Design of nanostructured delivery systems to enhance the functionality of food bioactive compounds

Resumen

Les nanoestructures basades en emulsions es consideren excel•lents sistemes d'alliberament de compostos bioactius de diferent naturalesa i funcionalitat. L'objectiu d'aquesta Tesi Doctoral va ser estudiar els factors que afecten l'estabilitat de les nanoemulsions i emulsions dobles, com sistemes d'encapsulació de bioactius lipofílics i/o hidrofílics, respectivament; i l'efecte de la seva aplicació en aliments. El tipus i la concentració dels diferents components de les nanoemulsions contenint curcumina o olis essencials, va afectar significativament a les seves propietats fisicoquímiques. Així mateix, el mètode de fabricació de les emulsions dobles va ser crucial per a la seva formació i estabilització. Així, es van obtenir emulsions dobles transportadores de clorofilina i citronela, estables durant 21 dies. D'altra banda, les nanoemulsions aplicades com recobriments antimicrobians sobre la superfície de formatge tallat, van mantenir la seva estabilitat microbiològica i van ser efectius davant de Staphylococcus aureus. La present investigació contribueix enormement al desenvolupament de les nanoestructures des del seu disseny, fins a la seva aplicació final. Las nanoestructuras basadas en emulsiones se consideran excelentes sistemas de liberación de compuestos bioactivos de diferente naturaleza y funcionalidad. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar los factores que afectan a la estabilidad de las nanoemulsiones y emulsiones dobles, como sistemas de encapsulación de bioactivos lipofílicos y/o hidrofílicos, respectivamente; y el efecto de su aplicación en alimentos. El tipo y la concentración de los diferentes componentes de las nanoemulsiones conteniendo curcumina o aceites esenciales, afectó significativamente a sus propiedades físico-químicas. Asimismo, el método de fabricación de las emulsiones dobles fue crucial para su formación y estabilización. Así, se obtuvieron emulsiones dobles transportadoras de clorofilina y citronela, estables durante 21 días. Por otro lado, las nanoemulsiones aplicadas como recubrimientos antimicrobianos sobre la superficie de queso cortado, mantuvieron su estabilidad microbiológica y fueron efectivos frente a Staphylococcus aureus. La presente investigación contribuye enormemente al desarrollo de nanoestructuras basadas en emulsiones, desde su diseño, hasta su aplicación final. Emulsion-based nanostructures are considered as excellent systems for the release of bioactive compounds with different nature and functionality. The objective of this Doctoral Thesis was to study the factors that affect the stability of nanoemulsions and double emulsions, as encapsulation systems of lipophilic and/or hydrophilic bioactive compounds, respectively; and the effect of its application on food products. The type and concentration of the different components of nanoemulsions containing curcumin or essential oils, significantly affected their physicochemical properties. Also, the fabrication method and processing parametes of double emulsions was crucial for their formation and stabilization. Thus, stable double emulsions (21 days) containing chlorophyllin and citronella, were obtained. On the other hand, nanoemulsions applied as antimicrobial edible coatings onto the surface of cut-cheese, maintained their microbiological stability and were effective against Staphylococcus aureus. The present research significantly contributes to the development of nanostructures from its design to its final application.