Desenvolvimento de nanocápsulas à base de quitosana e gelatina para o carreamento de licopeno

Abstract

Os alimentos funcionais possuem propriedades benéficas à saúde além de seus benefícios nutricionais. Dentre eles, o licopeno age como composto bioativo importante. O licopeno é um carotenoide com propriedades antioxidantes, antimicrobianas, antitumorais e anti-inflamatórias relacionado com a prevenção de doenças cardiovasculares e tumores. No entanto, esses compostos são instáveis e degradados facilmente quando expostos à luz, aquecimento/resfriamento, oxigênio e enzimas. Nesse sentido, é importante encontrar novos sistemas carreadores que preservem as propriedades dos compostos bioativos. A nanoencapsulação utilizando quitosana como material de parede é promissora, devido às suas propriedades biodegradáveis, biocompatíveis, atóxicas, antimicrobianas e mucoadesivas. Além disso, a redução da massa molar da quitosana gera a redução da viscosidade e alteração na sua solubilidade, tornando-se interessante para o desenvolvimento de nanocápsulas. A gelatina tipo B é uma proteína, a qual resulta da hidrólise incompleta do colágeno, possui ponto isoelétrico entre pH 4,8 - 5,2 e apresenta caráter aniônico. Esta última caraterística é interessante para a interação química com um biopolímero policatiônico, como a quitosana. Por esta razão, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema de nanoemulsão para nanoencapsular licopeno, utilizando como materiais de parede a quitosana despolimerizada oxidativamente e a gelatina tipo B, e caracterizar as nanocápsulas. As pastas de tomate italiano in natura foram utilizadas para a extração de licopeno. A quitosana foi obtida a partir dos resíduos de camarão; após, foi submetida à despolimerização pela via oxidativa. As nanocápsulas foram desenvolvidas com o método de emulsificação. Foram avaliadas diferentes massas molares de quitosana (50, 100, 150 e 200 kDa) e, os outros fatores foram fixados, concentração de quitosana e gelatina (0,55 % m/v), taxa de agitação (10.000 rpm) e concentração de bioativo (2 % v/v). O efeito da massa molar de quitosana foi avaliado nas características das nanocápsulas. As nanocápsulas foram avaliadas quanto à eficiência de encapsulação, estabilidade físico- química (tamanho da cápsula, potencial Zeta) estabilidade da atividade antioxidante (método ABTS). Os resultados demonstraram que todas as nanoemulsões apresentaram alta eficiência de encapsulação (≥96,73%) e permaneceram estáveis por 30 dias sem separação de fases. A quitosana de baixa massa molar (50 kDa) apresentou a melhor estabilidade estérica ao longo de 30 dias (338 a 390 nm). Além disso, todas as nanoemulsões preservaram a atividade antioxidante do licopeno (~ 59-76%).

Functional foods have beneficial health properties, in addition to their nutritional benefits. Among them, lycopene acts as an important bioactive compound. Lycopene is a carotenoid with antioxidant, antimicrobial, antitumor and anti-inflammatory properties related to the prevention of cardiovascular diseases and tumors. However, these compounds are unstable and easily degrade when exposed to light, heating/cooling, oxygen and enzymes. In this sense, it is important to find new carrier systems that preserve the properties of bioactive compounds. Nanoencapsulation using chitosan as a wall material is promising due to its biodegradable, biocompatible, non-toxic, antimicrobial and mucoadhesive properties. Furthermore, the reduction in the molar mass of chitosan generates a reduction in viscosity and changes in its solubility, making it interesting for the development of nanocapsules. Type B gelatin is a protein, which results from incomplete collagen hydrolysis and has an isoelectric point between pH 4.8 - 5.2 and has an anionic character, the latter characteristic is interesting for a chemical interaction with a polycationic biopolymer such as chitosan. For this reason, the aim of this work was to develop a nanoemulsion system to nanoencapsulate lycopene, using oxidatively depolymerized chitosan and type B gelatin as wall materials, and finally to characterize the nanocapsules. Fresh Italian tomato pastes were used for lycopene extraction. Chitosan was obtained from shrimp waste; after, it was subjected to depolymerization via the oxidative pathway. Nanocapsules were developed using the emulsification method. Different chitosan molecular weights were evaluated (50, 100, 150 and 200 kDa), the other factors were fixed, concentration of chitosan and gelatin (0.55% w/v), agitation rate (10,000 rpm) and concentration of bioactive (2 % v/v). The effect of chitosan molecular weight was evaluated on the nanocapsules characteristics. The nanocapsules were evaluated for encapsulation efficiency, psychochemical stability (particle size, Zeta potential) and the stability of the nanocapsules antioxidant activity (ABTS method). The results pointed out that all nanoemulsions showed high encapsulation efficiency (≥ 96.73%) and remained stable for 30 days without phase separation. The low molecular weight chitosan (50 kDa) showed the best steric stability over 30 days (338 to 390 nm). Furthermore, all nanoemulsions preserved the antioxidant activity of lycopene (~ 59-76%).