Síntesis, caracterización y biotransformación de nanopartículas de selenioaplicación al desarrollo de envases antioxidantes

Resumen

La tesis titulada Síntesis, caracterización y biotransformación de nanopartículas de selenio. Aplicación al desarrollo de envases antioxidantes ha seguido dos enfoques por un lado, el desarrollo de alimentos enriquecidos en Se (basados en procesos de fermentación láctica y en vegetales), mediante un estudio completo de la acumulación, biotransformación y potencial toxicidad de las nanopartículas de selenio (SeNPs) como alternativa a la suplementación tradicional con otras formas de Se puesto que este elemento es esencial para los seres humanos por sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y anticancerígenas; y, por otro lado, el desarrollo de envases multicapa flexibles con capacidad antioxidante mediante la incorporación de SeNPs en el adhesivo, llevándose a cabo la evaluación de la capacidad antioxidante y la posible migración de las NPs desde el envase al contenido. En primer lugar, se sintetizaron y caracterizaron SeNPs empleando distintos agentes estabilizantes (polímeros y tensioactivos no iónicos) compatibles con la industria alimentaria, optimizando parámetros tales como: la concentración y composición química del agente estabilizante, la relación ácido ascórbico Na2SeO3 y el pH. La caracterización se realizó por microscopía de transmisión electrónica (TEM) y, fraccionamiento en flujo con campo de flujo asimétrico (AF4) acoplado a DAD e ICPMS, demostrando esta última, ser apropiada para separar, detectar y caracterizar SeNPs esféricas. El empleo de la técnica AF4 acoplado a detectores DAD e ICPMS como fraccionamiento previo a la separación por electroforesis en gel de poliacrilamida con SDS ha permitido detectar en la fracción de proteínas solubles de yogures enriquecidos en Se dos bandas que contienen Se en el rango de 10 a 70kDa, revelando la presencia de proteínas con funciones antioxidantes como Tiorredoxina y Glutarredoxina. La detección de Chaperonas en controles y su ausencia en Yogurt enriquecido, podría indicar que el Se juega un papel clave en la expresión de dichas proteínas y en la disminución del estrés que afecta a Lactobacillus en la fermentación láctica. En la evaluación de los efectos producidos por selenito y SeNPs con diferentes agentes estabilizantes en bacterias responsables de procesos de fermentación láctica como L. Bulgaricus, se puso de manifiesto la mayor tolerancia en presencia de SeNPs modificadas con Chitosan que con Se inorgánico. Esta tolerancia puede ser explicada por la transformación de SeNPs con CS a seleno aminoácidos. La toxicidad de SeNPs se vió altamente influenciada por la naturaleza del recubrimiento sobre la toxicidad. La suplementación de Raphanus Sativus con SeNPs estabilizadas con Chitosan demostró una elevada capacidad de biotransformación a compuestos orgánicos de Se (¿95 por 100). Además, el análisis por TEM y AF4 acoplado a DAD e ICPMS permitió la caracterización de NPs adheridas en las raíces, sugiriendo que la transformación tiene lugar dentro de la planta. Resultados similares se obtuvieron tras suplementación con selenito sódico. Por último, para el desarrollo de nuevos envases alimentarios basados en la tecnología multilaminar e incorporación de SeNPs como agentes antioxidantes; la capacidad antioxidante de SeNPs en diferentes materiales multicapas se ha evaluado aplicando dos métodos: DPPH y ORAC. Los mejores resultados en relación a la capacidad antioxidante se obtuvieron empleando el surfactante no iónico como agente estabilizante. Además, se ha comprobado las limitaciones de la aplicación del método de DPPH para la determinación de la capacidad antioxidante de SeNPs directamente en suspensión y en los propios envases. De acuerdo al Reglamento de la UE 10 2011, se han evaluado los posibles riesgos provocados por la migración de SeNPs desde el envase a alimentos como es la avellana molida. Los resultados mostraron que las cantidades extraídas de Se se encontraban por debajo de los límites máximos permitidos, demostrando la baja tendencia de migración.