Desenvolvimento e avaliação da estabilidade de nanocápsulas poliméricas de licopeno

Abstract

O licopeno é um composto bioativo que tem recebido atenção especial devido aos seus efeitos terapêuticos no combate e prevenção de doenças como câncer e doenças cardiovasculares. No entanto, por ser insolúvel em água, muito instável na presença de luz, oxigênio e calor, e altamente reativo, sua aplicação nos alimentos é limitada, o que prejudica o acesso do consumidor a produtos naturais como fontes de antioxidantes em substituição aos antioxidantes sintéticos. Assim, a utilização de nanocápsulas de compostos naturais, com ação antioxidante, pode ser considerada uma das tecnologias mais promissoras para disponibilizar compostos mais estáveis e disponíveis ao consumidor. Nesse contexto, nanocápsulas de licopeno extraído do tomate foram desenvolvidas e caracterizadas com o objetivo de conferir solubilidade aparente e estabilidade ao carotenoide em diferentes condições de armazenamento e processamento. O tipo de nanopartícula, a técnica de encapsulamento e o material de parede foram selecionados a partir de um levantamento na literatura, o qual originou os artigos de revisão apresentados. As nanocápsulas de licopeno (LYC-LNC) foram sintetizadas pela técnica de deposição interfacial do polímero pré-formado poli (Ɛcaprolactona) (PCL), mantidas em meio aquoso e caracterizadas com relação aos parâmetros de diâmetro médio, potencial zeta, índice de polidispersão, eficiência de encapsulação, morfologia, pH, cor, viscosidade e concentração de licopeno. Além disso, a estabilidade das nanocápsulas foi avaliada durante armazenamento a 5 °C e 25 °C, em experimentos de fotosensibilização a 5, 15 e 25°C em condições de saturação com ar e N2; e durante aquecimento a 60, 70 e 80 °C na ausência de luz. LYC-LNC apresentaram diâmetro médio de 193 ± 4,7 nm, índice de polidispersão de 0,069 ± 0,02, potencial zeta de -11,5 ± 0,4 mV, viscosidade de 1,09 ± 0,03 mPa.s e pH médio de 6,01 ± 0,04. Durante o armazenamento a 25°C, a suspensão LYC-LNC foi considerada estável pela ausência de alterações significativas no diâmetro, potencial zeta e apesar da redução significativa do pH, cor e concentração de licopeno, as nanocápsulas apresentaram estabilidade satisfatória com aproximadamente 50% do conteúdo total de licopeno após 14 dias de estocagem. Quando as amostras foram armazenadas a 5°C, LYC-LNC mostraram a mesma estabilidade para os parâmetros citados, exceto em relação à concentração do licopeno que teve uma melhora significativa com 40% do conteúdo total do carotenoide após 84 dias de estocagem. A degradação do licopeno durante a fotosensibilização e aquecimento seguiu uma cinética de degradação de primeira ordem e apresentaram energia de ativação de 67,0 kcal/mol e 24,9 kcal/mol respectivamente, valores superiores aos relatados pela literatura. Com base nos resultados obtidos, o presente estudo demonstrou que o nanoencapsulamento é uma técnica que pode, além de aumentar a solubilidade aparente do licopeno em meio aquoso, conferir melhoria na estabilidade em diferentes condições e por isso as LYC-LNC representam uma alternativa promissora para expandir o uso do licopeno em processos industriais, para melhorar a retenção deste composto em diferentes matrizes alimentares.

Lycopene is a bioactive compound that has received special attention due to their therapeutic effects in combating and preventing of diseases such as cancer and cardiovascular disease. However, lycopene is water insoluble, very unstable in presence of light, oxygen and heat and highly reactive, characteristics that can limit its application in food, affecting the access of consumer for natural products that can serve as sources of antioxidants, substituting synthetic antioxidants. Thus, the use of nanocapsules containing natural compounds with antioxidant action can be considered one of the most promising technologies to provide compounds more stable and available to the consumer. In this context, nanocapsules containing lycopene extracted from tomato have been characterized and developed with the objective of conferring apparent solubility and stability of this carotenoid in different storage and processing conditions. The type of nanoparticles, the encapsulation technique and the wall material were selected from a research in the literature, which resulted in review articles. The lycopene nanocapsules (LYC-LNC) were synthesized by the interfacial deposition of preformed poly(Ɛ-caprolactone) (PCL) maintained in an aqueous medium and characterized regarding to parameters such as mean diameter, zeta potential, polydispersity index, encapsulation efficiency, morphology, pH, color, viscosity and lycopene concentration. Furthermore, the stability of nanocapsules during storage was evaluated at 5 °C and 25 °C, in experiments of photosensitization at 5, 15 and 25 °C in saturated conditions with air and N2; and during heating at 60, 70 and 80 °C in the absence of light. LYC-LNC had an average diameter of 193 ± 4.7 nm, polydispersity of 0.069 ± 0.02, zeta potential of -11.5 ± 0.4 mV, viscosity of 1.09 ± 0.03 mPa.s and pH value of 6.01 ± 0.04. During storage at 25 °C, the LYC-LNC suspension remained stable and no significative changes in diameter and zeta potential were observed, and despite of significant reductions in pH, color and lycopene concentration, nanocapsules showed satisfactory stability containing approximately 50% the total content of lycopene after 14 days of storage. However, when the samples were stored at 5 °C, LYC-LNC showed the same stability for the mentioned parameters, except for the lycopene concentration that had a significant improvement, presenting approximately 40% of the total carotenoid content after 84 days of storage. The degradation of lycopene during photosensitization and heating followed a kinetic of first order and showed activation energy of 67.0 kcal/mol and 24.9 kcal/mol respectively, activation energy higher than those reported in the literature. Based on these results, this study demonstrated that the nanoencapsulation is a technique which can, in addition to increasing apparent solubility of lycopene in aqueous medium, confer better stability under different conditions and thus, LYC-LNC represent a promising alternative to expand the use of lycopene in industrial processes by improving the retention of this compound in different food matrices.