PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE MICRO-, SUBMICRO- Y NANOCÁPSULAS BASADO EN PROTEÍNAS DEL SUERO DE LA LECHE.

Procedimiento de obtención de micro-, submicro- y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche.

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de cápsulas basado en proteínas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas:

a. diluir el producto de las proteínas de la leche;

b. adición a la disolución de la etapa a) de:

i. ingredientes a encapsular solubles en agua o en disolventes polares; o

ii. una disolución del ingrediente a encapsular; y

c. electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado de la disolución resultante de la etapa b).

Estas cápsulas generadas pueden usarse como vehículos de encapsulación de ingredientes y aditivos funcionales para su incorporación en preparados farmacéuticos o alimentarios.

Procedimiento de obtención de micro-, submicro-y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de micro

submicro-y nanocápsulas basado en proteínas del suero de la leche. Estas micro-, submicro-y nanocápsulas generadas pueden utilizarse como vehículos de encapsulación de ingredientes de valor añadido y aditivos funcionales para su utilización en aplicaciones multisectoriales incluyendo preparados alimentarios o farmacéuticos.

ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR

Existe un considerable interés en el desarrollo de partículas biopoliméricas a partir de proteínas y polisacáridos, ya que éstas pueden utilizarse en la 15 protección y liberación controlada de compuestos bioactivos en sistemas alimentarios y farmacéuticos [Jones, O., Oecker, E.A., McClements, O.J. (2010) . Food Hydrocolloids 24, 239-248]. Una gran variedad de procesos se han desarrollado para preparar micro partículas proteicas, siendo las técnicas más comunes el secado por atomización [Bruschi, M. L., Cardoso, 20 M. L. C., Lucchesi, M. B., & Gremiao, M. P. O. (2003) . Gelatin microparticles containing propolis obtained by spray-dr y ing technique: Preparation and characterization. Intemational Joumal of Pharmaceutics, 264, 45-55], emulsificación y entrecruzamiento [lshizaka, T., & Koishi, M. (1981) . Preparation of egg albumin microcapsules and microspheres. 25 Joumal of Pharmaceutical Sciences, 70, 358-361] o la coacervación [Mauguet, M.C., Legrand, J., Brujes, L., Camelle, G., Larre, C., & Popineau,

Y.J. (2002) . Gliadin matrices for microencapsulation processes by simple coacervation method. Joumal of Microencapsulation, 19, 377-384]. Sin embargo, estas técnicas requieren un calentamiento de las soluciones o el

uso de agentes orgánicos al menos en una de las fases de producción, lo cual conlleva la destrucción de ingredientes sensibles encapsulados, así

como a problemas de toxicidad asociados con contenidos residuales de los agentes orgánicos [Birnbaum, D., Kosmala, J., Henthorn, D., & BrannonPeppas, L. (2000) . Controlled release of beta-estradiol from PLAGA microparticles: The effect of organic phase solvent on encapsulation and 5 release. Journal of Controlled Release, 65, 375-387]. Por tanto, nuevas tecnologías que no involucren condiciones severas (tanto de temperatura como de disolventes utilizados) y que den lugar a tamaños de partículas más reducidos son altamente deseables. En este sentido, las técnicas de electrospinning y electrospraying (electroestirado y electroesprayado por 10 alto voltaje) y de blow spinning y blow spraying (estirado y esprayado por soplado) son métodos simples y altamente versátiles para la obtención de encapsulados con morfología controlada tales como fibras y/o cápsulas en el rango micrométrico y submicrométrico mediante la acción de un campo eléctrico externo que se aplica entre dos electrodos o de un flujo a presión 15 de un fluido y al que se somete la solución polimérica. La técnica del estirado o esprayado por soplado (blow spinning/spraying) , que no requiere siquiera del uso de campos eléctricos se basa por tanto en la aplicación de un gas presurizado a alta velocidad para generar las micro-y nanoestructuras. Estos procesos no requieren del uso de temperatura. 20 Además, los biopolímeros (tales como las proteínas) pueden conformarse a partir de disoluciones acuosas, simplemente mediante el correcto ajuste de los parámetros del proceso y/o mediante la variación de las propiedades de la disolución a través de la adición de aditivos adecuados. La técnica de electrospinning ha sido ampliamente utilizada para generar nanofibras con 25 aplicaciones en diversos campos como la medicina regenerativa, catálisis o filtración [Subbiah, T., Bhat, G.S., Tock, R. w., Parameswaran, S., and Ramkumar, S.S. (2005) . Electrospinning of nanofibers. Journal of Applied Polymer Science 96, 557-569], pero también tiene un tremendo potencial en el área de tecnología de alimentos para el desarrollo de nuevos alimentos funcionales tal y como se ha demostrado recientemente [TorresGiner, S., Martinez-Abad, A., Ocio, M.J., and Lagaron, J.M. (2010) .

Stabilization of a nutraceutical omega-3 fatty acid by encapsulation in ultrathin electrosprayed zein prolamine. Journal of Food Science 75, N69N79; Lopez-Rubio, A., Sanchez, E., Sanz, Y., and Lagaron, J.M. (2009) . Encapsulation of living bifidobacteria in ultrathin PVOH electrospun fibers. 5 Biomacromolecules 10, 2823-2829]. Las técnicas de blow spinning y blow spraying (estirado por soplado y esprayado por soplado, respectivamente) , sin embargo, se han desarrollado recientemente y su aplicación en biopolímeros ha sido bastante limitada hasta el momento [Medeiros, E.S., Glenn, G.M., Klamczynski, A.P., Orts, w.J., Maltoso, L.H.C. (2009) .

Solution blow spinning: a new method to produce micro-and nanofibers from polymer Solutions. Journal of Applied Polymer Science 113, 23222330; Sinha-Ray, S., Zhang, Y., Yarin, AL, Davis, S.C., Pourdeyhimi, B. (2011) . Solution blowing of soy protein fibers. Biomacromolecules 12, 23572363].

La morfología de las estructuras obtenidas mediante estas técnicas de spinning puede modificarse ajustando los parámetros del proceso y, para un determinado material, pueden obtenerse cápsulas muy pequeñas (proceso que se conoce como "spraying" debido a la naturaleza discontinua de las estructuras obtenidas) .

En la actualidad, no existe ninguna referencia bibliográfica que describa el desarrollo de micro-o nanocápsulas de proteínas de la leche utilizando las técnicas mencionadas (electrospinning/electrospraying/blow spinning/blow 25 spraying) . El uso de proteínas de la leche para encapsular apenas se ha explorado, sobre todo los basados en el concentrado, pero tiene un gran potencial debido a las excelentes propiedades funcionales de estas proteínas y su bajo coste (ya que constituyen un subproducto durante la fabricación de productos lácteos fermentados) . En la literatura científica 30 encontramos algunos ejemplos de microencapsulados a base de estos concentrados de proteínas de la leche utilizando técnicas como el secado por atomización [Rosenberg, M., Young, S.L., Brooker, BE, and Colombo, VE (1993) . Food Structure 12, 31-41; Bylaite, E, Venskutonis, P.R., Mapdpieriene, R. (2001) . European Food Research and Technology 212, 661-670; Jimenez, M., Garcia, H.S., Beristain, C.I. (2010) . Journal of Food 5 Process Engineering 33, 434-447; Huynh, T. V., Caffin, N., Dykes, G.A., Bhandari, B. (2008) . Dr y ing Technology 26, 357-368; Jafari, S.M., Assadpoor, E, Bhandari, B., He, Y. (2008) . Food Research International 41, 172-183; Hogan, S.A., McNamee, B.F., O'Riordan, ED., O'Sullivan, M. (2001) . Jo urn al of Food Science 66, 675-680.] Y el uso de hidrogeles 10 [Gunasekaran, S., Ko, S., and Xiao, L. (2007) . Journal of Food Engineering 83, 31-40]. Existe también una patente que describe la generación de micro partículas a partir del concentrado de proteínas de la leche pero que involucra el uso de temperatura y altas presiones [WO/2008/06]. En otra patente se describe la formación de microencapsulados de liposomas y un 15 concentrado de proteínas del suero de la leche obtenido mediante un proceso de homogeneización, pasteurización y secado por atomización [WO/2009/050333 (A 1) ].

DESCRIPCION DE LA INVENCION

En la presente invención se propone el uso de productos basados en proteínas del suero de la leche y sus mezclas con otros biopolímeros para el desarrollo de micro- (por encima de la micra) , submicro- (por debajo de la micra hasta los 100 nanómetros) y nanocápsulas (entre 1 y 100

nanómetros) que sirvan de protección a sustancias de valor añadido.

Adicionalmente, y con el fin de poder resolver los problemas técnicos que se generan al fabricar las micro, submicro y nanocápsulas, en adelante cápsulas, por los métodos convencionales de fabricación de las mismas, la presente invención describe un procedimiento de obtención de dichas cápsulas sin el inconveniente técnico de hacer uso de elevadas temperaturas y presiones, disolventes orgánicos u otras condiciones relativamente agresivas que pueden condicionar la estabilidad y mediante las cuales se puedan encapsular ingredientes sensibles a condiciones medioambientales para las que la encapsulación es un procedimiento de protección de valor.

Por lo tanto un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de cápsulas basado en proteínas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas:

a) diluir el producto basado en proteínas de la leche; b) adición a la disolución de la etapa a) de: i) ingredientes funcionales a encapsular solubles o suspensionables... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de obtención de cápsulas a partir de un producto basado en proteínas del suero de la leche que comprende las siguientes etapas:

a. diluir el producto de las proteínas de la leche;

b. adición a la disolución de la etapa a) de:

i. ingredientes a encapsular solubles en agua o en disolventes polares; o

ii. una disolución del ingrediente a encapsular; y

c. electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado de la disolución resultante de la etapa

b) .

2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde el producto basado en proteínas de la leche es un concentrado de proteínas de la leche que procede de mamíferos o de soja.

3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el producto basado en proteínas de la leche es un concentrado de proteínas de la leche que procede de la leche de vaca, de oveja, de cabra o de soja.

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el producto basado en proteínas de la leche procede de un concentrado de proteínas de la leche que procede de la leche de vaca.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el disolvente de la etapa a) se selecciona entre agua o leche o disolventes polares o mezclas de los anteriores.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde

el porcentaje en peso de la proteína en la disolución es de entre un 0, 1 hasta un 99%.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el porcentaje en peso de las proteínas en la disolución es de entre el 10 yeI70%.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde los ingredientes son ingredientes funcionales que se seleccionan del grupo formado por antioxidantes, probióticos, células para regeneración ósea y de tejidos prebióticos, simbióticos, fibras, ácido oleico, ácidos grasos poliinsaturados, aceites marinos, fitoesteroles, fitoestrógenos, ingredientes funcionales de naturaleza proteica, nutracéuticos, enzimas

o proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas o cualquier combinación de los mismos.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los ingredientes funcionales se seleccionan del grupo formado por

a. p-caroteno;

b. bifidobacterias y bacterias lácticas;

c. células de interés biomédico para regeneración ósea y de tejidos;

d. ácidos grasos poliinsaturados;

e. enzimas y otras proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas;

f. péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos antihipertensivos y antimicrobianos.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde los ingredientes funcionales se seleccionan del grupo formado por:

a. bifidobacterias y bacterias lácticas;

b. células de interés biomédico para regeneración ósea y de tejidos;

c. ácidos grasos poliinsaturados;

d. enzimas y otras proteínas de valor tecnológico seleccionadas entre lactoferrina, ovotransferrina, lactoperoxidasa, lisozima, proteína de soja, inmunoglobulinas;

e. péptidos bioactivos, seleccionados entre péptidos antihipertensivos y antimicrobianos.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde se adicionan en la etapa a) otros biopolímeros seleccionados de la siguiente lista: carbohidratos, proteínas y lípidos.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde se adicionan en la etapa a) aditivos seleccionados de la siguiente lista: plastificantes, ácidos, entrecruzantes, bases, emulsionantes, antioxidantes, ayudantes del procesado o cualquier mezcla de los mismos u otros que faciliten la formación de las cápsulas o la incorporación de los ingredientes a encapsular.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde tras la etapa b) se lleva a cabo una etapa de homogenización por agitación y/o ultrasonidos.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la etapa c) de electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado

o esprayado por soplado, se realiza a una distancia entre el capilar y el

soporte de entre 0, 1 Y 200 cm. y más preferiblemente entre 2 y 50 cm.

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde en la etapa c) de electroestirado o electroesprayado o estirado por soplado o esprayado por soplado, la velocidad de deposición es de entre 0, 001 y 100 mllh, más preferiblemente entre 0, 01 y 10 ml/h.

16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde en la etapa c) el electroestirado o electroesprayado se realiza aplicando un voltaje entre 0, 1 y 1000 kV.

17. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde en la etapa c) el electroestirado o electroesprayado se realiza aplicando un voltaje entre 5 y 30 kV.

18. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 donde en la etapa c) el estirado por soplado o esprayado por soplado se realiza aplicando un flujo de gas presurizado de entre 50 y 1000 mIs.

19. El procedimiento según la reivindicación 18, donde en la etapa c) el estirado por sopladolesprayado por soplado se realiza aplicando un flujo de gas presurizado de entre 200 y 300 mIs.

20. Cápsulas obtenibles mediante el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 19.

21. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar alimentos funcionales.

22. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones farmacéuticas o biomédicas.

23. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones químicas.

24. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar composiciones nutracéuticas.

25. Uso de las cápsulas de la reivindicación 20, para elaborar envases funcionales.