González-Ferrero, C. (Carolina)
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- Encapsulation of Lactobacillus plantarum in casein-chitosan microparticles facilitates the arrival to the colon and develops an immunomodulatory effect(Elsevier, 2023) Collantes, M. (María); Peñuelas-Sanchez, I. (Ivan); González-Ferrero, C. (Carolina); Brotons-Canto, A. (Ana); Gonzalez-Navarro, C.J. (Carlos Javier); Gamazo, C. (Carlos); López, A. (Andrés); Peñalva, R. (Rebeca); Vitas, A.I. (Ana Isabel); Virto-Resano, R. (Raquel); Irache, J.M. (Juan Manuel)The current work describes the capability of casein-chitosan microparticles to encapsulate Lactobacillus plantarum (CECT 220 and WCFS1 strains) and evaluates their ability to target the distal areas of the gut and to stimulate the immune system. Microparticles were prepared by complex coacervation, between sodium caseinate and chitosan in an aqueous suspension of the bacteria, and dried by spray-drying. In order to increase the survival rate of the loaded bacteria, microparticles were cross-linked with one of the following cross-linkers: tripolyphosphate, calcium salts or vanillin. Overall, microparticles displayed a mean size of about 7.5 μm with a bacteria loading of about 11 Log CFU/g, when cross-linked with vanillin (MP-LP-V). For conventional microparticles, the payload was 10.12 Log CFU/g. The storage stability study at 25 ◦C/60% RH, MP-LP-V offered the highest degree of protection without signif- icant modification of the payload in 260 days. Compared with control (aqueous suspension of bacteria), MP-LP-V also displayed a significantly higher degree of protection against probiotic inactivation in simulated gastric and intestinal fluids. In vivo results evidenced that microparticles, orally administered to rats, were able to reach the distal ileum and colon in about 4 h post-administration. Additionally, the effect of the daily administration of 107 CFU/mouse of MP-LP-V, for 3 weeks, induced an immunomodulatory effect characterized by an important enhancement of Th1 and Th17 responses. In conclusion, these microparticles seem to be a promising strategy for increasing survival and efficacy of probiotics, allowing the formulation of cost-effective and more stable and effective probiotic-based nutraceuticals.
- Casein nanoparticles as carriers for the oral delivery of folic acid(Elsevier, 2014) Agüeros, M. (Maite); González-Ferrero, C. (Carolina); Gonzalez-Navarro, C.J. (Carlos Javier); Peñalva, R. (Rebeca); Esparza, I. (Irene); Irache, J.M. (Juan Manuel)Alimentary proteins can be viewed as an adequate material for the preparation of nanoparticles and microparticles. They offer several advantages such as their digestibility, price and a good capability to interact with a wide variety of compounds and nutrients. The aim of this work was to prepare and characterize casein nanoparticles for the oral delivery of folic acid. These nanoparticles were prepared by a coacervation process, stabilized with either lysine or arginine and, finally, dried by spray‐drying. For some batches, the effect of a supplementary treatment of nanoparticles (before drying) with hydrodynamic high pressure on the properties of the resulting carriers was also evaluated. The resulting nanoparticles displayed a mean size close to 150 nm and a folic acid content of around 25 mg per mg nanoparticle. From the in vitro release studies, it was observed that casein nanoparticles acted as gastro‐resistant devices and, thus, folic acid was only released under simulated intestinal conditions. For the pharmacokinetic study, folic acid was orally administered to laboratory animals as a single dose of 1 mg/kg. Animals treated with folic acidloaded casein nanoparticles displayed significantly higher serum levels than those observed in animals receiving an aqueous solution of the vitamin. As a consequence the oral bioavailability of folic acid when administered in casein nanoparticles was calculated to be around 52%, a 50% higher than with the traditional aqueous solution. Unfortunately, the treatment of casein nanoparticles by hydrodynamic high pressure modified neither the release profile of the vitamin nor its oral bioavailability.
- Microencapsulación de probióticos en partículas de proteínas de soja obtenidas a partir de un subproducto alimentario(2019-10-21) González-Ferrero, C. (Carolina); Gonzalez-Navarro, C.J. (Carlos Javier); Irache, J.M. (Juan Manuel)La microbiota intestinal (MI) desempeña un papel fundamental en la homeostasis de lípidos, carbohidratos y proteínas, entre otras funciones. En los últimos años, el desequilibrio de la MI se ha relacionado con las enfermedades no transmisibles. Los probióticos presentan efectos beneficiosos sobre la salud entre los que destacan su capacidad para mantener el equilibrio de la MI. Para garantizar su eficacia, los probióticos deben sobrevivir a las condiciones de estrés provocadas durante su procesado, almacenamiento y tras su ingesta (pH ácido del estómago, acción de las enzimas, presencia de sales biliares en el duodeno y competencia de la microbiota endógena presente en el íleon y el colon). Con el objetivo de proteger a los probióticos de estas condiciones adversas, la microencapsulación se presenta como una de las soluciones más eficientes. A pesar de los avances realizados en este campo, existe una necesidad de desarrollar nuevas tecnologías o de emplear nuevos materiales que permitan minimizar los costes asociados a la encapsulación de probióticos y mejorar los beneficios de la microencapsulación en cuanto a la protección de estos microorganismos. Por ello, el objetivo de este estudio fue evaluar la capacidad de las proteínas de soja, obtenidas a partir de un subproducto de la industria alimentaria, como material para la microencapsulación de probióticos mediante coacervación simple y posterior atomización. Tras la caracterización del subproducto y de las proteínas obtenidas, se evaluó la capacidad de las micropartículas (MP) para mantener la viabilidad de los probióticos encapsulados durante el almacenamiento y procesado de alimentos. Adicionalmente, se evaluó la resistencia de las microcápsulas frente a condiciones adversas (pH ácido, altas temperaturas y simulante gastrointestinal). Como referencia de la potencial mejora proporcionada mediante la encapsulación, se estudió paralelamente los microorganismos deshidratados mediante liofilización. Las conclusiones más relevantes fueron: 1.La microencapsulación de bacterias probióticas en proteínas de soja mejora la estabilidad de los microorganismos durante su almacenamiento en condiciones controladas de temperatura y humedad (25ºC/60% HR) frente a las bacterias liofilizadas en presencia de un crioprotector. Esta estabilidad depende, además, de los coadyuvantes tecnológicos adicionados durante el proceso de atomización, presentando mejores resultados las MP deshidratadas en presencia de OEI. 2.Las MP de soja aumentan significativamente la resistencia GI in vitro de L. plantarum CECT 220 y L.casei CECT 475 con respecto a sus respectivos liófilos, incrementando la viabilidad en cuatro y tres unidades logarítmicas, respectivamente. 3.La morfología, el tamaño y la estabilidad de las MP depende de la relación en masa entre las proteínas de soja y los iones calcio, siendo 1:35 un ratio adecuado Ca2+/SPC para conferir la estabilidad durante el almacenamiento a temperatura ambiente. 4.Las MP de proteína de soja conteniendo L. plantarum CECT 220 mejoran la viabilidad celular a 4ºC en medios ácidos con respecto a las células libres en suspensión y liofilizadas. 5.L. plantarum CECT 220 microencapsulado en proteínas de soja presenta una estabilidad térmica (80ºC, 1min) y una resistencia en SG (2h) tras el tratamiento térmico significativamente superiores respecto a su liófilo. 6.La microencapsulación de L. plantarum CECT 220 no presenta diferencias significativas de viabilidad durante el almacenamiento en las matrices alimentarias ensayadas respecto a la incorporación de las bacterias liofilizadas. Sin embargo, considerando el conjunto de todos los procesos de la cadena de producción, la microencapsulación de los probióticos incrementa la viabilidad celular en 270%, aproximadamente, con respecto a los probióticos liofilizados. Este hecho, garantiza el mantenimiento de la concentración aceptada como probiótica desde el momento de la microencapsulación hasta el de su ingesta.