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El objetivo del presente trabajo de tesis fue estudiar la encapsulación de compuestos bioactivos, derivados de subproductos de remolacha, en cápsulas basadas en hidrogeles de Ca(II)-alginato evaluando su estabilidad en diferentes formulaciones y su bioaccesibilidad in vitro para la obtención de ingredientes y alimentos funcionales. Se generaron formulaciones de cápsulas de Ca(II)-alginato con diferentes excipientes (azúcares y biopolímeros) en la búsqueda de maximizar la retención y estabilidad, monitoreando los cambios microestructurales, para lo que se realizó una evaluación de los cambios moleculares y supramoleculares. La presencia de excipientes en los sistemas mostró un efecto positivo en la eficiencia de carga y cambios microestructurales. Además, la composición de los extractos de subproductos de remolacha modificó significativamente las características microestructurales ya que la presencia de cationes trivalentes en los mismos conduce a una pre-coordinación del alginato antes de la gelificación. A través de un diseño experimental se optimizó el porcentaje de alginato y calcio empleados teniendo en cuenta tanto los efectos funcionales como los microestructurales. Posteriormente, los estudios de digestión/fermentación in vitro permitieron evidenciar que la inclusión de excipientes mejora las características antioxidantes, maximizando además la liberación de compuestos en intestino. Adicionalmente, las cápsulas generadas revelan una producción significativa de ácidos grasos de cadena corta, que aportan propiedades y características funcionales al huésped. A nivel microestructural, se comprobó que las cápsulas Ca(II)-alginato cambiaron ligeramente en fluido oral y gástrico, pero su estructura fue disuelta parcialmente en el fluido intestinal, donde ocurre la absorción de los biocompuestos. Entre los excipientes utilizados, la inclusión de sacarosa y goma guar logra dos criterios específicos: (1) aumentar las propiedades funcionales de las cápsulas generadas y (2) modular los cambios microestructurales formando estructuras más estables. A partir de estos resultados, se diseñaron dos alimentos (galletitas y delicias turcas) conteniendo cápsulas, en los que se evaluaron las características sensoriales y de bioaccesibilidad in vitro. Los resultados muestran que los alimentos no resultaron menos atractivos para su consumo, sin mostrar penalidades a nivel sensorial. Asimismo, se estudiaron distintas propiedades de aceptación de las cápsulas como alimento per se debido a las ventajas mostradas en los estudios de bioaccesibilidad, evidenciando ciertas preferencias por aquellas con el extracto de tallo. Estos resultados conducen a generar sistemas mejorados de Ca(II)-alginato con propiedades funcionales prometedoras para el desarrollo de ingredientes y alimentos funcionales. The aim of this thesis was to study the encapsulation of bioactive compounds, derived from beet by-products, in beads based on Ca(II)-alginate hydrogels, evaluating their stability in different formulations and their bioaccessibility in vitro for obtaining functional ingredients and foods. Ca(II)-alginate beads were formulated containing different excipients (sugars and biopolymers) to maximize retention and stability, monitoring microstructural changes, for which an evaluation of the molecular and supramolecular changes was carried out. The presence of excipients in the systems showed a positive effect in the loading efficiency and microstructural changes. Besides, the composition of the extracts significantly modified the microstructural characteristics since the presence of trivalent cations in them, leads to a pre-coordination of alginate before gelation. Through an experimental design, the percentage of alginate and calcium used was optimized considering both functional and microstructural effects. Subsequently, in vitro digestion/fermentation studies showed that the inclusion of excipients improves antioxidant characteristics, also maximizing the release of compounds in the intestine. Additionally, the generated beads reveal a significant production of short-chain fatty acids, which provide properties and functional characteristics to the host. At microstructural level, it was proved that the Ca(II)-alginate beads changed slightly in the oral and gastric fluids, but their structure was partially dissolved in the intestinal fluid, where the absorption occurs. Among the excipients used, the inclusion of sucrose and guar gum achieves two specific criteria: (1) to increase the functional properties of the beads and (2) to modulate the microstructural changes generating more stable structures. From these results, two foods (cookies and Turkish delights) containing beads were designed, in which sensory and in vitro bioaccessibility characteristics were evaluated. The results show that the foods were not less attractive for consumption, without showing any penalties at the sensory level. Likewise, different acceptance properties of the beads as food per se were studied due to the advantages shown in the bioaccessibility studies, presenting certain preferences for those with the stem extract. These results lead to the generation of improved Ca(II)-alginate systems with promising functional properties for the development of functional ingredients and foods. Fil: Aguirre Calvo, Tatiana Rocío. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Las emulsiones de aceite en agua (O/W) son sistemas de gran relevancia industrial encontrando aplicaciones en el área de alimentos, cosméticos y productos farmacéuticos. Estos sistemas consisten en una fase dispersante acuosa y una fase dispersa oleosa, estabilizadas cinéticamente por el agregado de surfactantes. En la industria de alimentos los surfactantes naturales más empleados son diferentes tipos de hidratos de carbono, gomas y proteínas. El caseinato de sodio es una proteína muy usada por su alta capacidad de dispersión y buenas propiedades alimenticias. La estabilidad de las emulsiones es una característica clave para este tipo de aplicaciones. Recientemente se han desarrollado metodologías para la preparación de nanoemulsiones O/W, las cuales se caracterizan por poseer radio medio de gota inferior a los 100 nm. Estos sistemas exhiben nuevas propiedades que resultan interesantes, destacándose su elevada estabilidad, mayor transparencia y menor viscosidad que las emulsiones convencionales. Hasta el momento se han estudiado unas pocas nanoemulsiones O/W con aplicaciones en alimentos y aún no se han descripto sus hidrogeles, aero-geles o películas. En el presente trabajo de tesis se logró preparar nanoemulsiones de caseinato de sodio/aceite de girasol por un método combinado de tres etapas: homogenización a altas revoluciones, ultrasonicación y evaporación de solvente a baja presión. Los radios medios de gota resultaron ser 50±20 nm. Se estudiaron en profundidad, empleando métodos de dispersión de luz, los factores que determinan la estabilidad de la nanoemulsión, así como los mecanismos de desestabilización preponderantes. Se describió la estructura del sistema en la nanoescala, usando técnicas de dispersión de rayos X a bajo ángulo (SAXS). A partir de las nanoemulsiones se prepararon hidrogeles por acidificación homogénea usando la lactona del ácido -glucónico (GDL). Se estudiaron los cambios estructurales producidos en la transición emulsión/gel y el efecto de la sacarosa en la cinética de gelificación y en las propiedades mecánicas de los hidrogeles. Se recurrió a técnicas tales como dispersión de luz, SAXS y reología. Se determinó que los geles preparados a partir de nanoemulsiones poseen módulos de almacenamiento más grandes que los correspondientes geles preparados a partir de emulsiones convencionales debido a que las unidades estructurales son menores. A partir de las mismas nanoemulsiones, por agregado de proporciones adecuadas de un agente plastificante y TiO2 nanoparticulado como refuerzo estructural, se prepararon también películas plásticas por un proceso de gelificación seguido de secado a humedad controlada. Estas películas presentaron excelente homogeneidad, y mayores módulos de Young que las correspondientes a películas preparadas a partir de emulsiones convencionales. Estos sistemas son los primeros en ser informados en la literatura internacional. Oil in water emulsions (O/W) are relevant systems for different industries, in particular for food, cosmetic and pharmacy production. O/W emulsions are precursors for a variety of products produced by the mentioned industries. These systems consist of an oil phase dispersed in an aqueous phase, stabilized by appropriate surfactants and coadjutants. In food industry surfactants must be edibles, being carbohydrates, gums and proteins typically used as stabilizers. Sodium caseinate is widely used due to high dispersion capacity and food quality. Stability of emulsions is the key characteristic for these types of applications. Recently, new methodologies for the preparation of O/W nanoemulsions for food applications were developed. These nanoemulsions have a mean diameter lower than 100 nm, and exhibit interesting properties as high stability, transparency and low viscosity (compared with regular emulsions). At present, only few O/W nanoemulsions applicable to food industry had been studied. The nanoemulsion to nanogel transition and the properties of nanohydrogels and films are even more unknown than the nanoemulsions itself. In this work sodium casinate stabilized nanoemulsions with sunflower oil as lipid phase were prepared by a method that combines three steps: homogeneization at high speed, ultrasound and solvent evaporation at low pressure. This methodology allowed the preparation of nanoemulsions with media radii lower than 50 nm. The factors that affect nanoemulsion stability, and the destabilization mechanisms were studied in depth by light dispersion. The structure of the system at the nanoscale was described with the help of Small Angle X-ray Scattering (SAXS). From nanoemulsions, hydrogels were prepared by homogeneous acidification through the hydrolysis of delta-glucolactone (GDL). The structural changes produced during the nanoemulsion to gel transition, the kinetic of gelification and the mechanical properties of hydrogels were studied by light dispersion, SAXS and rheology. It was determined that the gels produced from nanoemulsions display storage modulus higher than the gels prepared from regular emulsion due to the lower size of building blocks. From nanoemulsions, by incorporation of appropriate amounts of plasticizer and TiO2 nanoparticles (as reinforcement), plastic films were prepared by gelification followed by drying at controlled relative humidity. These films displayed excellent homogeneity and higher Young modulus than the corresponding films prepared from regular emulsions. These systems are the first described in the specialized literature. Fil: Montes De Oca Ávalos, Juan Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Los sistemas lipídicos (sólidos o líquidos) o dispersos en la forma deemulsiones acuosas son de importancia superlativa en la industria alimenticia,farmacéutica y cosmética, entre otras. La estabilidad cinética de una emulsióndepende de factores muy diversos. Los procesos de desestabilización físicaprincipales son cremado, floculación, coalescencia, coalescencia parcial, inversiónde fase y el madurado de Ostwald. Tanto la naturaleza de las fases continua comodispersa y variables termodinámicas como temperatura y composición determinanlos mecanismos por los cuales la dispersión se desestabilizará. Uno de losemulsificantes más empleados en la actualidad es el caseinato de sodio (NaCas). Se lo utiliza extensamente, en conjunto con azúcares, en la preparación deemulsiones grasas de aplicación en muchos tipos de alimentos y en laencapsulación de aceites y grasas. A lo largo del presente trabajo de tesis seabordó el estudio de la estabilidad cinética de emulsiones formuladas concaseinato de sodio a diversas escalas espaciales utilizando técnicas no invasivas. En esta tesis se vincularon las manifestaciones macroscópicas de ladesestabilización de las emulsiones cuantificadas por dispersión de luz visible ymicroscopias ópticas con la nanoestructura del sistema determinada pordispersión de rayos X a bajos ángulos (SAXS). La interpretación de los resultadosde SAXS se discutió en términos de modelos teóricos adecuados para describireste tipo de sistemas, con énfasis en explicitar la consistencia fisicoquímica de losmodelos propuestos. Se analizó la influencia de aditivos (azúcares) y de lastransiciones de fase (cristalización de la fase grasa) sobre la estabilidad de laemulsión, la estabilización de la fase dispersa en la dispersante por una transiciónemulsión-gel inducida por acidificación controlada y la validez de las técnicasexperimentales empleadas. Palabras clave: emulsiones, estabilidad, caseinato de sodio, Turbiscan, SAXS,nanopartículas, geles. Fats and oils dispersed in aqueous media are known as emulsions. Thesecomplex systems are relevant in food, pharmaceutical and cosmetic industries (among others). Emulsions are thermodynamically unstable systems. The mostfrequent destabilization mechanisms are creaming, flocculation, coalescence,partial coalescence, phase inversion and Ostwald ripening. The chemicalcomposition of disperse as much as continuous phase and thermodynamicalvariables as temperature, external pressure, composition, etc. will lead to differentdestabilization mechanisms. Sodium Caseinate (NaCas) is one the favoriteingredients in emulsion formulation and stabilization. In food systems, it is usuallyemployed with other surfactants and sugars. The emulsion stability is stronglyaffected by droplet size and interactions among components. In this thesis thekinetic stability of NaCas emulsions was analyzed using non-invasive techniqueswhich includes static and dynamic light scattering, optical microcopies and smallangle x-ray scattering (SAXS). The macroscopic manifestation of emulsiondestabilization was quantified by optical microcopies and light scattering. Theseresults were related with the nanostructure obtained by Small angle X-ray Scattering (SAXS). The interpretation of the SAXS results was discussed in termsof appropriate theoretical models to describe these systems, with emphasis onexplicit physicochemical consistency of the proposed models. In this thesis, theinfluence of additives (sugar) and phase transitions (crystallization of the fat phase)on emulsion stability, the stabilization of the dispersed phase in the continuousphase by emulsion-gel transition induced by controlled acidification, and validity ofthe experimental techniques employed was discussed. Key words: emulsions, stability, sodium caseinate, Turbiscan, SAXS,nanoparticles, gels. Fil: Huck Iriart, Cristián. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.