Procesan sistema nanoestructurado para conservación de alimentos y suplementos alimenticios en la FES Cuautitlán

* Un ejemplo, su utilización en los jugos de frutas que requieren de suplementos vitamínicos que son muy sensibles a la temperatura

En el laboratorio 16 de la UIM se realizó la creación de las nanocápsulas, la extracción de jugos, su almacenamiento y monitoreo de cambios fisicoquímicos, informa el investigador Ricardo Moisés González Reza. Foto: FESC

Redacción | lunes 28 de septiembre de 2015

Mantener una vida más saludable gracias a alimentos benéficos es la panacea de una sociedad rodeada de productos nocivos y malos hábitos alimenticios. Existen una gran cantidad de investigadores, que preocupados por los atributos de ciertos comestibles y las necesidades actuales de la población, mercado e industria, persisten en mejorar lo que consumimos. En éste rubro se encuentra la investigación que la doctora María de la Luz Zambrano y el ingeniero Ricardo Moisés González Reza desarrollan en la FES Cuautitlán.

El proyecto nació algunos años atrás, cuando el ingeniero González trabajaba en su tesis de licenciatura sobre la optimización de un proceso de pasteurización; la doctora Zambrano, por su parte, aplicaba el sistema de nanocápsulas en frutas frescas.

Convencidos de que un trabajo conjunto resultaría por demás relevante (aprovechando el concepto de nanoencapsulado en la degradación térmica de algunos productos alimenticios), decidieron comenzar con las evaluaciones luego de percatarse que los jugos de frutas requieren de suplementos vitamínicos que son muy sensibles a la temperatura.

El sistema nanoestructurado: la raíz de la protección

En el desarrollo de su investigación, primero fue necesario evaluar la resistencia térmica del sistema nanoestructurado —las nanocápsulas— previo a la aplicación. En palabras de los investigadores, éste se obtuvo por un proceso de emulsificación-difusión (por ser el que mayor grado de encapsulación presenta), preparado a partir de disolventes orgánicos con dos características atribuibles: polares o no, parcialmente solubles en agua o no.

Estas nanocápsulas se componen por un polímero cuya función es crear una protección de ingredientes funcionales, agregados en su núcleo, mediante una membrana; finalmente comienza la nulidad de la degradación térmica: “Funciona como un vaso con agua: si ésta estuviera sola sería sencillo movilizarla y hacerle cualquier cambio, pero si se pone dentro de un vaso sería más difícil hacerlo; en esto consiste el sistema, crear resistencia”, ilustró el ingeniero González.

Una vez formados los sistemas nanoencapsulados se logró un 70% de encapsulación de betacaroteno, el cual presenta actividad antioxidante que ayuda a proteger a las células del daño ocasionado por la radiación solar. “Se eligió el betacaroteno para nanoestructurarlo puesto que es una buena forma de seguir una cinética de degradación que pudo realizarse fácilmente con los equipos y laboratorios con los que cuenta la facultad”, aseguró la doctora Zambrano.

Antes de la aplicación directa en los jugos de frutas, fue necesario llevar a cabo una simulación; para ello, los investigadores involucrados formularon un modelo alimenticio que estuviera constituido de agua y carboximetilcelulosa (CMC) para así poder averiguar cómo es que reaccionaba el sistema de nanocápsulas, integrado en una concentración de 200 microgramos por mililitro.

La prueba resultó satisfactoria: esta dispersión preparada, que sirvió como base inicial, fue sometida a tratamiento térmico y se demostró que el sistema nanoestracturado evita la degradación térmica. El proceso anterior consistió en la toma de muestras durante tiempos determinados, desde el calentamiento hasta el enfriamiento de dicha solución; lapso por el cual atraviesa un proceso de pasteurización.

Las muestras tomadas se evaluaron con un espectrómetro; así se supo qué tanto betacaroteno residual quedaba después de pasar por todo el proceso de calor al que fue expuesto la solución; y mediante una curva patrón se obtuvieron los resultados finalmente esperados. Exitoso este simulacro, los investigadores decidieron aplicar su sistema de nanocápsulas en jugos de frutas.

Justamente, su aplicación en un alimento real fue el esperado y el mismo que en la sustancia modelo: se tuvo un efecto protector térmico. “La degradación —de calor— más alta encontrada fue de 30 %, en contraste con la del alimento no encapsulado, que es de 50 % o más”, detalló la doctora Zambrano. Los jugos a los cuales se les adicionaron las nanocápsulas fueron de fresa, mango o sandía.

Incluso, los resultados (que marcan un notabilísimo aporte a la ciencia y a la industria) van más allá, pues la doctora Zambrano y el ingeniero González analizan si durante el tiempo de almacenamiento el sistema nanoestructurado continúa con su efecto protector. Hasta ahora las observaciones son positivas.

Cabe mencionar que en el proceso experimental se contó con la invaluable participación del doctor David Quintanar Guerrero, experto en nanotectología y quien asesoró en esta materia a la investigación en cuestión; y el ingeniero José Jaime Flores Minutti, responsable del equipo de superficie raspada, donde se hizo el procesamiento térmico de los alimentos adicionados con las nanocápsulas.

La doctora María de la Luz Zambrano indica que el proyecto nació hace algunos años, cuando el ingeniero González trabajaba en su tesis sobre la optimización de un proceso de pasteurización y ella por su parte, aplicaba el sistema de nanocápsulas en frutas frescas. Foto: FESC

El futuro de las nanocápsulas

Como toda investigación nacida de la Universidad, el sistema nanoestructurado tiende hacia un fin de mejoramiento social, en su caso en materia de salud y costos. Por una parte, al reducir la pérdida de calor en el proceso y almacén, las bebidas adicionadas con nanocápsulas mantienen sus activos: “Al ser protegidos térmicamente se reducen costos, además de otro tipo de características funcionales de los sistemas”, asegura el ingeniero González al respecto de los alcances del sistema.

Por ejemplo, uno de los beneficios de este sistema está en la conservación de los antioxidantes, (encontrados de manera natural en el betacaroteno), sustancias que protegen a las células del efecto producido por los radicales libres y que reducen el riesgo de padecimientos como el cáncer, la diabetes y el envejecimiento prematuro; de manera que la calidad especificada en una etiqueta pueda conservarse hasta el momento de la fecha de caducidad.

La doctora Zambrano destaca que se trata de un importante aporte, pues “va a lograr mantener el activo, nutraceútico o ingrediente funcional en el alimento o bebida, principalmente”. En la actualidad, la población en general está muy necesitada de bebidas enriquecidas con vitaminas debido a los beneficios arriba mencionados, lo cual ahora es posible con aportaciones científicas de este tipo.
Un logro más: la adquisición de la patente

Es tal la relevancia de esta investigación que se hizo acreedora de una patente por parte del Programa de Fomento al Patentamiento y la Innovación (Profopi). De hecho, en el año 2012 se estimó que el mercado de recubrimientos tenía un valor aproximado de casi 6000 mil millones de dólares, por lo que este sistema protector de la degradación térmica demuestra su importancia y alcance verdadero.
Por el momento, el sistema nanoestructurado en bebidas de frutas es un auténtico logro obtenido por los investigadores de la FES Cuautitlán, quienes continúan con su trabajo en aras de ampliar su aplicación en algunos otros alimentos funcionales. Queda el probarlo en la industria para que en un tiempo determinado su investigación se halle en cada una de los jugos de frutas que consumimos a diario; todo sea por el bien de la sociedad a la que se dedican.