Evaluación de la protección del extracto de Equisetum Arvense encapsulado en nanoemulsiones Público Deposited

Actualmente existe una demanda de alimentos funcionales, los cuales se definen de acuerdo con el Instituto Internacional de Ciencias de la Vida (ILSI; International Life Sciences Institute), como aquellos alimentos que contienen un componente, nutriente o no nutriente, con efecto selectivo sobre una o varias funciones del organismo, con un efecto añadido por encima de su valor nutricional, donde sus efectos positivos justifican que puedan reivindicarse sus características funcionales o incluso saludables. Lo anterior implica que un alimento sea considerado funcional porque, además de destacar en sus propiedades nutritivas, contiene algunos elementos bioactivos que al consumirlos diariamente en una dieta equilibrada contribuyen a mantener o mejorar nuestro estado de salud y bienestar. Dentro de estos elementos bioactivos se pueden mencionar las vitaminas, ácidos grasos omega-3 -6 y -9, minerales, fibra dietética, flavonoides, entre otros. Éstos últimos son compuestos a los que se les han atribuido propiedades anticancerígenas, antiinflamatorias, antimutagénicas y antioxidantes; y debido a que el organismo humano no puede producirlos, éstos deben ser obtenidos a través de la dieta. Sin embargo, existen algunos inconvenientes en el uso extensivo de este tipo de compuestos en áreas de consumo humano; esto es debido a que las principales técnicas de extracción de estos compuestos son por medio del uso de solventes orgánicos, limitando su uso debido a la presencia de trazas de solventes remanentes en el extracto, además de su alta susceptibilidad a factores ambientales como luz, pH, temperatura y oxígeno, ocasionando la pérdida de sus propiedades funcionales en un corto tiempo. Por este motivo, surge la necesidad de protegerlos de su degradación, prolongando su funcionalidad en el tiempo y haciéndolos aptos para su aplicación en sistemas alimenticios, cosméticos y/o farmacéuticos. Una forma de contrarrestar las desventajas de las técnicas convencionales de extracción, es el uso de métodos de extracción con fluidos supercríticos, los cuales son considerados como métodos limpios debido a que no requieren el uso de solventes orgánicos tóxicos para la salud, proveen altos rendimientos de extracción, y pueden realizarse a temperaturas relativamente bajas (cercanas a la temperatura ambiente), permitiendo la extracción y conservación de dichos compuestos termolábiles. Debido a lo anterior, el objetivo de este proyecto fue extraer los compuestos flavonoides hidrófobos presentes en Equisetum arvense mediante extracción con fluidos supercríticos y protegerlos de su degradación mediante su encapsulación en nanoemulsiones de tipo o/w, a través del uso de distintos agentes tensoactivos con la finalidad de maximizar el rendimiento de encapsulación, mejorar la biodisponibilidad y prolongar el tiempo de vida útil de los compuestos flavonoides.

El modelamiento de los datos mostró que al aumentar la concentración de FO, el tamaño de gota aumentó y que al aumentar la concentración de tensoactivo el tamaño de gota disminuyó. Además se encontró la mejor formulación de la nanoemulsion, en la cual se logró encapsular la mayor concentración de FO con tamaño de gota menor o igual 100 nm, la cuál consistió de 19.98 % (p/p) de FO y 0.82 de FO/TEmix donde TEmix está compuesto por una mezcla de Tween 20 y etanol en la relación antes establecida. Esta nanoemulsión fue etiquetada como FMSR,O y presentó un porcentaje de eficiencia de encapsulación (EE%) de 97.5 ± 0.5 %, resultado similar al mostrado por FMSR,2 (97.2 ± 0.4 %) y FMSR,3 (97.0 ± 0.6 %), formulaciones que fueron elegidas al azar con la finalidad de corroborar los resultados obtenidos en FMSR,O, encontrando que no existe diferencia significativa (p < 0.05) entre las tres formulaciones. A las 3 formulaciones (FMRS,O, FMRS,2, y FMRS,3) se les evaluó la estabilidad durante el almacenamiento a 4 y 25 ºC, en base al cambio de tamaño de gota después de 12 semanas. Las nanoemulsiones almacenadas a 4 ºC no mostraron ningún cambio significativo al cabo de las 12 semanas, a diferencia de las nanoemulsiones almacenadas a 25 ºC, las cuales mostraron un aumento significativo en el tamaño a partir de la octava semana de almacenamiento. Por último se evaluó la protección de los compuestos flavonoides encapsulados en las nanoemulsiones encontrando que la FMSR,O mostró una pérdida gradual de la actividad antioxidante la cual fue más lenta que la del EEA libre. Después de las 12 semanas de almacenamiento, la pérdida de actividad antioxidante de la FMSR,O fue de 42.0 ± 1.9 % a 4ºC y de 50.5 ± 2.3 % a 25 ºC. En base a los resultados obtenidos podemos concluir que el diseño experimental permitió optimizar la formulación de las nanoemulsiones para lograr encapsular la mayor cantidad de fase oleosa posible con una alta eficiencia de encapsulación y un punto muy importante es que se logró extender el tiempo de vida de las propiedades antioxidantes del Extracto de Equisetum arvense encapsulado alrededor de once veces en comparación con el extracto libre.

Se encontró que los principales flavonoides presentes en el extracto de Equisetum arvense (EEA) fueron: quercetina 3-O-glucósido y kaempferol 3-O-glicósido en una concentración de 385 mg/gBS y 31.5 mg/gBS respectivamente. Dicho extracto presentó una actividad antioxidante mediante la inhibición del radical estable DPPH equivalente a una concentración de Trolox de 10.3mM TEAC en el extracto fresco. Los EEA se almacenaron a 4 y 25 °C, al monitorear su actividad antioxidante se observó una pérdida superior al 90 % al cabo de tres semanas independientemente de la temperatura a la cual fueron almacenados. El perfil de pérdida de actividad antioxidante se ajustó a un modelo cinético de primer orden por ser el que describió mejor su comportamiento (R2 > 0.96). Los parámetros cinéticos de dicha degradación fueron: constantes cinéticas de primer orden, k4= 0.661 sem-1 y k25=0.804 sem-1, con tiempos de vida media (t1/2) de 1.05 ± 0.03 y 0.86 ± 0.03 semanas para el EEA libre almacenado a 4 y 25 ºC respectivamente. La incorporación de los extractos en nanoemulsiones como forma de proteger y prolongar la funcionalidad de los compuestos bioactivos extraídos de Equisetum arvense se llevó a cabo mediante el desarrollo de los diagramas de fase ternarios para establecer los intervalos de concentración de cada uno de los componentes con los cuales se logra la formación de las nanoemulsiones (d≤100nm). Se realizaron cuatro diagramas de fases, en cada uno se mantuvo constante una relación tensoactivo:cotensoactivo (TEmix) (1:0, 1:0.2, 1:0.3 y 1:0.4), para cada diagrama se diseñaron 25 formulaciones, donde la fase oleosa (FO) estuvo compuesta por una relación EEA: AEN (aceite esencial de naranja) 4:1 y la fase acuosa (FA) por agua destilada y TEmix, el contenido de FO entre el 3 y 20% (p/p). Los resultados mostraron que el uso de etanol como co-tensoactivo favoreció la formación de las nanoemulsiones, debido a que promueve la reducción de estrés en los enlaces formados en la interfase agua-aceite. Los resultados obtenidos a partir de dichos diagramas ternarios mostraron que no hubo diferencias significativas en la formación de nanoemulsiones al utilizar relaciones de TEmix de 1:0.3 y 1:0.4, por lo que para experimentos posteriores se utilizó un TEmix de 1:0.3. Se realizó un ANOVA para determinar el efecto de las variables independientes y sus interacciones sobre el tamaño de gota de las nanoemulsiones o/w, y mediante un polinomio de segundo grado se generó una superficie de respuesta y una gráfica de contornos que permiten visualizar el efecto de los factores involucrados en el sistema.

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Última modificación: 09/29/2022
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