Effect of the incorporation of mesoporous silica particles on the physical properties of gelatine gels

Abstract

[ES] Las partículas mesoporosas de sílice (PMS) están emergiendo como una opción prometedora de encapsulamiento inteligente de compuestos bioactivos en alimentos. En este sentido, es importante entender su efecto en las propiedades fisicoquímicas del alimento al que están siendo incorporados. En este trabajo se ha estudiado el efecto de la adición de diferentes PMS funcionalizadas con N-(3-Trimetoxisililpropil)dietilentriamina y sin funcionalizar sobre las propiedades físicas de geles de gelatina (5% p/v) a través de ensayos reológicos de gran deformación y turbidez óptica. Todas las PMS han sido caracterizadas con el objetivo de correlacionar sus características con su impacto en las propiedades del gel. Los ensayos de deformación muestran que la adición de todas las PMS (funcionalizadas y sin funcionalizar) aumentaron la rigidez de los geles (módulo de Young). Las PMS funcionalizadas presentaron, además, un notable incremento de la fuerza del gel (incremento del esfuerzo en la fractura) y una ligera disminución de la fragilidad del gel (incremento de la compresión en la fractura), a diferencia de las PMS no funcionalizadas, que no mostraron ningún efecto significativo. Finalmente, la turbidez de los geles se vio incrementada con la adición de las PMS, observándose una mayor contribución a la turbidez por parte de aquellas partículas que formaron agregados más pequeños. Palabras clave: MCM-41, UVM-7, SBA-15, gelatina, turbidez, módulo de Young, esfuerzo en la fractura, deformación en la fractura. RESUM Les partícules mesoporoses de sílice (PMS) estan emergint com a una opció prometedora d¿encapsulació intel·ligent de compostos actius en aliments. En aquest sentit, és important entendre el seu efecte sobre les propietats fisicoquímiques de l¿aliment al qual són incorporades. En aquest treball s'ha estudiat l'efecte de l'addició de diferents partícules mesoporoses de sílice (PMS) funcionalitzades i sense funcionalitzar amb N-(3-Trimetoxisililpropil)dietilentriamina sobre les propietats físiques de gels de gelatina (5% p/v) per mitjà d'assajos reològics de gran deformació i terbolesa òptica. Totes les PMS van ser caracteritzades amb l'objectiu de correlacionar les seus característiques amb el seu impacte en les propietats del gel al qual s'addicionen. Els assajos de deformació mostren que l'addició de totes les PMS (funcionalitzades i sense funcionalitzar) augmenten la rigidesa dels gels (mòdul de Young). Les PMS funcionalitzades presentaren un notable increment en la forà del gel (esforç en la fractura), i una lleugera disminució en la fragilitat del gel (increment de la compressió en la fractura), a diferència de les PMS no funcionalitzades, que no van mostrar cap efecte significatiu. Finalment, la terbolesa dels gels va incrementar a causa de l'addició de les PMS, tenint una major contribució a la terbolesa aquelles partícules que formen agregats de menor tamany.

[EN] Mesoporous silica particles (MSP) appear to be a promising option as smart carriers of bioactive compounds in food. In this sense, it is important to understand the effect of the MSP on the physicochemical properties of the food in which they are added. In this work the effect of the addition of different MSP with and without functionalisation with N-(3-Trimethoxysilylpropyl) diethylenetriamine on the physical properties of gelatine gels (5% w/v) was studied by means of large deformations rheological essays and optical turbidity. All the MSP were characterised with the objective of correlate the particle features with its impact on the corresponding gel properties. Large deformation tests showed that the addition of MSP (both with and without the functionalisation) increased the stiffness (Young's modulus) of the gelatine gels. Furthermore, functionalised MSP showed a remarkable increase in the strength of the gels (increment of fracture stress) and a slight reduction of the brittleness of the gels (increment of fracture strain), in contrast with non-functionalised MSP which showed no effect on these two properties. Turbidity of the gels was also affected by the addition of all the MSP, presenting the particles that formed the smaller aggregates a higher contribution to turbidity.

[CA] Les partícules mesoporoses de sílice (PMS) estan emergint com a una opció prometedora d¿encapsulació intel·ligent de compostos actius en aliments. En aquest sentit, és important entendre el seu efecte sobre les propietats fisicoquímiques de l¿aliment al qual són incorporades. En aquest treball s'ha estudiat l'efecte de l'addició de diferents partícules mesoporoses de sílice (PMS) funcionalitzades i sense funcionalitzar amb N-(3-Trimetoxisililpropil)dietilentriamina sobre les propietats físiques de gels de gelatina (5% p/v) per mitjà d'assajos reològics de gran deformació i terbolesa òptica. Totes les PMS van ser caracteritzades amb l'objectiu de correlacionar les seus característiques amb el seu impacte en les propietats del gel al qual s'addicionen. Els assajos de deformació mostren que l'addició de totes les PMS (funcionalitzades i sense funcionalitzar) augmenten la rigidesa dels gels (mòdul de Young). Les PMS funcionalitzades presentaren un notable increment en la forà del gel (esforç en la fractura), i una lleugera disminució en la fragilitat del gel (increment de la compressió en la fractura), a diferència de les PMS no funcionalitzades, que no van mostrar cap efecte significatiu. Finalment, la terbolesa dels gels va incrementar a causa de l'addició de les PMS, tenint una major contribució a la terbolesa aquelles partícules que formen agregats de menor tamany.