Microencapsulation of red beet extract using chitosan‐Persian gum complex coacervates

Abstract

The coacervation technique is an efficient encapsulation process in which macromolecules with opposite surface charges interact, resulting in polymeric complexes. Hydroethanolic solvent (52%) was selected to obtain bioactive compounds from red beet using the mixture experimental design. Red beet extract was encapsulated in a complex of chitosan and negatively charged Persian gum. The optimum condition for coacervate formation was received at the chitosan to Persian gum ratio of 18:82 at pH 5.3. The coacervation yield of the two polysaccharides was 80%, and the zeta potential of dispersion was close to zero. Complex formation between two biopolymers was confirmed through FTIR. Micro‐sized coacervates showed 90% encapsulation efficiency for the betalain extract to coacervate dispersion ratio of 14.3%. The betalain‐loaded chitosan/Persian gum complex presented superior thermal stability compared with pure polysaccharides. The obtained complex can be applied to improve the stability of betalains and control their release in food and pharmaceutical applications. Novelty Impact Statement Equal mixture of water:ethanol resulted in maximum betalain extraction. Strong electrostatic complexation was approved between Persian gum and chitosan. Persian gum/chitosan coacervate demonstrated high loading capacity for betalains.

Caracterización de frutos del género Opuntia, extracción y coacervación compleja de sus betalaínas

“…También recientemente se reportó la encapsulación mediante coacervación compleja de betalaínas de betabel utilizando quitosano y goma persa, polisacárido del tronco y las ramas del almendro silvestre. En este estudio se obtuvo una eficiencia de encapsulación del 90% (Namazzadeh, Ehsani & Ghasempour, 2022). En adición a la eficiencia de encapsulación de betalaínas, se llevó a cabo la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos totales y de la capacidad antioxidante mediante ABTS (Anexo 1), sin embargo, se registró una gran variabilidad en las eficiencias de encapsulación para ambos parámetros, tanto en el experimento con extractos de pulpa de tuna Vigor y betabel, como en el experimento con extractos de tuna Mandarina y betabel (Anexo 2).…”

“…Las eficiencias de encapsulación tanto para betacianinas de tuna Vigor como para betaxantinas de tuna Mandarina se mantuvieron por debajo de lo reportado en de betacianinas de pitahaya (H. polyrhizus) encapsuladas mediante coacervación simple utilizando pectina, con eficiencias de encapsulación de hasta el 93% (Rahayuningsih et al, 2021) y lo reportado en betalaínas de betabel encapsuladas mediante coacervación compleja utilizando quitosano y goma persa, con una eficiencia de encapsulación del 90% (Namazzadeh, Ehsani & Ghasempour, 2022). Las bajas eficiencias de encapsulación podrían deberse a la poca afinidad de los compuestos de interés por el coacervado formado con los con la proteína de soya y los polisacáridos utilizados, pero hasta la fecha no hay estudios que hayan comprobado las posibles interacciones moleculares de las betalaínas con uno o más biopolímeros, lo cual podría realizarse mediante espectroscopía infrarroja (FTIR), por ejemplo.…”