Encapsulación del ácido fólico en matriz de alginato de sodio/alcohol polivinílico para su posible integración en productos nutracéuticos

Abstract

RESUMEN: El interés por la adición de compuestos bioactivos a los productos alimenticios ha aumentado en las últimas décadas, en donde el ácido fólico es uno de los compuestos que más se ha estudiado para esta aplicación. El ácido fólico (AF) es una de las vitaminas más importantes en el cuerpo humano, debido a que juega un papel fundamental en la síntesis normal del ADN, aminoácidos y de nucleoproteínas. Sin embargo, se sabe que cinco factores, tales como los rayos ultravioleta tipo A y B (UVA/UVB), temperaturas superiores a 180 °C, el oxígeno, el pH y su concentración (respecto a exposiciones de radiación), propician su degradación, por lo que es necesario protegerlo por medio de una encapsulación que le permita llegar al sitio de acción para cumplir su función. El alginato de sodio (ALG) es un biopolímero que presenta gran biocompatibilidad; sin embargo, por sí solo presenta propiedades mecánicas débiles que pueden representar una deficiencia en la integración de productos nutracéuticos. Por esta razón, usualmente, se combina con otros polímeros, tales como el alcohol polivinílico (PVA), que ofrecen una mejoría a sus propiedades mecánicas. En esta investigación se encapsuló el ácido fólico en una matriz polimérica de alginato sódico y alcohol polivinílico, que se utilizan comúnmente en nutracéuticos, con el fin de proteger el principio bioactivo de su degradación por los factores físicos mencionado anteriormente. Se usó un método de gelificación iónica y extrusión para la formación de microesferas, en el cual el cloruro de calcio actuó como agente entrecruzante. Las microesferas fueron caracterizadas a nivel morfológico mediante la toma de imágenes en un estereoscopio y microscopia electrónica de barrido (SEM), y a nivel estructural a través de espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDS) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada (ATR-FTIR). Se elaboró un protocolo para la obtención de microesferas de ALG/PVA, en donde se logró un diámetro promedio de 1,37 mm. Se encapsuló una concentración inicial de 0,5 mg/mL de ácido fólico en la matriz polimérica y se encontró que la morfología y química externa no dependían de la encapsulación. En general las microesferas con y sin principio activo presentaron una morfología esférica y una superficie rugosa. Adicionalmente, para una concentración inicial de 2 mg/mL del principio activo, la eficiencia de encapsulación del ácido fólico y la capacidad de carga de la matriz polimérica fueron de 77 % y 24 %, respectivamente. Se espera, en un futuro, mejorar la solubilización de la matriz polimérica y realizar ensayos de cinética de liberación para corroborar la liberación del principio activo en un medio simulado.

ABSTRACT: The interest in the addition of bioactive compounds to food products has been noticed in recent decades, where folic acid is one of the compounds that has been most studied for this application. Folic acid (FA) is one of the most crucial vitamins in the human body since it plays a fundamental role in the normal synthesis of DNA, amino acids, and nucleoproteins. However, it is known that five factors, such as ultraviolet rays type A and B (UVA/UVB), temperatures above 180 °C, oxygen, pH, and concentration (concerning radiation exposures), favor its degradation. So, it is necessary to protect it through an encapsulation that allows it to reach the site of action to fulfill its function. Sodium alginate (ALG) is a biopolymer that has good biocompatibility; however, by itself, it has weak mechanical properties that may represent a deficiency in the integration of nutraceutical products. For this reason, it is usually combined with other polymers, such as poly (vinyl alcohol) (PVA), which improve its mechanical properties. In this research, folic acid was encapsulated in a polymeric matrix of sodium alginate and polyvinyl alcohol, which are commonly used in nutraceuticals, to protect the bioactive principle from its degradation by the physical factors mentioned above. An ionic gelation and extrusion method was used for the formation of microspheres, in which calcium chloride acted as a crosslinking agent. The microspheres were characterized at the morphological level by taking images in a stereoscope and scanning electron microscopy (SEM) and at the structural level through energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy with reflectance total attenuated (ATR-FTIR). A protocol was developed to obtain ALG/PVA microspheres, where an average diameter of 1.37 mm was achieved. An initial concentration of 0.5 mg/mL of folic acid was encapsulated in the polymeric matrix, and the external morphology and chemistry were found not to be dependent on encapsulation. In general, the microspheres with and without active ingredients presented a spherical morphology and a rough surface. Additionally, for an initial concentration of 2 mg/mL of the active ingredient, the folic acid encapsulation efficiency and the loading capacity of the polymeric matrix were 77% and 24%, respectively. It is expected, in the future, to improve the solubilization of the polymeric matrix and to carry out release kinetics tests to corroborate the release of the active ingredient in a simulated medium.