Caracterización y cinética de liberación de nanogel de aceite esencial de chincho (Tagetes elliptica Sm.) en soluciones simuladas de marinado

Abstract

El aceite esencial de chincho (AECH) posee propiedades antibacterianas y antioxidantes, pero su uso es limitado debido a su alta volatilidad. En ese sentido, la encapsulación es una tecnología que mejora la estabilidad y vida útil del aceite esencial. Aplicar aceites esenciales a productos cárnicos marinados es viable tecnológicamente debido a la posibilidad de evitar reacciones oxidativas y volatilización de aromas para permitir su potencial aplicación como conservante en alimentos. El objetivo de esta investigación fue caracterizar los nanogeles de quitosano cargados con AECH (NGSQ-AECH) y evaluar su cinética de liberación in vitro en seis formulaciones de soluciones simuladas de marinado. El AECH fue nanoencapsulado empleado quitosano a través del método de gelificación iónica y caracterizado en sus propiedades fisicoquímicas. El estudio de liberación in vitro de los NGSQ-AECH se realizó en función del porcentaje acumulado liberado a tiempos específicos (60, 120, 180, 300 y 540 min), y para describir su perfil cinético se aplicó en cinco modelos matemáticos: orden cero, primer orden, Korsmeyer-Peppas, Higuchi y Avrami. Los NGSQ-AECH presentaron un rendimiento de 65.853 %, eficiencia de encapsulación de 52.724 % y una capacidad de carga de 7.095 %, con un tamaño de partícula de 607.8 nm, índice de polidispersidad de 0.358 y morfología predominantemente redondeada y agrietada con aglomeraciones. En el estudio de liberación se obtuvo una mayor liberación de AECH (52.474 %) con la formulación a 6 % NaCl y pH 5.4, además, se evidenció el efecto de la concentración de NaCl y la interacción entre NaCl y pH sobre las liberaciones en los cinco tiempos indicados. Los modelos matemáticos de primer orden e Higuchi describieron mejor los datos de liberación acumulada de AECH, identificándose un mecanismo de liberación Fickiana en todos los marinados. El éxito en la encapsulación y caracterización del AECH, junto con su liberación sostenida, sugiere su potencial aplicación como conservante natural de alimentos.

The essential oil of chincho (AECH) has antibacterial and antioxidant properties, but its use is limited due to its high volatility. In that sense, encapsulation is a technology that improves the stability and shelf life of the essential oil. Applying essential oils to marinated meat products is technologically feasible due to the possibility of avoiding oxidative reactions and aroma volatilisation to allow its potential application as a food preservative. The aim of this research was to characterise AECH-loaded chitosan nanogels (NGSQ-AECH) and evaluate their in vitro release kinetics in six formulations of simulated marinade solutions. AECH was nanoencapsulated using chitosan by ionic gelation method and characterised for its physicochemical properties. The in vitro release study of the NGSQ-AECH was performed as a function of the cumulative percentage released at specific times (60, 120, 180, 300 and 540 min), and five mathematical models were applied to describe their kinetic profile: zero order, first order, Korsmeyer-Peppas, Higuchi and Avrami. The NGSQ-AECHs presented a yield of 65.853 %, encapsulation efficiency of 52.724 % and a loading capacity of 7.095 %, with a particle size of 607.8 nm, polydispersity index of 0.358 and predominantly rounded and cracked morphology with agglomerations. In the release study, a higher AECH release (52.474 %) was observed with the 6 % NaCl and pH 5.4 formulation, and the effect of NaCl concentration and the interaction between NaCl and pH on the releases at the five indicated times was evident. The Higuchi and first-order mathematical models best described the cumulative AECH release data, identifying a Fickian release mechanism in all marinades. The successful encapsulation and characterisation of AECH, together with its sustained release, suggests its potential application as a natural food preservative.