Almidones de arroz nativos y modificados como materiales de encapsulamiento y liberación controlada de principios naturales de origen vegetal

• Autores: Diego Fernando Montoya Yepes
• Directores de la Tesis: Walter Murillo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad del Tolima ( Colombia ) en 2021
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: repository.ut.edu.co
• Resumen
  • español

    Introducción: La encapsulación de compuestos activos es una tecnología ampliamente utilizada para la administración de fármacos dado que protege los activos contra la degradación por factores ambientales y fisiológicos. Los almidones modificados han cobrado relevancia por sus propiedades, especialmente, si se sintetizan mediante metodologías respetuosas con el medio ambiente. Por lo anterior y buscando impactar las cadenas de producción del departamento del Tolima y el avance en la generación de posibles fitoterapéuticos, nuestro objetivo fue evaluar el almidón de arroz acilado enzimáticamente, como material para la encapsulación de fracciones ricas en polifenoles obtenidas de Gulupa.

    Metodología: Se modificó almidón de arroz de la variedad F60 empleando la lipasa CAL-B y ácidos grasos libres en un sistema con solvente (M1) y Aceite de Gulupa en un sistema libre de solvente (M2). El polímero fue caracterizado fisicoquímicamente; este se usó como material de pared para el atrapamiento de sustancias activas. Se encapsuló la fracción de acetato de etilo (rica en polifenoles) obtenida de las semillas de Gulupa. Se evaluaron dos metodologías de atrapamiento (Emulsión y Aspersión). A las cápsulas se les caracterizó la eficacia de atrapamiento, tamaño, potencial z, se evaluó la cinética de liberación de compuestos con actividad antioxidante y su estabilidad luego de 8 meses. Los resultados se analizaron utilizando el software Statgraphic Centurión XVI, cada ensayo tuvo un n = 3, los resultados se expresaron como la media ± desviación estándar.

    Resultados: En los sistemas de modificación se lograron rendimientos superiores al 77%. Morfológicamente el gránulo no logra homogeneidad en M1, en cuanto a M2 se logra una morfología homogénea. Los contenidos de amilosa sólo disminuyen en M1. En las propiedades funcionales hay variación en la solubilidad en agua y aceite, siendo M2 el más soluble en solventes apolares, además de presentar una menor degradabilidad, esto sumado a las condiciones de modificación, llevaron a seleccionar este polímero para evaluarlo como material de pared.

    Se observaron porcentajes de atrapamiento de fenoles superiores al 40% y 90% en encapsulación por emulsión y aspersión respectivamente, obteniendo cápsulas con potencial zeta, tamaño y características morfológicas reportadas en administración oral. Los sistemas tienen parámetros de liberación en respuesta al pH básico, mostrando un comportamiento diferencial del material, dependiendo del tipo de compuestos fenólicos presente en la fracción.

    Se mantiene la actividad antioxidante de los compuestos activos, mostrando un aumento en la actividad con el aumento en la concentración de los compuestos liberados, garantizando la estabilidad de los compuestos en 8 meses de almacenamiento, destacando los encapsulados por aspersión ya que permiten una mayor cantidad de fenoles concentrados, y una mayor actividad biológica.

    Conclusión: El Almidón de arroz modificado con aceite de gulupa se obtuvo en condiciones ecológicas y presenta la capacidad de atrapar polifenoles por emulsión y aspersión, generando cápsulas con características reportadas para uso en administración oral, además presenta parámetros de liberación en respuesta al pH. Los procesos de encapsulación y el almidón modificado utilizado como material de pared no interfieren con la actividad biológica, asegurando su estabilidad durante 8 meses de almacenamiento.

  • English

    Introduction: The encapsulation of active compounds is a widely used technology for drugs administration since it protects the active ingredients against environmental and physiological degradation. Modified starches have relevance for their properties, especially if they are synthesized using environmentally friendly methodologies. In this sense and seeking to impact the production chains in the department of Tolima and the advance in the generation of possible phytotherapeutic, our objective was to evaluate enzymatically acylated rice starch, as a wall material for the encapsulation of fractions rich in polyphenols obtained from Gulupa.

    Methodology: Rice starch of the F60 variety was modified using the CAL-B lipase and free fatty acids in a solvent-based system (M1) and Gulupa Oil in a solvent-free system (M2). The polymer was characterized physically and chemically; This material was used as a wall material for the trapping of assets. The ethyl acetate fraction (rich in polyphenols) obtained from the Gulupa seeds was encapsulated. Two entrapment methodologies (Emulsion and Aspersion) were evaluated. The capsules were characterized by their entrapment efficiency, size, z potential, release parameters, and maintenance of antioxidant activity in vitro once stored for a period of 8 months. The results were analyzed using the Statgraphic Centurion XVI software, each test had an n = 3, the results were expressed as the mean ± standard deviation.

    Results: In the modification systems, recuperation yields greater than 77% were achieved. Morphologically the granule does not achieve homogeneity in M1, but for M2 a homogeneous morphology is achieved. In the functional properties there is variation in the solubility in water and oil, being M2 the most soluble in non-polar solvents, in addition to presenting a lower degradability rate, this added to the modification conditions led to the selection of this material to evaluate it as a wall material. Phenol’s entrapment percentages greater than 40% and 90% were observed in encapsulation by emulsion and aspersion respectively, obtaining capsules with zeta potential, size and morphological characteristics reported previously in oral administration. The systems have release parameters in response to the basic pH, showing a differential behavior of the material, depending on the type of phenolic compounds present in the fraction.

    The antioxidant activity of the active compounds was maintained, showing a concentration / activity response, guaranteeing the stability of the compounds in 8 months of storage, highlighting the encapsulated by spraying since they allow a greater number of concentrated phenols, and a greater biological activity.

    Conclusion: The rice starch modified with Gulupa oil was obtained under ecological conditions and has the ability to trap polyphenols by emulsion and aspersion, generating capsules with characteristics reported for their use in oral administration, it also presents release parameters in response to pH. The encapsulation processes and the modified starch used as wall material maintain the biological activity of phenolic compounds in vitro models, ensuring their stability for 8 months of storage.