EMULSIONES MÚ EMULSIONES MÚLTIPLES: COMPUESTOS BIOACTIVOS Y  DESARROLLO DE ALIMENTOS FUNCIONALES Dr. F. Jimé Dr. F. Jiménez Colmenero              Dpto. de Productos. Lab . de Carne y Productos Cá árnicos. Dpto. de Productos. Lab. de Carne y Productos C INSTITUTO  DE CIENCIA Y TECNOLOGÍ INSTITUTO  DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS Y NUTRICIÓ A DE ALIMENTOS Y NUTRICIÓN  (Antes INSTITUTO DEL  FRIO). Consejo Superior de Investigaciones Cientí Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) E‐mail: [email protected] mail: [email protected] 7‐9 de noviembre de 2012

Primera función Nutrición: aportar nutrientes

Alimento

Segunda función Proporcionar satisfacción.

ALIMENTOS FUNCIONALES

Tercera función Beneficios para la salud

NUTRICIÓ NUTRICIÓN OPTIMA NUTRICIÓ NUTRICIÓN ADECUADA

Proporcionar suficiencia nutricional bá básica Reconocimiento del papel: - DietaDieta-salud F. Jimé Jiménez Colmenero

- Algunos compuestos

Recomendaciones dieté dietéticas encaminadas a optimizar funciones fisioló fisiológicas: - maximizar su contribució contribución al bienestar y la salud. - minimizar el enfermedades .

riesgo

de

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Alimentos funcionales en Japón  Japó Japón

dispone de una legislació legislación especí específica desde 1991 que permite la comercializació comercialización y el etiquetado de los que denominan "Alimentos para Uso Especí Específico en la Salud", (Foods for Specified Health Use, FOSHU).

 Los

alimentos que se incluyan dentro de la categorí categoría de FOSHU deben ser autorizados por el Ministro de Salud, tras la presentació presentación de pruebas exhaustivas con fundamento cientí científico, que apoyen la alegació alegación relativa a las propiedades de dichos alimentos, cuando son consumidos como parte de una dieta ordinaria

F. Jiménez Colmenero

ALIMENTOS FUNCIONALES

Un alimento puede ser considerado  funcional si, má funcional si, más allá s allá de su valor  nutricional habitual, ha demostrado  satisfactoriamente tener un efecto  beneficioso sobre una o má beneficioso sobre una o más  funciones especí funciones específicas en el  organismo en una forma que resulta  apropiado para mejorar el estado de  salud y bienestar y/o para la  reducció reducción de riesgo de enfermedad. Acció Acción Concertada de la Comisió Comisión Europea sobre la Ciencia de los Alimentos Funcionales en Europa (Functional Food Science EuropeEurope-FUFOSE) (1999).

Ser un alimento (natural o transformado); quedan excluidos: cá cápsulas o píldoras Su efecto se ejerce consumido en cantidades habituales y como un componente má más de la dieta. dieta. Demostració Demostración del efecto funcional. funcional. Beneficios: Mejora la funció función. Reduce el riesgo.

F. Jiménez Colmenero

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ALIMENTO FUNCIONAL.

Efecto funcional

Arihara, 2004

AGENTES FUNCIONALES                 con actividad sobre funciones del  organismo. Macronutrientes      Micronutrientes.                               Micronutrientes.                               No nutrientes

F. Jiménez Colmenero

• • • • • •

Ácido α-linolé linolénico Ácido docohexaenoico (DHA) Ácido eicosapetaenoico (EPA) Ácido linoleico. linoleico. Ácido oleico. AGMI o AGPI

Declaraciones nutricionales

Declaraciones de propiedades saludables

•

• •

Vitaminas (hidrosolubles: biotina, biotina, folatos, folatos, niacina, niacina, riboflavina, tiamina, B12, B6, C, etc.; liposolubles: A, D, E, K Minerales: Fe, Mg, Mg, Se, Zn, Zn, Ca, Ca, Cu, Cr, Cr, etc. Polifenoles: Polifenoles: hidroxitirosol

Artí Artículo 13 F. Jiménez Colmenero

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ESTRATEGIAS PARA OPTIMIZAR LA PRESENCIA DE COMPUESTOS BIOACTIVOS EN LOS ALIMENTOS

A nivel de producción: genéticas y nutricionales

A nivel de transformación: procesos de reformulación y procesado

A nivel de conservación y consumo

F. Jiménez Colmenero

ESTRATEGIAS TECNOLÓ TECNOLÓGICAS: REFORMULACIÓ REFORMULACIÓN Ofrecen las mayores posibilidades de producir cambios de composición de los alimentos

- Elecció Elección de materias primas especí específicas

Cambio de composició composición Sensoriales Nutricionales Seguridad Tecnoló Tecnológicos Estabilidad Min. procesado Cal. constante Conveniencia Legales Costo F. Jiménez Colmenero

- Otros ingredientes Adicionados por razones: Econó Económicas, sensoriales, tecnoló tecnológicas,nutricionales, gicas,nutricionales, seguridad, funcionales. funcionales.

Compuestos bioactivos

EMULSIONES MÚLTIPLES

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EMULSIONES SIMPLES Es una dispersión coloidal de dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales se encuentra disperso en forma de pequeñas gotas en el interior del otro. La superficie de las gotas está recubierta por una interfase de un agente emulsionante. O/W

W/O Requisitos para formar una emulsió emulsión estable:

Dos lílíquidos inmiscibles OOil

Agentes surfactantes

W Water

Agitació Agitación

Oil

Fase continua

Fase dispersa

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EMULSIONES MÚLTIPLES O EMULSIONES DOBLES Sistemas caracterizados por la coexistencia de emulsiones de aceite-enagua (O/W) y de aguaen-aceite (W/O), en las que los glóbulos de la fase dispersa contienen dentro de ellos gotas más pequeñas igualmente dispersas.

Emulsión W1/O (Primaria) Emulsión O/W2 Interfase W1-O Interfase O-W2

W1 O

W2

W1/O/W2

Las emulsiones múltiples pueden ser de dos tipos: Agua/Aceite/Agua W1/O/W2 Aceite/Agua/Aceite O1/W/O2

W1

O

W2

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EMULSIONES MÚ MÚLTIPLES

EMULSIONES MÚ MÚLTIPLES Y ALIMENTOS

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POSIBILIDADES DE LOCALIZACIÓN DE COMPUESTOS BIOACTIVOS W1/O/W2

Fase acuosa externa (W2) Fase acuosa interna (W1)

Compuestos solubles en agua: minerales, vitaminas, etc.

Compuestos solubles en agua: minerales, vitaminas, etc.

Fase lipidica (O) Material lipí lipídico y compuestos liposolubles: carotenoides, carotenoides, vitaminas, etc. F. Jiménez Colmenero

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APLICACIONES DE LA EMULSIONES MÚ MÚLTIPLES EN ALIMENTOS Formació Formación y caracterizació caracterización, realizadas a travé través del aná análisis de su estructura y propiedades en funció función de distintas variables asociadas a la composició composición y sistema de preparació preparación.

Tamañ Tamaño y distribució distribución de partí partícula Potencial zeta Turbidez Estabilidad de la emulsió emulsión. Eficiencia de la encapsulació encapsulación. Oxidació Oxidación Digestibilidad (in (in vitro) vitro).

a c b

d

Estudios simulando condiciones para aplicaciones no alimentarias Producto intermedio (ingrediente alimentario) dentro de las estrategias estrategias tecnoló tecnológicas

habitualmente empleadas en la optimizació optimización de la presencia de compuestos bioactivos en alimentos

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FORMULACIÓN Y PREPARACIÓN DE LAS EMULSIONES MÚLTIPLES

FASE ACUOSA INTERNA (W1) FASE LIPÍ LIPÍDICA (ACEITE) SURFACTANTES  FASE ACUOSA EXTERNA (W2) MÉTODO DE PREPARACIÓ PREPARACIÓN

Elecció Elección de componentes y condiciones de formació formación: Propiedades del sistema: reoló reológicas, gicas, ópticas, estabilidad, eficiencia de la encapsulació encapsulación. Implicaciones en la salud

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FASE ACUOSA INTERNA (W1)

DOTAR DE ESTABILIDAD AL SISTEMA Y CONDICIONAR LA EFICIENCIA DE LA LA

ENCAPSULACIÓ ENCAPSULACIÓN MEDIANTE LA PRESENCIA DE DISTINTOS COMPUESTOS (regulació (regulación de la presió presión osmó osmótica, coadyuvantes a nivel de interfase, gelificantes, gelificantes, incremento de la viscosidad, quelantes para regular la velocidad de liberació liberación de minerales...),

INCORPORAR COMPUESTOS BIOACTIVOS (condiciones ambientales adecuadas). adecuadas).

FASE LIPIDICA (O) EL TIPO DE FASE LIPÍ LIPÍDICA CONDICIONA LA FORMACIÓ FORMACIÓN DE LA EMULSIÓ EMULSIÓN PRIMARIA ASÍ ASÍ COMO LAS PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES MÚ MÚLTIPLES: ESTABILIDAD Y EFICIENCIA DE LA ENCAPSULACIÓ ENCAPSULACIÓN - La composició composición del aceite condiciona su viscosidad y grado de solubilidad en agua, así así como la velocidad de difusió difusión del material localizado en la fase acuosa interna. interna. - Se han ensayado distintos procesos para modificar la naturaleza de los aceites ASPECTOS NUTRICIONALES E IMPLICACIONES EN LA SALUD (AGS, AGMI, AGP AGP nn-3, CLA, …). Aceites empleados oliva, oliva, chia, chia, girasol, maí maíz, etc. F. Jiménez Colmenero

SURFACTANTE LIPOFÍLICO TIPO Y CONCENTRACIÓ CONCENTRACIÓN DEL SURFACTANTE LIPOFÍ LIPOFÍLICO CONDICIONA LAS CARACTERÍ CARACTERÍSTICAS DE LA EMULSIÓ EMULSIÓN PRIMARIA Y DE LA MÚ MÚLTIPLE

Grado alimentario.

Poliglicerol poliricinoleato (PGPR, E 476). HLB 4 Lecitina con reducido contenido en fosfatidilcolina. fosfatidilcolina FASES DE LA EMULSIÓN PRIMARIA (W1/O) Proporció Proporción entre fase acuosa (dispersa) y lipí lipídica (continua): 2020-40

FASE ACUOSA EXTERNA (W2) CONTIENE EL EMULSIONANTE HIDROFÍ HIDROFÍLICO (p.e (p.e proteí proteínas de suero, suero, caseinato sódico, dico, etc.; hidrocoloides) hidrocoloides) asociados a AGENTES ESTABILIZADORES (polisacá (polisacáridos).

FASES DE LA EMULSIÓN: W1/O Y W2 La proporción de fase dispersa (W1/O) en relación con la fase continua (W2) varía en amplios rangos: 20-40/80-60

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Preparación de las emulsiones múltiples Fase lipídica (O) + Emulsificador lipofílico Fase acuosa (W1)

Emulsión W1/O Homogenización

Fase acuosa W2 Emulsificador hidrofí hidrofílico

• Dos líquidos inmiscibles • Agentes surfactantes • Agitación

Homogenización W1/O/W2

Fase acuosa W2 F. Jiménez Colmenero

APLICACIONES EN EL DESARROLLO DE ALIMENTOS FUNCIONALES

Mejorar el contenido lipídico (cuantitativa y cualitativamente)

Encapsulación de compuestos bioactivos Reducción de sodio

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MEJORA DEL CONTENIDO LIPÍ LIPÍDICO: REDUCCIÓ REDUCCIÓN DE GRASA (CALORIAS)

Efecto dilució dilución, W1/O/W2 como ingrediente en elaboració elaboración de alimentos (derivados lá lácteos). Efecto dilució dilución por formació formación “on line” line” (productos cá cárnicos). Tipo de aceite empleado en su formació formación (no(nodigestibles).

Emulsión W1/O (Primaria) Emulsión O/W2 Interfase W1-O Interfase O-W2

W1 O

W2

W1/O/W2

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MEJORA DEL CONTENIDO LIPÍ LIPÍDICO: PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS Elecció Elección de la fase lipí lipídica dirigida a la reducció reducción de la proporció proporción de AGS, incremento de la presencia de AGMI, AGPI (n3 de cadena larga) (n o CLA, ademá á s a mejorar la relació ó n AGPI n6/n3 y AGPI/AGS, y todo adem relaci n 6/n ello disminuyendo el contenido caló ó rico y el colesterol. cal Fases lipí lipídicas en emulsiones mú múltiples: aceites de oliva y chia (Salvia hispanica L.)

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ENCAPSULACIÓ ENCAPSULACIÓN DE COMPUESTOS BIOACTIVOS a) Protecció Protección del ingrediente de la interacció interacción con otros componentes del alimento, de la acció acción de distintas condiciones de procesado o conservació conservación, y/o de la actividad de enzimas en el tracto gastrointestinal. b) Liberació Liberación controlada de los compuestos bioactivos en respuesta a condiciones especí específicas c) Mejora de las propiedades sensoriales a travé través de su influencia sobre la palatabilidad del alimento.

Minerales: Ca, Fe, Mg, Carotenoides Vitaminas: hidrosolubles W/O/W (C, B1, B12, etc.); liposolubles O/W/O (A, D, E, etc.) Resveratrol Microorganismos: Lactobacillus acidophilus, L. rhamnosus Lactoferrina Aminoácidos Lípidos (O/W/O) F. Jiménez Colmenero

REDUCCIÓN DE SODIO Se puede modular la percepció percepción del gusto (por ejemplo, ácido, salado, o amargo) controlando la extensió extensión en que la fase acuosa es capaz de interaccionar con las papilas gustativas. Localizando la sal solo en la fase acuosa externa (W2)

Na Emulsión W1/O (Primaria) Emulsión O/W2 Na

Productos en los que la percepció percepción del contenido en sal es mayor que el que está está realmente presente.

Interfase W1-O Interfase O-W2

W1 O

W2

Na

W1/O/W2

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CONSIDERACIONES FINALES (I)

Las emulsiones mú múltiples constituyen una herramienta a considerar en el diseñ diseño y desarrollo de alimentos funcionales, especialmente cuando se requiere de mecanismos de protecció protección de ingredientes.

La mayor parte de las investigaciones realizadas se han centrado en estudios sobre el diseñ diseño, formació formación, estructura y propiedades de la propia emulsió emulsión en funció función de distintas variables para obtener alta estabilidad y eficiencia de encapsulació aplicación encapsulación, sin proceder a estudiar su potential aplicació a alimentos. alimentos.

La composició composición y propiedades de la emulsiones múltiples que han de ser

compatibles con la naturaleza del alimento en el que se integra (textura, apariencia, estabilidad, etc.), etc.), deben ser consideradas a dos niveles: niveles: como ingrediente alimentario y como parte integrante de la matriz del alimento. alimento. Ambos aspectos necesitan ser revisados en el marco de su aplicació aplicación en alimentos. alimentos.

F. Jiménez Colmenero

CONSIDERACIONES FINALES (II)

Sus condiciones de preparació preparación han de poder ser integradas en los sistemas de producció producción de manera sencilla.

Han de ser estables frente a los tratamientos habitualmente empleados empleados

en los alimentos tanto a nivel de producció producción, como de conservació conservación, distribució distribución y consumo: congelació congelación, calentamiento, deshidratació deshidratación, etc.

Ser econó económicos. Excepto en algú algún producto lá lácteo, no se han llevado a cabo estudios dirigidos a evaluar las posibilidades reales de esta estrategia en alimentos, abordando aspectos relacionados con su viabilidad tecnoló tecnológica y sensorial. Esto supone que existe un amplio campo para el estudio estudio y aplicació aplicación de esta estrategia en el desarrollo alimentos má más saludables. saludables F. Jiménez Colmenero

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MUCHAS GRACIAS

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