Production and characterization of alginate microparticles obtained by ionic gelation associated with the electrostatic interaction with soy protein concentrate

Microencapsulation is a technique that has been extensively studied for the protection of bioactive compounds and their release control. The combination of encapsulation methods, like ionic gelation and electrostatic interaction allows the production of matrices with better technological properties, compared to the application of one of the methods alone. In ionic gelation the application of alginate as a wall material produces porous particles, and coating it with a protein, by electrostatic interaction, may contribute to a better protection of the active compound. In this context, the objective of the project was to produce alginate microparticles through the ionic gelation technique and to coat them with soy protein concentrate by electrostatic interaction. Two important factors were studied, calcium concentration during ionic gelation (0.8%,1.6% and 2.4% w/w) and pH (3.5 and 7.0) of the protein solution for electrostatic interaction. Zeta potential of biopolymers and particles were determined. Particles were characterized according to its morphology, average size and size distribution, as well as protein adsorption. Particles presented spherical shape (230 - 330 μm), multinuclear distribution of active compound, continuous and smooth surface, with a great variety of average size, characteristic of a double fluid atomizer nozzle used to obtain the particles. Calcium concentration did not influence the zeta potential and, consequently, the protein adsorption of particles. On the other hand, pH used in protein adsorption showed significant effect, with higher adsorption occurring at pH 3.5 (6.5 to 6.7% of adsorbed protein) compared to pH 7.0 (< 2.0% of adsorbed protein). This indicates that pH was determinant for the protein coating. At this situation, ionic gelation particles and proteins present zeta potential values with opposite charges, which satisfies the condition of pH of study being higher than the alginate pKa and lower than the isoelectric point of the protein. The qualitative morphological evaluation of the protein adsorption of the particles indicated higher adsorption at pH 3,5 corroborating with the protein content determined at this pH.A microencapsulação é uma técnica que vem sendo amplamente estudada para a proteção de compostos bioativos e controle de sua liberação. A combinação dos métodos de encapsulação envolvendo a gelificação iônica e interação eletrostática permite a obtenção de matrizes com melhores propriedades tecnológicas em relação as técnicas utilizadas individualmente. Na gelificação iônica a aplicação do alginato como material de parede produz partículas porosas, e o recobrimento por interação eletrostática com uma proteína pode permitir a obtenção de partículas mais protetivas. Neste contexto o objetivo do projeto foi produzir micropartículas de alginato através da técnica de gelificação iônica e recobri-las com concentrado proteico de soja por interação eletrostática. Dois fatores importantes foram estudados, o teor de cálcio utilizado na gelificação iônica (0,8% ,1,6% e 2,4% p/p) e o pH (3,5 e 7,0) para o recobrimento eletrostático com uma camada proteica. O potencial Zeta dos biopolímeros e das partículas foram determinados. As partículas foram caracterizadas quanto a morfologia, tamanho médio e sua distribuição e quanto ao teor de proteína adsorvida nas situações estudadas. As partículas obtidas apresentaram-se esféricas (230 - 330 μm), recheio distribuído de forma multinuclear, com superfície continua e visualmente lisas, porém com variação grande em seus tamanhos médios, característica intrínseca da utilização de um atomizador duplo fluido para a obtenção das partículas. A variação do teor de cálcio não foi significativa na variação do potencial Zeta e consequentemente na adsorção proteica. Por outro lado, o pH utilizado na adsorção proteica foi significativo, com adsorções muito maiores em pH 3,5 (6,5 - 6,7% de proteína adsorvida) comparado ao pH 7,0 (< 2,0% de adsorção proteica), indicando que pH foi determinante no recobrimento proteico. Nesta situação, partículas de gelificação iônica e a proteína apresentam potenciais Zeta com cargas opostas satisfazendo a condição de pH de trabalho acima do pKa do alginato e abaixo do ponto isoelétrico da proteína. A avaliação qualitativa morfológica da adsorção proteica das partículas indicou maior adsorção em pH 3,5 corroborando com o teor de proteína determinado neste pH