Ottimizzazione e caratterizzazione di sistemi a doppia emulsione per l'incapsulamento e la stabilizzazione microbica

Abstract

Il legame tra buona alimentazione e salute sta guadagnando terreno nella popolazione odierna. I probiotici, microrganismi vivi che apportano benefici alla salute, hanno ottenuto ampio riconoscimento per il loro impatto positivo sulla salute dell'intestino e sul benessere generale dell'uomo. Le tecniche più consolidate per l'incapsulamento dei probiotici portano alla produzione di polveri, limitando i possibili campi di applicazione; alcune matrici termosensibili richiedono una fase di reidratazione prima del consumo. Un crescente interesse è rivolto alla ricerca di tecniche di incapsulamento che producano un prodotto liquido facilmente aggiungibile all'alimento funzionale. Gli obiettivi principali della tesi sono stati l'incapsulamento e la stabilizzazione di uno specifico probiotico in emulsioni doppie. Inizialmente, sono state ottimizzate le condizioni operative considerando diversi tensioattivi, fasi oleose e parametri di emulsionamento. Dopo l'ottimizzazione, il Lactobacillus acidophilus, il probiotico target, è stato incapsulato in un sistema di emulsione liquida ed si è valutata la vitalità del microrganismo, la stabilità fisica e microbica del prodotto. L'ultimo obiettivo è stato correlato allo studio della fattibilità dello scale up, dal momento che le produzioni di tipo alimentare sono caratterizzate da volumi maggiori rispetto a quelle di laboratorio e valutare il peso di ogni parametro durante lo scale up è fondamentale per ottenere un prodotto commerciabile. Il Lactobacillus acidophilus è stato incapsulato con successo in sistemi a doppia emulsione mostrando una buona vitalità nel tempo per i sistemi liquidi di girasole, dimostrando l'importanza dell’incapsulamento per la salvaguardia delle proprietà nutraceutiche. Lo studio di scale up ha dimostrato che per volumi maggiori rispetto alla scala di laboratorio è necessario un tempo di emulsionamento maggiore, ma anche che è possibile ottenere sistemi a doppia emulsione con le dimensioni desiderate.

The connection between good nutrition and health is gaining ground in today's population. Probiotics, live microorganisms that confer health benefits, have gained widespread recognition for their positive impact on gut health and overall human well-being. The most established techniques for the encapsulation of probiotics result in the production of powdered, limiting the possible fields of application, some matrices may in fact be thermosensitive and necessitating a rehydration step before consumption. An increasing interest is for the research of encapsulation techniques which allow to obtain a liquid product that can be easily added to the functional food. The main objectives of the thesis have been to encapsulate and stabilized a specific probiotic in double emulsions. Initially, an optimization study was conducted to identify the best operating conditions considering different surfactants, oil phases, and emulsification parameters. After the optimization, Lactobacillus acidophilus, the target probiotic, was encapsulated in liquid emulsion system and it was evaluated the viability of the microorganism, physical and microbial stability of the product. The last objective has been correlated to the study of scale up feasibility, since food grade production are characterized by bigger volume than laboratory one and evaluate the weight of each parameter during the scale up is fundamental to obtain a marketable product. Lactobacillus acidophilus has been successfully encapsulated in double emulsions systems showing a good viability over time for sunflower liquid systems, showing the importance of the encapsulation system for the safeguarding of the nutraceutical properties. The scale up study demonstrate that for bigger volume with respect to laboratory scale more emulsification time is necessary but also that is possible to obtain double emulsion systems with the target dimension in accordance with the application under study by increasing the emulsification time.