7/30/2019 Tecnicsas de Microencapsulacion de Probioticos

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ARS PharmaceuticaISSN: 0004-2927

http://farmacia.ugr.es/ars/

Tcnicas de microencapsulacin: una propuesta para microencapsularprobiticos.

Martn Villena MJ, Morales Hernndez ME, Gallardo Lara V y Ruiz Martnez MA

Departamento de Farmacia y Tecnologa Farmacutica. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada, Espaa.

E-mail: adolfina@ugr.es

RESUMEN

A la hora de utilizar probiticos, el principal problema que se presenta, es la escasa resistencia deestos a diferentes condiciones ambientales y tecnolgicas. Las tcnicas de microencapsulacin son un

buen mtodo para proteger a estos microorganismos, sin embargo no todas las tcnicas son

apropiadas para los probiticos. En este artculo proponemos la tcnica de gelificacin interna, que

por sus caractersticas permite la obtencin de un tamao de partcula adecuado y la supervivencia de

los microorganismos.

PALABRAS CLAVE:Alginato. Gelificacin interna. Probiticos. Tcnicas de microencapsulacin.

ABSTRACT

The main problem when probiotics are used is the low resistance of these to different environmentaland technological conditions. The microencapsulation techniques are a good method in order to

protect the probiotics, Nevertheless not all techniques of microencapsulation are suitable for

probiotics. In this paper, we propose the internal gelification which allows us to obtain a suitable

particle size and the survival of the microorganisms.

KEYWORDS: Alginate, Internal gelation. Probiotics. Microencapsulation techniques

INTRODUCCION:

La OMS define a los probiticos como organismos vivos que administrados en cantidades adecuadasejercen un efecto beneficioso sobre la salud del hospedador. Para que las bacterias puedan

considerarse como probiticos es necesario que cumplan las siguientes caractersticas1:

Ser de origen humano ya que las cepas aisladas de seres humanos sanos presentan mayorfacilidad para colonizar el intestino humano y probablemente no sean patgenas, habindose

utilizado para definir esta caracterstica el acrnimo ingls GRAS (generally recognized

as safe)

Deben poseer tolerancia a las condiciones ambientales, ya que los microorganismosprobiticos han de llegar viables al lugar de accin.

Fecha de Recepcin: 18/05/09Fecha de Aceptacin: 18/06/09 Ars Pharm, 2009, Vol.50 n1; 43-50.

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Si tenemos en cuenta que los probiticos son principalmente consumidos por va oral, es lgico

pensar, que sus efectos beneficiosos se pondrn de manifiesto, fundamentalmente, en patologas

intestinales. Sin embargo, la posibilidad de modular la respuesta inmune de tipo sistmica, hace que

los probiticos tambin presenten efectos positivos en otras alteraciones extraintestinales, como

alergias y vaginitis.

Sin embargo, el problema que se presenta a la hora de incorporar probiticos a cualquier

formulacin, es la escasa resistencia de los microorganismos a los procesos tecnolgicos y a

diferentes condiciones ambientales como el pH, el oxigeno o la temperatura.

Por todo esto, es necesario que los microorganismos se introduzcan protegidos por una barrera fsica

que evite su exposicin a las condiciones adversas del entorno. Para ello, recurrimos a las tcnicas de

microencapsulacin, que consisten en el recubrimiento de pequeas cantidades de un determinado

compuesto mediante un material protector que es generalmente de naturaleza polimrica.

La microencapsulacin protege a los materiales encapsulados de factores como el calor y la

humedad, permitiendo mantener su estabilidad y viabilidad, tambin se ha utilizado para mejorar el

sabor y la estabilidad de medicamentos y como barrera contra malos olores y sabores. Ayuda,

adems, a que los materiales frgiles resistan las condiciones de procesamiento y empacado

mejorando sabor, aroma, estabilidad, valor nutritivo y apariencia. En el caso de frmacos cuya

liberacin se lleve a cabo en el estomago o en el intestino, permite una mxima absorcin de los

compuestos con un mnimo de reacciones adversas. Adems la microencapsulacin protege a los

probiticos de los bacterifagos y de los ambientes adversos, como la congelacin y las soluciones

gstricas, y facilita la manufacturacin de productos fermentados, ya que, proporciona unas

condiciones ms constantes.

La seleccin del mtodo de encapsulacin estar en funcin del tamao medio de la partcula

requerida, de las propiedades fsicas del agente encapsulante, de la sustancia a encapsular, de las

aplicaciones del material encapsulado propuesto, del mecanismo de liberacin deseado y del coste.

MTODOS DE MICROENCAPSULACION:

Existen diversos mtodos para la produccin de microcpsulas. En general, estos mtodos se pueden

dividir en tres grupos2:

Procesos fsicos: secado por aspersin. Procesos qumicos: polimerizacin interfacial e inclusin molecular. Procesos fisicoqumicos: coacervacin, liposomas y gelificacin inica.

Secado por aspersin:

Es la transformacin de un fluido en material slido, atomizndolo en forma de gotas minsculas en

un medio de secado en caliente3. La distribucin del tamao de las partculas obtenidas por este

mtodo es, en general, menor a 100 . Se distinguen los siguientes pasos:

1. La preparacin de la emulsin o suspensin del material a encapsular en una solucinencapsuladora.

2.

La atomizacin y la deshidratacin de las partculas atomizadas.Una de las grandes ventajas de este proceso, adems de su simplicidad, es que es apropiado para

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materiales sensibles al calor, ya que el tiempo de exposicin a temperaturas elevadas es muy corto.

Polimerizacin interfacial:

En este proceso se produce la polimerizacin de un monmero en la interfase de dos sustancias

inmiscibles, formando una membrana, que dar lugar a la pared de la microcpsulas. Este proceso

tiene lugar en tres pasos2

:

1. Dispersin de una solucin acuosa de un reactante soluble en agua, en una fase orgnica paraproducir una emulsin agua en aceite

2. Formacin de una membrana polimrica en la superficie de las gotas de agua, iniciada por laadicin de un complejo soluble en aceite a la emulsin anterior.

3. Separacin de las microcpsulas de la fase orgnica y su transferencia en agua para dar unasuspensin acuosa. La separacin de las microcpsulas se puede llevar a cabo por

centrifugacin.

Incompatibilidad polimrica:

En este mtodo se utiliza el fenmeno de separacin de fases, en una mezcla de dos polmeros

qumicamente diferentes e incompatibles en un mismo solvente. El material a encapsular

interaccionar solo con uno de los dos polmeros, el cual se adsorbe en la superficie del material a

encapsular formando una pelcula que los engloba. De manera general, este proceso se lleva a cabo en

solventes orgnicos y cuando el material a encapsular es slido2.

Coacervacin:

Es un mtodo fsico-qumico que se basa en la separacin de fases, consiste en tres pasos2:

1. Formacin de un sistema de tres fases qumicamente inmiscibles (una fase liquida o fasecontinua, un material a recubrir y un material de cobertura o de pared)

2. Deposicin del material polimrico lquido que formar la cubierta sobre el material a cubrir3. Solidificacin de la cubierta.

Con esta tcnica, se pueden obtener microcpsulas esfricas muy pequeas, de hasta de 4 m y con

una carga de material a encapsular de alrededor del 90%. Adems, proporcionan una buena

proteccin contra las perdidas por volatizacin y contra la oxidacin.

Liposomas:

Los liposomas son partculas microscpicas hechas de lpidos y agua principalmente. Son estructuras

compuestas de una bicapa de lpidos que engloban un volumen acuoso. Se elaboran con molculasanfiflicas que poseen sitios hidrofbicos, por ejemplo, fosfolpidos como la lecitina. En la fase

acuosa, se coloca en material a encapsular cuando es hidroflico o bien se agrega en el solvente

orgnico donde se disuelven los fosfolpidos, si es lipoflico2.

Gelificacin inica:

Existen dos tcnicas de gelificacin4:

Gelificacin externa:

En la gelificacin externa, la sal de calcio soluble es agregada en el seno de una emulsin A/O. El

tamao de partcula no puede ser bien controlado y las partculas tienden a coagular en grandes masas

antes de adquirir la consistencia apropiada. Adems, el tamao de partcula que se obtiene es grande,

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liberacin de iones calcio desde el complejo insoluble carbonato clcico.

Tiempo de contacto de las micropartculas con la solucin de cloruro clcico:Si bien es necesario un tiempo de reaccin, el mismo no debe ser excesivo, debido a que facilitara la

difusin del principio activo por gradiente de concentracin. Se observo que al disminuir el tiempo de

contacto, se obtuvieron mejores resultados en la encapsulacin y, consecuentemente, mayorrendimiento total de micropartculas.

Concentracin de iones calcio:Parece ser un parmetro crtico en la produccin de micropartculas. La influencia de la concentracin

de in calcio fue evaluada con tres concentraciones diferentes (157; 314; 629 nM). Se observ que a

medida que se increment la concentracin, aument el rendimiento total de micropartculas y la

encapsulacin de principio activo.

Coberturas utilizadas en microencapsulacin:

Independientemente del mtodo elegido para preparar las microcpsulas, el primer paso en la

encapsulacin ser la seleccin de una matriz de encapsulacin adecuada3. (Tabla 1)

Tabla1. Materiales empleados en la encapsulacin.

Tipo de cobertura Cobertura especfica

GomasAgar, alginato de sodio, carragenina,

goma arbiga

CarbohidratosAlmidn, dextranos, sacarosa, jarabes

de maz

Celulosas

Etilcelulosa, metilcelulosa,

acetilcelulosa,

nitrocelulosa,carboximetil-celulosa

Lpidos

Ceras, parafinas, diglicridos,

monoglicridos, aceites, grasas, cido

esterico, trisetearina

Protenas Gluten, casena, albmina

Materiales inorgnicos Sulfato de calcio, silicatos

Entre los agentes encapsulantes que se utilizan destacan:

- Las protenas aisladas del suero de la leche, utilizadas como cobertura en el secado por aspersin.

Este material posee alta capacidad emulsificante y genera microcpsulas de tamao inferior a 2

micrmetros. Pueden utilizarse solas o combinadas con carbohidratos para modificar las propiedadesde la pared y el tamao de las partculas. El uso de protenas del suero de la leche tiene efectos sobre

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la morfologa de las microcpsulas hacindolas mas esfricas y de superficie tersa en comparacin

con los polisacridos.

- Los alginatos son uno de los polmeros ms utilizados en la microencapsulacin. Se extraen

principalmente de tres especies de algas marrones (Laminaria hyperborea, Ascophyllum nodosum,

Macroscystis pyrifera). Los alginatos son una familia de polisacridos lineales no ramificados, que

contienen cantidades variables de acido (1,4) -D-manurnico y de acido -L-gulurnico. La

composicin y extensin de las secuencias y el peso molecular determinan sus propiedades fsicas.

Los alginatos han sido empleado como agentes espesantes, gelificantes y estabilizantes coloidales en

la industria alimentaria y gracias a sus propiedades, tambin se han podido aplicar en el

entrapamiento y liberacin de frmacos y microorganismos. Estas propiedades son:

Permitir que la encapsulacin se lleve a cabo a temperatura ambiente. No requerir solventes orgnicos txicos Elevado grado de porosidad Permitir una alta velocidad de difusin para macromolculas, y la posibilidad de

controlar dicha difusin.

Disolverse y degradarse bajo condiciones fisiolgicas normales.

Mtodos de liberacin:

La liberacin del contenido de las microcpsulas se puede llevar a cabo por disolucin en agua,

esfuerzos de cizalla, temperatura, reacciones qumicas y enzimticas o por cambios en la presin

osmtica. No obstante, esta liberacin puede controlarse por difusin a travs de la pared de la

microcpsula o bien por medio de una membrana que recubra la pared3.

La permeabilidad a travs de la matriz y la solubilidad de los componentes de la pared de la cpsula

influyen en la velocidad de difusin. Por todo esto, la seleccin de una matriz o membrana es

importante, tiene tambin especial relevancia, la naturaleza qumica, morfolgica, la temperatura de

transicin, el grado de hinchamiento y de entrecruzamiento de los componentes de la cubierta, ya que

pueden disminuir la velocidad de liberacin.

Vistas todas las caractersticas de las diferentes tcnicas de microencapsulacin y conociendo las

propiedades de nuestro material (los probiticos), la eleccin del mtodo de encapsulacin depende

de varios factores. En el caso de la encapsulacin de probiticos son:

Tamao de partcula:El tamao deseado oscila entre 15-100m, las microcpsulas mayores a 100m son detectables en la

boca, y las inferiores a 15 m no dan la suficiente proteccin frente a los agentes externos7.

La tcnica no debe emplear agentes externos agresivos que pudieran limitar la supervivenciade los microorganismos.

Se requerir, adems, un bajo consumo energtico, de forma que los costes de la tcnica seanrentables industrialmente.

Segn todo lo expuesto anteriormente, la gelificacin inica interna, se perfila como una de las

mejores tcnicas para la microencapsulacin de probiticos ya que es una tcnica sencilla y

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