Encapsulation of a grape vine extract in ι-carrageenan and gelatin matrices: influence of intermolecular interactions on release properties

Abstract

[EN] The aim of this study was to understand the intermolecular interactions between ι- carrageenan and gelatin, two food additives with gelling capacity, as well as their interaction with a grape vine extract, as a polyphenol-rich model bioactive extract with antioxidant properties, to optimize formulation and design of encapsulation structures with controlled release properties. The study of different ratios of gelatin:ι-carrageenan by pH, conductivity and surface tension measurements revealed that the mixture with higher relative amount of protein (85:15 w/w) resulted in greater intermolecular interactions. This was corroborated by turbidity measurements, methylene blue analysis and by a study of water uptake capacity of freezedried samples in which this specific sample had lower water sorption than the others, ascribed to the intermolecular interactions between the biopolymers which reduced the amount of functional groups available for potential interaction with water. Furthermore, the release studies confirmed that this sample was also the one showing the lower extract release. Finally, the release of the grape vine extract encapsulated in matrices formed from this gelatin:ι- carrageenan ratio (85:15 w/w) in the presence of salts that favored the intermolecular interactions, was studied in an acidic and basic environment that simulated the pH in the stomach and intestine respectively. The results showed a lower release at acidic pH, thus suggesting the potential of the developed structures for targeted release at the intestinal level.

[ES] El objetivo de este estudio fue entender las interacciones intermoleculares entre ι- carragenato y gelatina, dos aditivos alimentarios con capacidad gelificante, así como su interacción con un extracto de mosto, como extracto bioactivo modelo rico en polifenoles con propiedades antioxidantes, para optimizar la formulación y el diseño de estructuras de encapsulación con propiedades de liberación controlada. El estudio de distintas proporciones de gelatina:ι-carragenato mediante medidas de pH, conductividad y tensión superficial reveló que la mezcla con mayor cantidad relativa de proteína (85:15 w/w) daba lugar a mayores interacciones intermoleculares. Esto se pudo corroborar mediante medidas de turbidez, un análisis de azul de metileno, así como mediante un estudio de sorción de agua de las muestras liofilizadas en el que dicha muestra presentaba menor sorción que el resto, ya que las interacciones intermoleculares entre los biopolímeros reducían la cantidad de grupos funcionales disponibles para interaccionar con el agua. Así mismo, en el estudio de liberación del extracto se pudo comprobar que esta muestra liberó menor porcentaje de compuesto. Finalmente, se estudió la liberación del extracto de mosto encapsulado en matrices con dicha proporción (85:15 w/w) preparadas en presencia de sales que favorecieron las interacciones intermoleculares, así como la liberación en un medio ácido y básico que simulaban el pH estomacal e intestinal respectivamente. Los resultados mostraron una menor liberación a pH ácido, lo que los convierte en sistemas de interés para la liberación controlada a nivel intestinal.