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Title: Desarrollo y caracterización de sistemas nanopartículados con ingredientes alimenticios como vectores para incrementar la vida útil de alimentos
metadata.dc.creator: MARIA DE LA LUZ ZAMBRANO ZARAGOZA
Keywords: BIOLOGÍA Y QUÍMICA;CIENCIAS DE LA VIDA
metadata.dc.date: Jan-2013
Description: El objetivo principal de esta tesis doctoral fue investigar como incrementar la vida útil de fruta entera y cortada mediante el desarrollo de dispersiones a nivel nanométrico (nanocápsulas y nanopartículas lipídicas sólidas) con ingredientes aceptados para su uso en alimentos como modificadores de sistemas barrera convencionales y activos. Los sistemas de talla submicrónica se evaluaron en dos etapas, aplicados en manzana fresca cortada y guayaba entera, tomados como modelos con la finalidad de evaluar las posibilidades de las nanopartículas aplicadas como recubrimiento en la conservación de frutas. En la etapa 1, se prepararon nanocápsulas por el método de emulsificación-difusión, obteniéndose las condiciones óptimas para la preparación: 200 mg de polímero (poly-¿-caprolactona), 5 % de estabilizante (alcohol polivínilico), y veolocidad de agitación de 4,000 rpms. Los sistemas estudiados fueron goma xantana, solución, nanocápsulas, nanoemulsión y emulsión con ¿-tocoferol. Los recubrimientos fueron preparados con 0.3 % de goma xantana y 2 g/L de dl-¿-tocoferol. Se evaluó la efectividad de los sistemas en la conservación de manzana fresca cortada en relación a las variables que inducen el oscurecimiento del fruto y cambios fisicoquímicos. Los sistemas fueron estables por ocho semanas. Los tamaños de partícula promedio fueron de 300 nm y potencial zeta de -45 mV lo que indica que los sistemas fueron estables. Los sistemas de talla submicrónica fueron los más efectivos en el control del oscurecimiento, las nanocápsulas tuvieron un mejor control del índice de oscurecimiento de 34 con respecto a un inicial de 26, seguido por nanoemulsión 41 y nanoesferas de 43. Fue posible además corroborar que las nanocápsulas presentaron la menor actividad polifenoloxidasa (1038 U/mL), mínimas variaciones en el contenido de fenoles totales (430 mg EAg/g de muestra) y poca variación en la actividad fenilalaninamonio liasa (2.88 ¿mol/g h). Las micrografías pusieron en evidencia la presencia de entidades capsulares distribuidas homogéneamente en el producto. En la etapa 2 se prepararon nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) a partir de lípidos sólidos (cera de candeuba), se aplicaron a guayaba entera que fue almacenada en refrigeración a 8ºC. Las NLS se incorporaron en un recubrimiento con base en goma xantana (0.4 %), para estudiar su efecto sobre la vida útil. Los recubrimientos contenían de 6 a 8 % de una dispersión de 10 % de cera de candeuba en las NLS. Mediante microscopía electrónica, se logró evidenciar que a concentraciones por encima de 75 % de NLS se provoca a la falta de oxígeno, lo que desarrollo daño fisiológico. Demostrándose que las concentraciones que favorecen la conservación del fruto hasta por cinco semanas fueron con 60 y 65 % de nanopartículas lipídicas sólidas. Además se logró establecer que la utilización de nanocápsulas y nanopartículas lipídicas sólidas contribuyen a incrementar la vida útil de los frutos estudiados y que además tienen una mejor funcionalidad que los sistemas convencionales empleados comercialmente.
The main goal of this doctoral thesis was to develop nano-scale dispersions (solid lipid nanoparticles and nanocapsules) from acceptable food ingredients as modifiers of conventional barrier systems and active additives to increase the shelf-life on whole and fresh-cut fruit. Submicron size systems were evaluated on the surface of fresh-cut apple and whole guava; these fruits were used as fruit models to evaluate the potential effect of nanoparticles in conventional coatings on the preservation of fruit. In a first step, nanocapsules were prepared by emulsification-diffusion method, obtaining the optimal conditions of preparation: 200 mg of polymer (e. g. poly-¿-caprolactone), 5% of stabilizer (e. g. polyvinyl alcohol) and agitation rate of 4.000 rpm. The systems studied were: xanthan gum, ¿solution¿, nanocapsules, nanoemulsion and emulsion all with 2 g/L of dl-¿-tocopherol (antioxidant agent). Coatings were prepared with 0.3 % of xanthan gum and 0.5 % propylenglycol. The systems effectiveness was evaluated in fresh-cut apples conservation. The stability of the systems was above eight weeks. The particle size was of 300 nm and zeta potential -45 mV suggesting high dispersion stability. Submicron size systems were the most effective to control the browning. Nanocapsules had the best browning index control with a value of 34 with respect to an initial condition of 26, followed by nanospheres with browning index of 41 and nanoemulsion with browning index of 43. It was also possible to confirm that the nanocapsules had the lowest polyphenol oxidase activity (1038 U/mL), negligible variation in total phenol content during storage time (430 mg EAG/g sample), and unchanged in phenilalaninamonie lyase activity (2.88 ¿mol/g h). The micrographs showed the presence of capsular entities homogeneously distributed in the product. In a second step, solid lipid nanoparticles were prepared from acceptable solid lipids (e. g. candeuba wax), they were incorporated in a coating based on xanthan gum (0.4 %) in order to study its effect on the fruit shelf-life. Coatings containing between 60 to 80 % of a dispersion of 10 % candeuba wax of nanoparticles were applied on guava whole stored at refrigeration (8ºC). Scanning electron microscopy confirmed that concentrations higher of 75 % of nanoparticles produced physiological damage due apparently to the lack of oxygen. Concentrations that improve guava preservation for five weeks were 60 and 65 % of lipid solid nanoparticles. It was possible to further provide that the use of solid lipid nanoparticles and nanocapsules help to increase the shelf-life of the fruits studied and also have better functionality than conventional commercial systems
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/409
Other Identifiers: Apple
Guava
Guayaba
Manzana
Nanocapsules
Nanocápsulas
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