Behavior of binary lipid in the production of microparticles by spray chilling and its influence on the hydrophilic core release

Resumo: A facilidade de obtenção de micropartículas lipídicas e a possibilidade de produção em escala industrial aumentam o interesse do mercado alimentício de processar este tipo de material. Contudo, estas micropartículas apresentam desvantagens com relação à baixa encapsulação e à expulsão de material de recheio durante a estocagem. Assim, a finalidade deste trabalho foi estudar o comportamento das microcápsulas lipídicas produzidas pelo processo spray chilling utilizando as seguintes misturas em diferentes proporções: ácidos esteárico (AE) e oléico (AO), óleo de soja totalmente hidrogenado (STH) e ácido oléico (AO), álcool cetoestearílico (ACE) e ácido oléico (AO) como materiais de parede (matriz), lecitina de soja como tensoativo e solução de glicose como recheio. O objetivo foi aumentar a eficiência de encapsulação, verificando o efeito da composição e estrutura da matriz lipídica. Para este propósito, foram caracterizadas as matérias-primas lipídicas em composição de ácidos graxos e triacilgliceróis, bem como, as misturas lipídicas avaliadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC), teor de gordura sólida (SFC) e curva de isosólidos. Nas micropartículas, foram avaliadas morfologia de superfície e microestrutura, tamanho e distribuição de partícula, quantidade de glicose superficial (não encapsulada), eficiência de encapsulação e perfil de liberação em solução aquosa. As micropartículas apresentaram formas esféricas e rugosas, com diâmetros médios entre 83 e 115 µm. Os resultados de eficiência de encapsulação nas misturas do AE e STH foram acima de 75% e nas misturas do ACE menor que 9%. A liberação do recheio foi avaliada a cada 30 minutos por 2 horas, obtendo-se valores de 28 a 89% ao término deste período para as misturas do AE e STH. Foi observado, nestas misturas, que a liberação de recheio é inversamente proporcional à quantidade de AO na mistura lipídica. Nas misturas do ACE, a liberação foi de 100% (efeito burst). A adição do lipídio líquido (AO) ao lipídio sólido (AE e STH) foi um fator determinante na modificação da cristalização da mistura lipídica, proporcionando uma alta eficiência de encapsulaçãoAbstract: The ease to obtain lipid microparticles and the possibility of their production in an industrial scale increase the interest of the food market to process this kind of particles. However, these microparticles present disadvantages with regard to low encapsulation and the expulsion of the core material core during storage. Thus, the purpose of this work was to study the behavior of lipid microcapsules produced by the spray chilling process, using the following mixtures in different proportions: stearic acid (SA) and oleic acid (OA), fully hydrogenated soybean oil (FHSO) and oleic acid (OA), cetostearyl alcohol (CEA) and oleic acid (OA) as the wall material (matrix), soy lecithin as surfactant and glucose solution as core. The objective was to increase the encapsulation efficiency, checking the composition effect and the lipid matrix structure. For this purpose, the lipid materials were characterized as to their fatty acids and triacylglycerol composition and the lipid mixtures were evaluated by differencial scanning calorimetry (DSC), solid fat content (SFC) and iso-solid curve. The surface morphology and microstructure were evaluated in the microparticles, as well as the particle size distribution, amount of core on the surface (not encapsulated), the encapsulation efficiency and controlled-release in an aqueous solution. The microparticles showed spherical and wrinkled shape with average diameters between 83 and 115 µm. The results of encapsulation efficiency of the mixtures with SA and FHSO were over 75% and lower than 9% in the mixtures with CEA. The core release was evaluated every 30 minutes for 2 hours obtaining values from 28 to 89% at the end of this period for the mixtures SA and FHSO. It was observed, in these mixtures, that the core release is inversely proportional to the quantity of AO in the lipid mixture. In the CEA mixtures, the core release was above 100% (burst effect). The addition of the liquid lipid (OA) to the solid lipid (SA and FHSO) was a determining factor in the modification of the crystallization of the lipid mixture providing high encapsulation efficienc