Oleogels for Food Applications: Towards their Incorporation into Plant-based Protein Matrices

Aquesta tesi investiga la formulació d'oleogels d'oli de blat de moro i estearat de gliceril (GS) i com la seva estructura pot ser modulada amb dos co-oleogelificants naturals, lecitina (LEC) i lecitina hidrogenada (HLEC), utilitzant β-carotè (βC) com a compost bioactiu model. En primer lloc, es va estudiar la influència de la micro i macroestructura dels oleogels en la cinètica i el grau de la lipòlisi, així com la bioaccessibilitat del βC. En aquest sentit, els estudis in vitro es van complementar amb models in vivo. En segon lloc, es va avaluar l'impacte de les proteïnes d'origen vegetal (pèsol, soia i blat) en l'estabilitat i funcionalitat dels oleogels o de sistemes basats en emulsions per comprendre el seu comportament en aliments d'origen vegetal. Per a això, es va estudiar individualment la hidròlisi de les proteïnes durant les fases gàstrica i intestinal in vitro. Addicionalment, es va determinar la capacitat de formació i estabilització d'emulsions de les proteïnes vegetals, així com la seva digestibilitat in vitro en sistemes basats en emulsions. Finalment, es va avaluar la digestibilitat in vitro dels oleogels en presència de proteïnes vegetals en la fase aquosa principal. La incorporació de LEC als oleogels de GS va produir oleogels més tous amb una capacitat de retenció d'oli reduïda en comparació amb la HLEC, la qual va enfortir la matriu, augmentant la duresa i la capacitat de retenció d'oli. Aquests canvis (micro)estructurals van determinar el seu comportament durant la digestió. Durant la digestió in vitro, els oleogels amb LEC van perdre la seva estructura i van presentar un alt alliberament d'oli en condicions gàstriques, produint per tant gotes d'oli més grans en la fase intestinal. Això va causar un menor grau de lipòlisi final (~56-61%), tot i que van presentar alts valors de bioaccessibilitat del βC (~61-88%), la qual cosa podria explicar-se per la contribució de la LEC a la producció de micel·les mixtes per a la solubilització del βC. Per contra, els oleogels de GS formulats amb HLEC van mantenir la seva estructura a través de la fase gàstrica i van produir gotes d'oli més petites en la fase intestinal, fet que va accelerar la lipòlisi primerenca i va incrementar el grau de lipòlisi general (~71-78%). In vivo, els oleogels de GS amb βC, tant els formulats amb LEC com amb HLEC, van presentar nivells més alts de retinol hepàtic en comparació amb l'oli de blat de moro enriquit amb βC. De manera destacada, els oleogels amb LEC i HLEC van millorar significativament el lliurament de retinol a l'intestí gros, la qual cosa indica un alliberament més sostingut del compost bioactiu en comparació amb els olis líquids. Entre les proteïnes vegetals, la proteïna de blat va presentar una major hidròlisi (~88%) en comparació amb les proteïnes de pèsol (~65%) i de soia (~54%). En línia amb això, la proteïna de blat va presentar una major activitat interfacial en comparació amb les proteïnes de pèsol i soia, produint així emulsions més estables. En aquest sentit, es va observar que l'estabilitat de l'emulsió i el seu comportament durant la digestió estan altament determinats pel tipus de proteïna vegetal i el pH. Finalment, l'addició de proteïnes vegetals als oleogels va reduir la seva digestibilitat lipídica, si bé l'abast de l'impacte va dependre del tipus de proteïna. En general, la bioaccessibilitat del βC va ser menor quan els oleogels de GS es van codigerir amb proteïnes vegetals en comparació amb els oleogels de GS digerits sols. En contrast, els oleogels amb LEC codigerits amb proteïnes vegetals van presentar valors de bioaccessibilitat del βC més alts que el seu homòleg sense proteïnes. Això suggereix que els productes de la digestió de les proteïnes poden interactuar amb els productes de la digestió dels lípids, determinant així la capacitat de solubilització de les micel·les mixtes i, per tant, la bioaccessibilitat del bioactiu. Per tant, aquesta Tesi Doctoral evidencia que les propietats tecnofuncionals dels oleogels estan governades per la seva microestructura, la qual pot ser modulada pels paràmetres de la seva formulació. Aquesta comprensió proporciona un marc per seleccionar estratègicament co-oleogelificants i proteïnes per dissenyar sistemes de lliurament amb propietats (micro)estructurals específiques i una funcionalitat ajustada, com ara un alliberament més ràpid o sostingut. Aquests resultats subratllen la necessitat de tenir en compte els efectes de la matriu alimentària en la digestibilitat lipídica i la bioaccessibilitat del βC dels oleogels en aplicar-los com a substituts de greix i/o com a sistemes de lliurament en aliments complexos.