Científicos iraníes usan cosecha correntina para experimentar con cápsulas de yerba

Un grupo de científicos de diferentes universidades de Irán publicó los resultados de su investigación sobre microencapsulación de extracto de yerba mate (Ilex paraguariensis). Para el estudio utilizaron cosecha comercial del establecimiento Las Marías, ubicado en la localidad de Gobernador Virasoro, Corrientes.

En un reciente artículo publicado en idioma inglés en la Revista internacional de macromoléculas biológicas, concluyeron que la evaluación de la estructura química de las partículas indicó la encapsulación exitosa de compuestos fenólicos de yerba mate. Los científicos investigaron por primera vez la posibilidad de añadir las microcápsulas cargadas con extracto de yerba mate a la proteína de suero de leche hidrolizada. 

El estudio fue realizado por Amir Akbarmehr, Seyed Hadi Peighambardoust, Maral Soltanzadeh, Seid Mahdi Jafari y Khashayar Sarabandi. De acuerdo con la investigación realizada en este estudio, la microencapsulación de compuestos bioactivos por atomización puede considerarse una solución práctica y económica para conservar compuestos alimentarios funcionales.

La composición química de la yerba mate (que en Argentina es producida para su exportación en las provincias de Corrientes y Misiones) ha sido especificada en la literatura científica con mucho interés en los últimos años, como respuesta a su potencial comercial. Según los últimos estudios, la yerba mate incluye variedad de vitaminas (B1, B2, C, A y E), minerales (Ca, Fe, Mg, Zn, Mn, K, P y Se) y fitoquímicos como los polifenoles (ácido clorogénico), xantina (cafeína y teobromina), flavonoides (rutina, quercetina, kaempferol y luteolina) y alcaloides de purina (ácido cafeico). 

La mayoría de los compuestos bioactivos naturales extraídos de plantas medicinales no necesariamente siguen siendo funcionales después de incorporarse a alimentos o bebidas. Mientras tanto, si los componentes bioactivos extraídos se incorporan directamente a los alimentos para proporcionar efectos que promueven la salud del cuerpo humano, sus funcionalidades in vivo pueden perderse debido a condiciones fisiológicas extremas en el tracto gastrointestinal durante la digestión. Por otro lado, la formulación de compuestos bioactivos como complementos alimenticios o alimentos funcionales puede verse afectada por su inestabilidad fisicoquímica, pérdida de actividad biológica, sensibilidad a las condiciones ambientales y propiedades organolépticas desfavorables del producto final. 

Para minimizar estos desafíos, se propone la microencapsulación de compuestos bioactivos atrapados dentro de una matriz o portadores termoestables. En la industria alimentaria, la tecnología de encapsulación se utiliza para diferentes propósitos, como preservar los compuestos beneficiosos contra las reacciones de degradación, aumentar la solubilidad de los compuestos encapsulados en agua, proporcionar la liberación del material del núcleo en el sitio objetivo con una función de liberación controlada y enmascarar la sabores indeseables y sabor amargo del material encapsulado. 

En este estudio iraní, evaluaron el efecto de diferentes combinaciones de carbohidratos y portadores a base de proteínas sobre la eficiencia de producción, características fisicoquímicas, funcionales, higroscopicidad, fluidez, índices de color, actividad antioxidante, estructura química y morfología de microcápsulas de extracto de yerba mate secada por aspersión. Los resultados mostraron que la hidrólisis parcial de la proteína al mejorar sus características funcionales y actividad superficial puede incrementar su eficiencia en la formación de película y encapsulación del extracto durante el secado por aspersión (procesos de atomización/deshidratación).

La microencapsulación brinda las ventajas de proteger los contenidos bioactivos sensibles contra el procesamiento o las condiciones ambientales adversas, brinda una entrega dirigida y una liberación controlada, mejora el estado físico (manipulación más fácil) y enmascara el olor desagradable o el sabor amargo para su aplicación en productos alimenticios con aceptables propiedades organolépticas.

Entre las conclusiones del estudio, los científicos señalaron que el uso del vehículo modificado a base de proteínas condujo a un aumento en la eficiencia de producción y la creación de partículas con características físicas, funcionales, de estabilidad, higroscopicidad y fluidez adecuadas. Además, detallaron que el uso del hidrolizado como vehículo tuvo un papel importante en el mantenimiento de los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante del extracto de yerba mate durante el proceso de secado por aspersión.

Ilex paraguariensis es una especie de planta natural originaria de América del Sur que posee un gran interés económico Su consumo entre la población es posible como té y bebidas tradicionales típicas de estos países. 

Cómo elaboraron 

el extracto

La preparación de la infusión de plantas se realizó con 100 g de hojas secas de yerba mate comercial (Las Marías, Corrientes, Argentina) que se mezclaron con 1000 ml de agua destilada previamente hirviendo y se mantuvo en baño maría termostático a 90°C durante 40 min. Luego, se enfrió inmediatamente en un baño de hielo y se filtró dos veces. Para eliminar las impurezas sólidas restantes, el extracto se centrifugó a 5000 × g durante 30 min. El contenido de sólidos resultante del extracto fue de alrededor del 3,2 % p/v. El estracto de yerba mate purificado se mantuvo a 4º C dentro de recipientes herméticos de vidrio oscuro hasta su próximo uso.

Hidrólisis enzimática

Para realizar la hidrólisis enzimática, se disolvió polvo de leche hidrolizada desengrasado (75% de proteína cruda) en 100 ml de tampón de fosfato de potasio 0,2 M (pH = 7,4) a una concentración de 10 % (p/v) dentro de un matraz Erlenmeyer. Se añadió una cantidad de 0,2 g (2 % p/v) de pancreatina en polvo y se dejó hidratar completamente en un agitador magnético (250 rpm) manteniendo una temperatura constante de 37º C . La reacción se llevó a cabo durante un período de 120 min. Al finalizar la hidrólisis enzimática, se realizó el proceso térmico en baño maría a 90º C durante 20 min para inactivar las peptidasas. 

A continuación, la suspensión obtenida se centrifugó a 5000 ×g durante 30 min y los sobrenadantes se liofilizaron (Free Zone 4.5, Labconco, Kansas City, MO, EE. UU.) a -60° C durante 72 h, y se almacenaron a -18° C en el interior de bolsas zip-lock.

Los hidrocoloides se disolvieron por separado en extracto de yerba mate (un 3 % de sólidos secos) para preparar la solución de alimentación con un contenido final de sólidos del 15 % para cada vehículo. Las suspensiones de alimentación se agitaron magnéticamente (200 rpm) durante 120 min para producir una solución homogéneamente hidratada. El secado por aspersión se realizó en un secador por aspersión a escala piloto (Maham Sanat Co., Neyshabur, Irán).

Polisacáridos

La maltodextrina (MD) y la goma arábiga (GA) se encuentran entre los vehículos más comunes para encapsular compuestos bioactivos sensibles al calor debido a su alta disponibilidad, facilidad de aplicación y seguridad. A pesar del bajo precio, la mejor solubilidad, el sabor neutro y la baja viscosidad (a altas concentraciones) de los portadores basados en polisacáridos, carecen de actividad superficial y proporcionan una capacidad de formación de película débil. 

Por lo tanto, los agentes portadores complementarios, como los portadores basados en proteínas, abren nuevas posibilidades para superar estas desventajas. Sin embargo, la baja solubilidad y la inestabilidad estructural de las proteínas (especialmente en condiciones térmicas y ácidas), así como sus cambios de conformación durante el proceso de atomización (tensiones de cizallamiento), se encuentran entre los desafíos que afectan el desempeño de la formación de películas y la estabilización de los compuestos bioactivos. 

Por otro lado, la solubilidad relativamente baja de las proteínas primarias puede afectar sus características funcionales, la migración a la interfaz y su capacidad de formación de películas. Como solución, los hidrolizados de proteínas (aquellos estructuralmente modificados con enzimas) podrían proporcionar una mayor solubilidad, actividad antioxidante y de superficie, migrarían preferentemente a las interfaces aire-agua y proporcionarían excelentes propiedades de estabilización y formación de películas. Por lo tanto, los hidrolizados de proteínas se han propuesto recientemente como compuestos de material de pared adecuados para el propósito de microencapsulación de secado por aspersión. La modificación estructural de las proteínas por hidrólisis parcial puede actuar como una solución para mejorar la solubilidad, la actividad superficial, la capacidad de formación de películas y, en última instancia, preservar los compuestos bioactivos (durante el procesamiento y el almacenamiento). El uso de leche hidrolizada y su relativo hidrolizado en comparación con otros portadores comunes (maltodextrina y goma arábiga) se encontraban entre los objetivos clave de este estudio. 

La hidrólisis enzimática parcial puede mejorar las propiedades antioxidantes de las proteínas. Estas características también ayudan a mejorar la estabilización oxidativa de los compuestos.

En este estudio, se utilizaron maltodextrina (MD), maltodextrina-goma arábiga (MD GA), concentrado de proteína de suero de leche con maltodextrina (MD-WPC) y leche hidrolizada con maltodextrina (MD-HWPC) como hidrocoloides de material de pared para el secado por aspersión de extracto de yerba mate.