Encapsulation of antioxidants from Theobroma cacao l. for food applications: In vitro bioaccessibility and kinetic release profile

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dc.contributor.advisorLópez Giraldo, Luis Javier
dc.contributor.advisorPerea Villamil, Janeth Aidé
dc.contributor.advisorIbáñez Ezequiel, Elena
dc.contributor.advisorDecker, Eric Andrew
dc.contributor.authorToro Uribe, Said
dc.contributor.evaluatorGallardo, Gabriela Laura
dc.contributor.evaluatorMaldonado Celis, María Elena
dc.contributor.evaluatorLópez Padilla, Alexis
dc.contributor.evaluatorCombariza Montañez, Marianny Yajaira
dc.contributor.evaluatorNabarlatz, Débora Alcida
dc.date.accessioned2022-04-01T05:16:53Z
dc.date.available2022-04-01T05:16:53Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractEl objetivo de este estudio es la encapsulación en liposomas de los metabolitos secundarios del cacao para mejorar su bioaccesibilidad in-vitro. Así, las condiciones más favorables para inhibir la acción de las enzimas fueron 70 mM de solución inhibitoria a 96 °C durante 6.4min, alcanzando 93.3% de reducción. Las condiciones optimizadas de extracción permitieron una alta recuperación de flavonoides totales (88.9 ± 0.8 mg ECEg-1), así como establecer una nueva estrategia para evitar el desengrasado (tamaño de partícula < 0.2 mm y ultrasonicación por 20 min). La caracterización del extracto de cacao por medio de las fases HILIC, RP-LC, así como total online-modulación HILIC×RP acoplado a masas confirmó que el extracto es conformado hasta tetradecameros, siendo teobromina, (-)-epicatequina, y trimeros los más abundantes. Adicionalmente, purificación del extracto de cacao se logró usando una columna Diol. Formulación efectiva de nano-liposomas fue obtenida por sonicación a 75% amplitud por 7 min. Los resultados muestran que la actividad antioxidante en los liposomas es dependiente de la concentración y del pH, y la habilidad de inhibir la oxidación lipídica incrementa con el grado de polimerización. La estabilidad bajo la digestión in-vitro de los compuestos del cacao demostró una liberación controlada, dependencia de la estructura del polifenol, alta bioaccesibilidad y actividad antioxidante para los polifenoles encapsulados que no encapsulados. Análisis por UHPLC-DAD-QTOF-MS confirmó que el mecanismo de digestión de las procianidinas consistió principalmente de depolimerización y transformación. Imágenes por TEM muestra cambios significativos en la bicapa lipídica durante la fase gástrica y duodenal, efectos como hinchamiento, reducción de lamelaridad, complejos con proteínas, cambios en la permeabilidad, tamaño de partícula, y ruptura de la bicapa lipídica. Está tesis doctoral contribuye a un mejor conocimiento del potencial uso de procianidinas como aditivo alimentario, así como las aplicaciones de implementar liposomas como transportador de los polifenoles del cacao.
dc.description.abstractenglishThe purpose of this study was to encapsulate cocoa secondary metabolites into liposomes to enhance in-vitro bioaccessibility. Therefore, the most favorable conditions to inhibit the action of oxidase enzyme on total polyphenols were 70 mM inhibitory solution at 96 ºC for 6.4 min, which allowed to reduce by 93.3% PPO activity. The optimized extraction conditions allowed not only to recovery high content of flavonoids (88.9 ± 0.8 mg ECEg-1), but also to establish a new strategy to avoid the degreasing process (cocoa particle size < 0.2 mm, ultrasonicated for 30 min). Characterization of cocoa extract was performed by using HILIC- and RP-LC-phases coupled to tandem mass spectrometry detectors. On-line-modulated comprehensive HILIC×RP was also developed and confirmed that cocoa extract consisted up to tetradecamers, being theobromine, (-)-epicatechin, and trimers the most abundant. Moreover, effective fractionation of cocoa-procyanidins by increasing degree of polymerization were achieved using a diol-column. An effective nano-liposome formulation for cocoa-procyanidins was obtained by sonication at 75% amplitude for 7 min. Results showed that the antioxidant activity of liposomes is dose- and pH-dependent, and the ability to inhibit the lipid oxidation increased with increasing molecular size. The stability under in-vitro digestion of cocoa-components showed in-vitro sustained release profile, burst effect, polyphenol structure-dependent, higher bioaccessibility and greater antioxidant activity for those polyphenols loaded-liposomes than those in non-encapsulated form. UHPLC-DAD-QTOF-MS analysis confirmed that the digestion mechanism of procyanidins consisted mainly on depolymerization process and transformation during digestion. TEM images demonstrated significant changes of lipid bilayer mainly during gastric and duodenal stages, effects such as swelling, lamellarity reduction, protein-complex interaction, permeability, particle size, and rupture of lipid bilayer were observed. This Ph.D. dissertation contribute to increasing the knowledge on the potential use of procyanidins as a food additive as well as the promising applications of liposomes as carrier system for cocoa polyphenols.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001479048
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería Química
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7107-7123
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9625
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectProcianidinas de cacao
dc.subjectPurificación
dc.subjectCaracterización
dc.subjectEncapsulación
dc.subjectDigestión in vitro
dc.subject.keywordCocoa Procyanidins
dc.subject.keywordIsolation
dc.subject.keywordCharacterization
dc.subject.keywordEncapsulation
dc.subject.keywordIn Vitro Digestion
dc.titleEncapsulation of antioxidants from Theobroma cacao l. for food applications: In vitro bioaccessibility and kinetic release profile
dc.title.englishEncapsulation of antioxidants from Theobroma cacao l. for food applications: In vitro bioaccessibility and kinetic release profile
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dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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