Propiedades biológicas de sistemas micelares que encapsulan aceites esenciales

Abstract

En los últimos años, la investigación en ciencia y tecnología de los alimentos ha cobrado gran relevancia, especialmente en el desarrollo de alimentos funcionales sensorialmente atractivos. En este contexto, los aceites esenciales (AEs) se destacan por sus múltiples propiedades biológicas, como actividad antioxidante, antimicrobiana, entre otras. Si bien su incorporación en matrices alimenticias es viable debido a su reconocimiento como sustancias seguras (GRAS), su aplicación directa presenta desafíos debido a su elevada hidrofobicidad, volatilidad y susceptibilidad al deterioro oxidativo y fotoquímico. Para superar estas limitaciones, se han estudiado diferentes sistemas de encapsulación, destacándose los sistemas micelares (SMs) como una opción prometedora, ya que son estructuras coloidales termodinámicamente estables, de tamaño nanométrico, que pueden incorporarse en alimentos sin alterar sus propiedades fisicoquímicas. El objetivo de la presente tesis fue desarrollar una tecnología de encapsulación de AEs derivados de especias culinarias, específicamente de Origanum vulgare (AEO) y Thymus vulgaris (AET), basada en SMs. Se compararon dos métodos de obtención de SMs. El primero (SMs-1), implicó un proceso de autoensamblaje, mientras que el segundo (SMs-2), una operación de titulación de una emulsión en una solución de tensioactivo. Se utilizaron Tween 80 y etanol como tensioactivo y cosurfactante, respectivamente. Se determinó la cinética de solubilización y la concentración de saturación (Csat) de los AEs, junto con el tamaño de partícula (medido por dispersión de luz dinámica - DLS), eficiencia de encapsulación (EE) y estabilidad durante 30 días como parámetros de control. Además, se analizó la morfología de los SMs mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Por último, se evaluó la estabilidad fisicoquímica, la actividad antioxidante, antimicrobiana y la digestión gastrointestinal in vitro de los SMs-2.

In recent years, research in food science and technology has gained increasing relevance, particularly in the development of sensorially appealing functional foods. In this context, essential oils (AEs) stand out due to their multiple biological properties, including antioxidant and antimicrobial activities. Although their incorporation into food matrices is feasible given their GRAS status, their direct application remains challenging because of their high hydrophobicity, volatility, and susceptibility to oxidative and photochemical degradation. To overcome these limitations, different encapsulation systems have been investigated, with micellar systems (SMs) emerging as a promising approach. These thermodynamically stable, nanometric colloidal structures can be incorporated into foods without altering their physicochemical properties. The objective of this thesis was to develop an encapsulation technology for EOs derived from culinary spices, specifically Origanum vulgare (AEO) and Thymus vulgaris (AET), using MSs. Two preparation methods were compared: self-assembly (SMs-1) and titration of an emulsion into a surfactant solution (SMs-2). Tween 80 and ethanol were employed as surfactant and co-surfactant, respectively. The solubilization kinetics and saturation concentration (Csat) of the EOs were determined, along with particle size (by dynamic light scattering, DLS), encapsulation efficiency (EE), and 30-day stability as control parameters. Furthermore, SMs morphology was analyzed using atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). Finally, the physicochemical stability, antioxidant and antimicrobial activities, and in vitro gastrointestinal digestion of MSs-2 were evaluated.