 100 (1)

Donde Y = Propiedad (Polifenoles totales y/o capacidad antioxidante); i = muestra inicial; j = muestra final

Cuantificacion de polifenoles totales

El contenido de polifenoles totales se determino por el metodo de Folin-Ciocalteu, reportado por Jara-Palacios et al. (2014), para lo que se obtuvo extractos a partir de la mezcla de pitahaya amarilla (pulpa y semilla), utilizado etanol al 80%, con 0.25 mL de extracto, 0.25 mL de reactivo de Folin-Ciocalteu (Panreac, USA) y 3.25 mL de Carbonato de sodio anhidro -[Na.sub.2]C[O.sub.3] (Merck, Alemania) al 20% p/V; se agito por 90 min a 1.26 G (Hettich Universal 32R[c], Kirchlengern, Alemania) y se dejo en reposo por 2 horas para cuantificacion por espectrofotometria (Genesys10 UV-VIS Scanning 335906--ThermoScientific, USA) a 765 nm; los resultados obtenidos son expresados en mg de acido galico (GAE)/100g de muestra seca.

Determinacion de la capacidad antioxidante

Para cuantificar la capacidad antioxidante las muestras encapsuladas se realizo un pretratamiento para liberar los biocompuestos. Una mezcla de 1 g de muestra en 3 mL de agua, fue homogenizada en un vortex (G-560, Fisherbrand, USA) por 3 minutos; Se realizo una dilucion (V/V) 1:30 con etanol, posteriormente fueron centrifugadas a 1.26 G por 3 minutos a 4[grados]C (Hettich Universal 32R[c], Kirchlengern, Alemania), posteriormente el sobrenadante se le adiciono 1,5 mL del reacitvo ABTS (azinobis 3-etilbenzotiazolina-6-acido sulfonico, Sigma-Aldrich, Alemania) y 1,5 mL del reactivo DPPH (2,2-difenil-1-picrilo-hidracilo-hidrato, Sigma-Aldrich, Alemania), las muestras se llevaron a lectura a 732nm para ABTS y a 540 nm para DPPH. En los dos metodos se empleo un espectrofotometro de luz visible (Genesys10 UV-VIS Scanning 335906--ThermoScientific, USA). Los resultados obtenidos son expresados en [micron]gmol g-1 Trolox eq Los resultados obtenidos son expresados en [micron]gmol g-1 Trolox eq y se les evaluo la velocidad global de descenso ([v.sub.[flecha inferior]Y]) en funcion del tiempo utilizando la ecuacion (2).

([v.sub.[flecha inferior]Y]) = ([Y.sub.i] - [Y.sub.j]/t (2)

Donde Y= Propiedad (capacidad antioxidante); i = muestra inicial; j = muestra final; t = tiempo total de almacenamiento

Liberacion in vitro de los biocomponentes fenolicos de la pitahaya amarilla encapsulados

La liberacion in vitro de los biocomponentes presente en las muestras encapsuladas se evaluo siguiendo el protocolo reportado por Fernandez-Leon (2015) con algunas modificaciones. Para ello, fueron simuladas las condiciones gastrointestinales humanas asi:

Fase estomacal

En la fase estomacal, los encapsulados se llevaron a un pH de 2 con una solucion de HCl al 1 N (Merck, Alemania); se midio el contenido de polifenoles totales a las 0, 2 y 4 horas siguiendo la tecnica mencionada anteriormente.

Fase intestinal

Para simular las condiciones intestinales, se llevaron los encapsulados a un pH de 7, ajustado con NaOH al 1 N (Merck, Alemania) con adicion de las sales biliares (Sigma-Aldrich, Alemania); se midio el contenido de polifenoles totales a las 0, 2 y 4 horas siguiendo la tecnica mencionada anteriormente.

Diseno experimental y analisis estadistico

Se realizo un diseno factorial completamente al azar. Los factores evaluados fueron: temperatura de entrada al equipo de secado por atomizacion y concentracion de agente encapsulante. Todas las determinaciones se realizaron por triplicado y los resultados referentes a concentracion de polifenoles, capacidad antioxidante y liberacion in vitro de los biocomponentes fenolicos, fueron sometidos a un analisis de varianza(ANAVA), con comparacion de los valores medios mediante la prueba de Tukey a un nivel de significancia del 95%, utilizando el software estadistico Statgraphics 5.1[R].

RESULTADOS Y DISCUSION

Los resultados concernientes a la evaluacion de la estabilidad en el tiempo de los biocomponentes fenolicos (polifenoles totales y capacidad antioxidante) y su liberacion bajo condiciones gastrointestinales simuladas in vitro, se relacionan a continuacion; logrando con estos determinar el efecto que tiene la tecnica de encapsulacion mediante secado por atomizacion en la conservacion de componentes bioactivos de interes funcional de la pitahaya amarilla.

Evaluacion de la estabilidad de los biocomponentes fenolicos en el tiempo

La estabilidad en el tiempo de los polifenoles y la capacidad antioxidante presente tanto en el control (pitahaya amarilla fresca) como en los encapsulados obtenidos mediante diferentes tratamientos, se expresa a continuacion:

Determinacion de polifenoles totales

El contenido de polifenoles totales en el control y en los encapsulados, se muestran en la Tabla 2 y 3. Los resultados muestran que esta variable presenta mayor concentracion en los encapsulados que en el control, lo cual pudo ser debido a que estos biocompuestos se concentraron por la eliminacion de humedad o porque la aplicacion de calor durante el proceso de secado posiblemente escindio compuestos fenolicos que se encontraban en forma glicosilada y que tienen alta reactividad con el reactivo de Folin-Ciocalteau, conduciendo a un valor elevado de compuestos fenolicos totales (Saikia et al., 2015; Zapata et al., 2015). En este estudio, el valor obtenido para este biocompuesto en el control fue de 41.15 mg GAE/100 g de materia seca y para el jugo de pitahaya encapsulado, este valor oscilo entre 41.92 y 81.53 mg GAE/100 g de materia seca.

En el tiempo, se observa una disminucion de los polifenoles totales, lo que se puede deber, como lo menciona Pulido et al. (2010), este componente activo es sensible a condiciones ambientales y de procesamiento; sobre todo cuando involucran altas temperaturas, ya que son generalmente termolabiles y aunque tienen diferentes grados de tolerancia al calor, degradacion estructural y reordenacion, finalmente afectan el contenido total y su actividad (Saikia et al., 2015).

Los encapsulados, presentaron un porcentaje de variacion en la concentracion de polifenoles entre 2.12% y 46.78% en funcion del tiempo de almacenamiento, encontrandose que la condicion de encapsulacion a traves de secado por atomizacion que permite la conservacion de los polifenoles son las del T4, que, con el paso del tiempo tuvo el menor porcentaje de variacion con un 2.12%, seguido de las realizadas con el T3 y T6 con una reduccion del 2.22 y 3.77% respectivamente. Esto pudo ser debido a que los encapsulados obtenidos mediante el T4, posiblemente alcanzaron una temperatura mayor a la de transicion vitrea (Tg) y a la de almacenamiento, lo que, segun Ramirez-Londono (2013) contribuye directamente a su estabilidad en almacenamiento. Por otro lado, como lo mencionan Arrazola et al. (2014) este comportamiento tambien puede ser atribuido a la temperatura de entrada utilizada en el proceso de secado, ya que cuando se emplean temperaturas del aire de entrada bajas, la mayoria de los encapsulados muestran una superficie porosa, rugosa y con hendiduras, que puede incurrir en problemas en sus propiedades de flujo y presentar particulas con grandes areas de contacto que pueden hacerlas mas susceptibles a reacciones de degradacion, tales como la oxidacion; en cambio cuando la temperatura de entrada al equipo de secado es mayor, se obtiene un mayor numero de particulas con superficie lisa, indicando un proceso de microencapsulacion mas perfecto y mas estable. Adicionalmente; se debe tener en cuenta que, la tecnica de secado por atomizacion busca generar un proceso de proteccion que garantice la conservacion de los compuestos y en este caso, el porcentaje de variacion en la condicion T4 es la que, minimiza el dano que puede estar asociado a temperatura y humedad.

Con la encapsulacion mediante secado por aspersion se aumento de 24 horas para el control hasta 96 horas en los encapsulados, teniendo un incremento de 72 horas en comparacion con el control, presentando una alternativa para incrementar la estabilidad en el tiempo de esos biocomponentes. Ademas, se hallo un efecto estadisticamente significativo del tratamiento empleado a traves del tiempo, sobre el contenido de polifenoles totales presente tanto en el control como en los encapsulados, con un nivel de significancia del 95%.

Determinacion de la capacidad antioxidante.

Los valores obtenidos de capacidad antioxidante (CA) presente en la pulpa y semilla de pitahaya amarilla (control), asi como en los encapsulados, se encuentran entre 75.95 [+ o -] 12.31 y 101.24 [+ o -] 0.20 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq (Tabla 4-7), siendo mayores a los reportados por Beltran-Orozco et al. (2009) quien evaluo variedades de pitahaya amarilla (16.8 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq), blanca (17.3 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq), roja (11 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq) y cereza (12 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq), lo cual se pudo presentar debido a que en esta investigacion, se emplearon frutos cultivados en Mexico, razon por la cual puede influir en la composicion del fruto, ya que esta, depende de factores como las condiciones climaticas (lluvias, disponibilidad de nutrientes del suelo, variacion de la temperatura), el tratamiento del cultivo, la localizacion geografica, la aplicacion de pesticidas, el estado de la maduracion en que fue cosechado, el proceso y almacenamiento al que fue sometido (Mezadri et al., 2006). Estos valores tambien fueron superiores en comparacion al contenido en otras muestras de origen vegetal, tales como: col (17.7 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq), fresa (15.4 [micron]gmol [g.sup.- 1] Trolox eq) y espinaca (12.6 [micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq); lo que sugiere a esta fruta como potencial para la disminucion del riesgo de sufrir enfermedades cronicas; puesto que, como lo menciona Beltran-Orozco et al. (2009) entre mayor CA posea, mayor sera la reduccion de la oxidacion generada por los radicales libres y menor el deterioro de las celulas.

La capacidad antioxidante en los encapsulados, aumento con respecto al control (jugo de pulpa y semilla) para todos los tratamientos evaluados por la tecnica de DPPH y para los tratamientos 1 y 5 evaluados por la tecnica de ABTS; lo cual puede estar directamente relacionado al incremento que se presento en la concentracion de polifenoles, ya que entre mas alta sea la presencia de compuestos fenolicos, mayor sera la capacidad antioxidante (Chaikham et al., 2017). Este comportamiento, puede ser atribuido a que, posiblemente durante el secado como lo mencionan Saikia et al. (2015) y Saikia et al. (2014), se producen reacciones de oxidacion que llevan a la oxidacion de polifenoles que, en la medicion de la capacidad antioxidante muestran valores incluso mayor que la de los polifenoles no oxidados o como lo menciona puede haber presencia de compuestos en el material vegetal distintos a los polifenoles, que contribuyen a aumentar el potencial antioxidante en las muestras. Otra causa como lo menciona Saikia et al. (2014) podria ser, la generacion de productos de Maillard, que ocurren a altas temperaturas de proceso; estos productos, pueden actuar como antioxidantes y a su vez, mejorar la actividad, solos o en combinacion con otros compuestos fenolicos naturales.

Por otro lado, los resultados de los tratamientos T2, T3, T5, T7 y T8 muestran un comportamiento diferente, presentando valores de capacidad antioxidante determinada por ABTS, menores a los del control; esto puede ser debido conforme a lo reportado por Zapata et al. (2015), a que en el secado por aspersion interviene de forma directa el calor, ocasionando una degradacion termica de los metabolitos antioxidantes que conlleva al rompimiento de grupos quimicos funcionales.

Estas diferencias entre tratamientos, pueden ser ocasionadas a que, aunque ambos ensayos miden la capacidad de los antioxidantes presentes en una muestra para capturar el radical libre preformado, sus condiciones de reaccion y cinetica son diferentes (Tovar-del-Rio, 2013).

La capacidad antioxidante del control y los encapsulados va decreciendo en funcion del tiempo de almacenamiento para los dos metodos, ABTS (Tabla 4 y 5) y DPPH (Tabla 6 y 7); no obstante, se presenta una prolongacion del tiempo de vida util con la encapsulacion a traves de secado por atomizacion, logrando pasar de 5 horas para el control hasta 240 horas en los encapsulados, teniendo un incremento de 235 horas con respecto al control. La velocidad de descenso calculada mediante la Ecuacion 1, no mostro diferencias significativas con un nivel de confianza del 95% entre las tecnicas ABTS y DPPH, ni entre los tratamientos. Sin embargo, teniendo en cuenta la prueba de comparacion de Tukey, se puede establecer el T4 como aquel que conservo la capacidad antioxidante de los biocompuestos en el tiempo; lo cual coincide con los resultados obtenidos en polifenoles, atribuyendo este comportamiento igualmente a que los encapsulados obtenidos mediante el T4, posiblemente alcanzaron una temperatura mayor a la de transicion vitrea (Tg) y a la de almacenamiento, lo que, segun Ramirez-Londono (2013) contribuye directamente a su estabilidad.

Por otro lado, como lo mencionan Arrazola et al. (2014) esto tambien puede ser debido a la temperatura de entrada utilizada en el proceso de secado, ya que cuando se emplean temperaturas del aire de entrada bajas, la mayoria de los encapsulados muestran una superficie porosa, rugosa y con hendiduras, que puede incurrir en problemas en sus propiedades de flujo y presentar particulas con grandes areas de contacto que pueden hacerlas mas susceptibles a reacciones de degradacion, tales como la oxidacion; en cambio cuando la temperatura de entrada al equipo de secado es mayor, se obtiene un mayor numero de particulas con superficie lisa, indicando un proceso de microencapsulacion mas perfecto y mas estable.

Simulacion de la liberacion in vitro de los biocomponentes de la pitahaya amarilla encapsulada

La simulacion de la liberacion in vitro llevada a cabo, demuestra que, aunque en la fase estomacal, se presento una liberacion de polifenoles totales contenidos en los encapsulados de 5.9 a 11.9 mg GAE/ 100 g de materia seca (Fig. 1), estos consiguen resistir las condiciones de pH 2 durante las 4 horas en las que el encapsulado por ser un material solido permanece en tal fase, logrando finalmente que en la fase intestinal en la cual los encapsulados entran en contacto con las sales biliares y un pH de 7, se lleve a cabo la liberacion de la mayoria del biocomponente (Fig. 2), quedando disponible para su adsorcion y cumplir asi con su funcion biologica (Fernandez-Leon, 2015).

La diferencia entre el proceso desortivo a nivel estomacal e intestinal puede ser debido a que la mayoria de los compuestos fenolicos estan presentes en los alimentos como esteres, glicosidos o polimeros, de los cuales, los glicosidos resisten la hidrolisis acida del estomago y llegan intactos al intestino en donde son metabolizados por efecto de las enzimas intestinales y la alcalinidad del medio (Arenas et al., 2017), indicando esto ultimo que los fenoles son inestables en medio neutro o alcalino.

Dicha conducta tambien puede estar relacionada con el agente encapsulante en el que se encuentran los compuestos fenolicos ya que este, posiblemente, ejerce una barrera protectora que se va deteriorando a medida que los encapsulados estan en contacto con el medio acido y las enzimas de la fase estomacal simulada, las cuales pueden actuar sobre compuestos con alto peso molecular como los carbohidratos que contiene el material de soporte (maltodextrina), liberando los fenoles y aumentando de este modo la concentracion de estos compuestos con el paso del tiempo (da Silva Fernandes et al., 2017).

Los valores concernientes a la liberacion de los compuestos fenolicos presentaron diferencias estadisticamente significativas con un nivel de confianza del 95%. Se encontro, ademas que el tratamiento que presenta mayor resistencia a las condiciones en la fase estomacal, es el tratamiento 6 que fue llevado a cabo a una temperatura de secado de 120[grados]C y una concentracion de agente encapsulante del 50% con una liberacion equivalente al 34.2%, seguido del tratamiento 3 (130[grados]C/40%) con una liberacion del 51.8%. Ya en la fase intestinal, el tratamiento que presenta mayor liberacion de polifenoles es el 4 (150[grados]C/40%) con una liberacion equivalente al 90.8%, seguido del tratamiento 6 (120[grados]C/50%) y el tratamiento 2 (120[grados]C/40%) con liberaciones del 90.2 y 90.1%.

El comportamiento diferente en la liberacion de los compuestos fenolicos de las muestras puede ser atribuido a factores, como las condiciones de procesamiento del producto (temperatura) y la concentracion de la matriz portadora (da Silva Fernandes et al., 2017; Rodriguez-Roque et al., 2013). Altas temperaturas de secado, por ejemplo, incurren en la obtencion de encapsulados con paredes agrietadas a traves de las cuales probablemente se pueda generar la liberacion de compuestos fenolicos (Ramirez-Londono, 2013). Por otro lado, las interacciones entre estos compuestos y otros constituyentes, pueden favorecer la formacion de complejos con baja solubilidad o con alto peso molecular, que no pueden atravesar la membrana, causando una reduccion en la concentracion fenolica (Rodriguez-Roque et al., 2013).

CONCLUSIONES

A partir de los parametros analizados durante esta investigacion, se infiere que el tratamiento que tuvo un mayor efecto en la conservacion de los biocomponentes funcionales de la mezcla de pitahaya amarilla (pulpa y semilla), fue aquel que se llevo a cabo a una temperatura de 150[grados]C con 40% agente encapsulante (T4), el cual ademas de prolongar la estabilidad hasta 72 horas para polifenoles totales y 235 horas para la capacidad antioxidante, tambien garantizo que la liberacion de los mismos se realice en el intestino delgado que es donde deben quedar disponibles para que el organismo pueda llegar a absorberlos y logren cumplir con su funcion.

La estabilidad de los componentes bioactivos contenidos en la pulpa y semilla de pitahaya amarilla, se prologaron 100 veces mas con respecto al control, esto, mediante la encapsulacion a traves del secado por atomizacion; por lo cual se puede considerar tecnica viable para la conservacion de biocomponentes funcionales siempre y cuando se empleen concentraciones del agente encapsulante y temperaturas de secado optimas, consiguiendo ademas, mejorar la biodisponibilidad lo que convierte este proceso, en una alternativa para la generacion de productos con alto valor agregado que permitan aumentar la estabilidad en almacenamiento, puesto que para los biocomponentes (polifenoles y antioxidantes) de esta fruta en fresco, dicha estabilidad es corta en comparacion a si se es sometida a tecnicas de conservacion como la encapsulacion.

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642017000600004

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos al departamento administrativo de ciencia, tecnologia e informacion COLCIENCIAS, por la financiacion del proyecto.

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Yessica L. Diaz (1), Laura S. Torres (1), Johanna A. Serna (1) * y Luz I. Sotelo (2)

(1) Universidad La Gran Colombia Seccional Armenia, Facultad de Ingenierias, Programa de Ingenieria Agroindustrial, Armenia, Quindio, Colombia. (e-mail: diazmaryessica@miugca.edu.co, torresvallaura@miugca.edu.co, sernajimjohanna@miugca.edu.co)

(2) Universidad de La Sabana, Escuela Internacional de Ciencias Economicas y Administrativas, Gastronomia, Chia, Cundinamarca, Colombia. (e-mail: Indira.sotelo@unisaba.edu.co)

* Autor a quien debe ser dirigida la correspondencia

Recibido Ene. 26, 2017; Aceptado Mar. 20, 2017; Version final Jun. 12, 2017, Publicado Dic. 2017

Leyenda: Fig. 1: Liberacion in vitro de polifenoles totales de los encapsulados sometidos durante 4 horas a la fase estomacal simulada. Donde A: concentracion de maltodextrina al 40%, B: Concentracion al 50%

Leyenda: Fig. 2: Liberacion in vitro de polifenoles totales de los encapsulados sometidos durante 4 horas a la fase intestinal simulada. Donde A: concentracion de maltodextrina al 40%,B: Concentracion al 50%
Tabla 1: Condiciones de encapsulacion

                  Temperatura de    Concentracion
                secado ([grados]C)    de agente
                                     encapsulante
Tratamiento    Entrada    Salida       (% p/V)

T1               110        40            40
T2               120                      40
T3               130                      40
T4               150                      40
T5               110                      50
T6               120                      50
T7               130                      50
T8               150                      50

Tabla 2: Polifenoles totales contenidos en el control y su
comportamiento en funcion del tiempo de almacenamiento en condiciones
ambientales expresados en mg Ac. Galico/100 g materia seca

 Tiempo\Control            0                    2

Jugo de pitahaya   41.15 [+ o -] 0.67   39.62 [+ o -] 0.67
amarilla

 Tiempo\Control            4                    6

Jugo de pitahaya   38.46 [+ o -] 0.67   35.77 [+ o -] 1.15
amarilla

                                        [DELTA] Polifenoles
                                           totales en el
 Tiempo\Control            24               tiempo (%)

Jugo de pitahaya   28.08 [+ o -] 0.66          31.76
amarilla

Tabla 3: Polifenoles totales contenidos en los encapsulados y su
comportamiento en funcion del tiempo de almacenamiento tanto en camara
climatica (C.C) como en condiciones ambientales (C. Amb.) expresados
en mg Ac. Galico/100 g materia seca

Tiempo (h)\                           C.C = C. Amb.
Tratamiento            0                 24 = 96

T1             46.15 [+ o -] 0.08   40.38 [+ o -] 0.22
T2             41.92 [+ o -] 1.33   22.30 [+ o -] 1.33
T3             60.57 [+ o -] 1.73   59.23 [+ o -] 0,66
T4             54.23 [+ o -] 1.15   53.07 [+ o -] 0.04
T5             60.57 [+ o -] 0.81   38.07 [+ o -] 0.04
T6             81.53 [+ o -] 0.66   78.46 [+ o -] 0.26
T7             72.69 [+ o -] 1.99   42.69 [+ o -] 0.17
T8             61.73 [+ o -] 2.45   50.76 [+ o -] 0.13

               [DELTA] Polifenoles
Tiempo (h)\     totales en el
Tratamiento        tiempo (%)

T1                    12.50
T2                    46.78
T3                    2.22
T4                    2.12
T5                    40.00
T6                    3.77
T7                    41.26
T8                    20.48

Tabla 4: Capacidad antioxidante por ABTS de los encapsulados y su
comportamiento en funcion del tiempo de almacenamiento tanto en camara
climatica (C.C) como en condiciones ambientales (C. Amb.) expresada en
[micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq

Tiempo (h)\          C.C = C.              C.C = C.
Tratamiento         Amb. 18=72            Amb. 24=96

T1               98.24 [+ o -] 0.75    79.29 [+ o -] 8.31
T2               78.47 [+ o -] 7.82    75.84 [+ o -] 4.42
T3              82.87 [+ o -] 11.76    75.86 [+ o -] 5.13
T4               85.28 [+ o -] 8.48    75.47 [+ o -] 3.33
T5               97.01 [+ o -] 2.63    75.90 [+ o -] 1.94
T6               81.48 [+ o -] 2.68    74.40 [+ o -] 2.55
T7               78.70 [+ o -] 1.48    74.72 [+ o -] 4.64
T8               77.63 [+ o -] 2.54    75.60 [+ o -] 4.44

Tiempo (h)\          C.C = C.              C.C = C.
Tratamiento         Amb. 30=120            Amb. 60=240

T1              67.66 [+ o -] 10.30     6.33 [+ o -] 1.50
T2               65.11 [+ o -] 4.27     4.29 [+ o -] 2.99
T3               59.36 [+ o -] 0.29     7.81 [+ o -] 2.45
T4               60.64 [+ o -] 6.09    11.64 [+ o -] 2.47
T5               60.64 [+ o -] 1.19     5.40 [+ o -] 0.75
T6               68.52 [+ o -] 8.91     4.76 [+ o -] 4.29
T7               64.43 [+ o -] 0.59     5.88 [+ o -] 6.69
T8               74.48 [+ o -] 9.82     5.42 [+ o -] 7.10

                                 Velocidad global
                                    de descenso
                [DELTA] CA en      ([micron]gmol
Tiempo (h)\      el tiempo         [g.sup.-1]
Tratamiento           (%)           Trolox eq/h)

T1                   9.56              -1.53
T2                  94.53              -1.24
T3                  90.58              -1.25
T4                  86.35              -1.23
T5                  94.43              -1.53
T6                  94.16              -1.28
T7                  92.53              -1.21
T8                  93.02              -1.20

Tabla 5: Capacidad antioxidante por ABTS de la pulpa y semilla de
pitahaya amarilla y su comportamiento en funcion del tiempo de
almacenamiento en condiciones ambientales expresada en [micron]gmol
[g.sup.-1] Trolox eq

                                 Pulpa y semilla de pitahaya
          Tiempo (h)                 amarilla (control)

0                                    85.98 [+ o -] 2.87
0.5                                  66.99 [+ o -] 2.09
1                                    54.57 [+ o -] 10.53
1.5                                  36.96 [+ o -] 2.42
2                                    31.40 [+ o -] 2.75
2.5                                  28.17 [+ o -] 3.84
3                                    26.11 [+ o -] 3.57
3.5                                  22.48 [+ o -] 4.39
4                                    20.25 [+ o -] 3.18
4.5                                  13.15 [+ o -] 2.78
5                                     2.13 [+ o -] 2.66
[DELTA] CA en el tiempo (%)                 97.52
Velocidad global de descenso               -16.77
  ([micron]qmol [g.sup.-1]
  Trolox eq/h)

Tabla 6: Capacidad antioxidante por DPPH de los encapsulados y su
comportamiento en funcion del tiempo de almacenamiento tanto en camara
climatica (C.C) como en condiciones ambientales (C. Amb.) expresada en
[micron]gmol [g.sup.-1] Trolox eq

Tiempo (h)\          C.C = C.              C.C = C.
Tratamiento           Amb. 18=72            Amb. 24=96

T1              101.20 [+ o -] 0.72    94.18 [+ o -] 4.16
T2              100.25 [+ o -] 0.37    98.22 [+ o -] 3.41
T3              101.24 [+ o -] 0.20    97.26 [+ o -] 2.93
T4               97.60 [+ o -] 0.53    86.99 [+ o -] 6.47
T5              100.92 [+ o -] 0.23    92.24 [+ o -] 2.83
T6               99.17 [+ o -] 0.04    96.25 [+ o -] 2.45
T7               98.76 [+ o -] 0.67    97.32 [+ o -] 2.28
T8               97.85 [+ o -] 0.30    97.16 [+ o -] 1.25

Tiempo (h)\          C.C = C.               C.C = C.
Tratamiento         Amb. 30=120            Amb. 60=240

T1               90.64 [+ o -] 4.90     19.50 [+ o -] 0.72
T2               82.01 [+ o -] 2.37     17.06 [+ o -] 2.65
T3               76.25 [+ o -] 6.16     18.48 [+ o -] 0.45
T4               85,44 [+ o -] 2.17     18.30 [+ o -] 0.77
T5               80.57 [+ o -] 5.04     19.41 [+ o -] 0.56
T6               83.70 [+ o -] 3.17     19.33 [+ o -] 0.46
T7              77.27 [+ o -] 810.21    18.34 [+ o -] 0.57
T8               91.74 [+ o -] 4.59     17.61 [+ o -] 0.92

                                   Velocidad global de
Tiempo (h)\      [DELTA] CA en    descenso ([micron]gmol
Tratamiento      el tiempo (%)    [g.sup.-1] Trolox eq/h)

T1                  80.73                 -1.36
T2                  82.98                 -1.39
T3                  81.75                 -1.38
T4                  81.25                 -1.32
T5                  80.77                 -1.36
T6                  80.51                 -1.33
T7                  81.43                 -1.34
T8                  82.00                 -1.34

Tabla 7: Capacidad antioxidante por DPPH de la pulpa y semilla de
pitahaya amarilla y su comportamiento en funcion del tiempo de
almacenamiento en condiciones ambientales expresada en [micron]gmol
[g.sup.-1] Trolox eq

                                Pulpa y semilla de pitahaya
Tiempo (h)                           amarilla (control)

0                                   75.95 [+ o -] 12.31
0.5                                  66.98 [+ o -] 5.51
1                                   52.31 [+ o -] 11.71
1.5                                  59.01 [+ o -] 3.24
2                                   45.46 [+ o -] 10.12
2.5                                  38.94 [+ o -] 1.00
3                                    38.15 [+ o -] 4.73
3.5                                  30.10 [+ o -] 3.48
4                                    19.69 [+ o -] 0.75
4.5                                  14.40 [+ o -] 4.43
5                                    8.75 [+ o -] 0.54
[DELTA] CA en el tiempo (%)                88.48
Velocidad global de descenso               -13.44
  ([micron]gmol [g.sup.-1]
  Trolox eq/h)
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Author:Diaz, Yessica L.; Torres, Laura S.; Serna, Johanna A.; Sotelo, Luz I.
Publication:Informacion Tecnologica
Date:Dec 1, 2017
Words:7610
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