Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-2
Franklin Muã±Uico Mamani; Kelly Alessandra Del Carpio Zela; Louise Emy Kurozawa -; Harry Ricardo Yucra Condori; Grethel Teresa Choque Delgado; Julio Cesar Rodriguez Diaz
Objetivo
Estudiar el proceso de microencapsulación de una emulsión preparada a base de un aceite rico en ácidos grasos poliinsaturados (Sacha Inchi) e hidrolizado proteico de Cushuro (Nostoc Spahericum) para el aprovechamiento de las características antioxidantes del hidrolizado para la estabilización oxidativa del aceite.
Resumen:
La presente investigación tiene como objetivo el estudio de la microencapsulación de una emulsión a base de Aceite de Sacha Inchi (Plukenetia volubilis L) e Hidrolizado Proteico de Cushuro (Nostoc Sphaericum). Inicialmente se realizará una caracterización físico- química, proximal del Cushuro y del Aceite de Sacha Inchi (ASI). En la primera etapa se realizará un pequeño estudio para la obtención del Hidrolizado Proteico de Cushuro (HPC), utilizando la enzima comercial PROTAMEXTM visando la máxima respuesta en capacidad antioxidante y funcionalidad tecnológica para la formación de emulsiones, para lo cual se utilizará un diseño factorial - central rotacional de 2^3 completo cuyas variables serán la Temperatura (T), la relación Enzima/Sustrato (E/S) y el factor de dilución Agua:Cushuro (A:C) y las respuestas serán la Recuperación de Proteína (RP), el Grado de Hidrolisis (GH), la Capacidad Antioxidante in vitro medida por los métodos ORAC (Oxigen Radical Absorbance Capacity) y FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) y finalmente la distribución de tamaño de péptido. Serán determinadas las condiciones optimizadas de proceso haciendo uso de la metodología de Superficie de Respuesta. En la Segunda etapa se estudiara la influencia que ejerce la concentración de HPC (obtenido en condiciones óptimas), la concentración de Aceite de Sacha Inchi (ASI) y las condiciones de homogenización (velocidad y tiempo) sobre la Estabilidad de Emulsión (EE), Eficiencia de Microencapsulación (EM) y Estabilidad Oxidativa (EO) de la partícula obtenida por el método de secado por atomización. Además será verificada la influencia de las variables mencionadas sobre la Capacidad Antioxidante in vitro medida a través de los métodos mencionados previamente. Para esta etapa se hará uso de un diseño experimental de mezclas. Finalmente se realizará la caracterización de las microcápsulas obtenidas en condiciones optimizadas en cuanto a sus características físico-químicas, perfil de ácidos grasos, contenido proteico, perfil de aminoácidos y morfología. Como resultado final se pretende verificar que el HPC, bajo ciertas condiciones de hidrólisis específicas, posee propiedades estructurantes suficientes para la formación de una emulsión estable que permitiría la microencapsulación del ASI por el método de secado por atomización y que la capacidad antioxidante de sus fracciones proteicas, generadas durante el proceso de hidrólisis enzimática, podrían ser usadas para la conservación y estabilidad oxidativa de un aceite rico en ácidos grasos poliinsaturados, como lo es el ASI, haciendo uso de tecnologías limpias, libre de aditivos químicos y amigables con el medio ambiente.
Palabras clave
Microencapsulación, hidrólisis enzimática, sustancia bioactiva, emulsión, capacidad antioxidante, estabilidad oxidativa, UNSA, Arequipa.
Problema central
El cushuro, también conocido como nostoc ó murmunta, crece naturalmente en ríos y bofedales altoandinos (encima de 3000 m.s.n.m.) y su consumo actualmente es incipiente, a pesar de que en los últimos años varias investigaciones a nivel nacional han puesto en evidencia sus bondades nutricionales. Las investigaciones hasta la fecha se han centrado en mejorar sus formas de producción y extracción (Rubio, 2018), en su inclusión como ingrediente para productos alimenticios como galletas, pan, mermeladas y algunas preparaciones culinarias con fines de elevar el valor nutricional y aceptabilidad sensorial (Nakahodo et al., 2017; Palacin, 2017; Leiva y Sulluchuco, 2018; Adriano, 2019; Defilippi et al., 2019) y finalmente en sus características funcionales y antioxidantes (Chávez, 2014; Alvarado, 2017; Vílchez, 2017; Sánchez, 2018), sin embargo a la fecha no existen investigaciones acerca de la potencial aplicación de tecnologías como la hidrólisis enzimática y la microencapsulación por spray drying relacionadas a esta cianobacteria. Tampoco ha sido abordada la posibilidad de usar el cushuro y su hidrolizado proteico como un agente formador de emulsiones, agente encapsulante y como un antioxidante natural que permita prevenir la oxidación de aceites ricos en ácidos grasos poliinsaturados (ricos en ácidos grasos omega), como es el caso del aceite de Sacha Inchi, el cual ha sido clasificado como uno de los aceites con mayor contenido de ácidos grasos omega que existe en la actualidad y cuya misma característica lo hace susceptible a deterioro. Es necesario entonces realizar estudios para caracterizar estas materias primas, para explorar y definir los diferentes parámetros de proceso, tanto en el proceso de hidrólisis como en la formación de la emulsión y posterior secado, y finalmente estudiar como las variables de proceso y las materias primas interactúan entre sí sobre las características y la estabilidad de la partícula microencapsulada.
Hipótesis planteada
La utilización de un hidrolizado enzimático a base de proteína de Cushuro como material de pared y encapsulante y el uso del proceso de microencapsulación por spray drying permitirá mejorar las características de emulsión además de prevenir la oxidación del aceite de Sacha Inchi.
Resultados esperados
- 01 artículos publicados en revista indizada en WOS ó SCOPUS con autoría del Investigador Principal y Co-investigadores
- 01 artículos publicados en revista indizada en WOS ó SCOPUS de investigadores de pregrado con co-autoría del Investigador Principal y Co-investigador Externo
- 02 alumnas egresadas, graduadas y tituladas bajo la modalidad Tesis Formato Artículo.
- 02 ponencias en eventos internacional y nacional para la divulgación de los resultados parciales y/o finales.
Además en lo técnico se entregara.
Un estidio de microencapsulación de una emulsión a base de un aceite rico en ácidos grasos poliinsaturados (Sacha Inchi) e hidrolizado proteico de Cushuro (Nostoc Spahericum) para el aprovechamiento de las características antioxidantes del hidrolizado para la estabilización oxidativa del aceite.
Impactos esperados
Impacto Técnico: Los resultados de este proyecto permitirán ampliar el espectro de aplicaciones en este campo de estudio utilizando productos oriundos del Perú que en la actualidad son poco aprovechados por la falta de información y la falta de transferencia tecnológica. Tanto la hidrólisis enzimática como la microencapsulación de sustancias bioactivas por spray drying son metodologías que han sido ampliamente estudiadas en los últimos 10 años, sin embargo muy pocas han podido ser aplicadas en los productos objeto de este proyecto. El proyecto pretende brindar una alternativa de solución al problema de oxidación y/o ranceamiento de aceites ricos en ácidos grasos poliinsaturados con la utilizacíón de un producto completamente libre de aditivos y que además aporte una importante cantidad de proteína de alto valor biológico.
Impacto Económico - Social: La aplicación de estas nuevas tecnologías permitirá brindar una alternativa económicamente viable para el agregado de valor a estos productos muchas veces relegados al autoconsumo o distribución en pequeñas ferias regionales. Esta alternativa podría incentivar la creación de nuevos centros de producción y cadenas de valor que permitan brindar mejores opciones de desarrollo a los pobladores y agricultores ubicados principalmente en zonas altoandinas.
INTERCAMBIO Y TRANSFERENCIA TECNOLÓGICA El proyecto será co-autorado con una profesional adscrita a la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) de Brasil, y parte de los ensayos y capacitaciones serán realizados en sus instalaciones lo cual promoverá el intercambio de experiencias y la transferencia tecnológica entre ambas universidades. Cabe destacar que recientemente la UNSA está en proceso de suscripción de un Convenio Marco de Cooperación con esta universidad cuya facultad de Ingeniería de Alimentos figura en el Top 10 de las mejores Faculdades en Ciencia y Tecnología de Alimentos a nivel global (http://www.shanghairanking.com/Shanghairanking-Subject-Rankings/food-science-technology.html).