En este artículo se investiga el entrecruzamiento del alginato sódico con iones de calcio a través de la gelación ionotrópica para capturar la papaína mediante disolventes «benignos para el entorno». Se empleó un diseño factorial completo 3x3 para investigar el efecto de las tres variables del proceso, que son la concentración de alginato sódico, la concentración de cloruro cálcico y el tiempo de endurecimiento sobre el porcentaje de captura, el tiempo necesario para la liberación de un 50% (T50) y un 90% (T90) de la enzima, la distribución y el ángulo de reposo. Los gránulos se prepararon mediante el uso de un dispositivo de goteo para el vertido de gotas de solución de alginato sódico que contiene la enzima en la solución de cloruro cálcico agitada magnéticamente. Además, se empleó la función de deseabilidad para optimizar el proceso sometido a estudio. Se demostró que los valores óptimos de las respuestas se pueden obtener en los niveles inferiores de las tres variables del proceso. La caracterización topográfica se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y la captura se confirmó a través de una calorimetría diferencial de barrido (DSC). Se concluyó que la selección adecuada de concentración de alginato con control de la velocidad de liberación y su potencial interactivo para el entrecruzamiento es importante y determina el tamaño y la forma general de los gránulos, los perfiles de patrón de disolución y duración, la sensibilidad al pH y la capacidad de carga de la enzima.

PALABRAS CLAVE: Gránulos de alginato cálcico. Función de deseabilidad. Captura. Diseño factorial. Optimización.Papaína. Alginato sódico.

ABSTRACT

This paper investigates the crosslinking of sodium alginate with calcium ions through ionotropic gelation to entrap papain using ‘‘environmentally benign’’ solvents. A 33 full factorial design was employed to investigate the effect of three process variables namely sodium alginate concentration, calcium chloride concentration and hardening time on % entrapment, time required for 50% (T50) and 90% (T90) of enzyme release, particle size and angle of repose. The beads were prepared by dropping the sodium alginate solution containing enzyme from dropping device to magnetically stirred calcium chloride solution. Furthermore, the desirability function was employed in order to optimize the process under study. It was found that the optimum values of the responses could be obtained at the low levels of all three process variables. Topographical characterization was carried out by taking SEM and entrapment was confirmed using DSC. It was concluded that the proper selection of rate-controlling alginate concentration and their interactive potential for crosslinking is important, and will determine the overall size and shape of beads, the duration and pattern of dissolution profiles, pH sensitivity and enzyme loading capacity.

KEY WORDS: Calcium alginate beads. Desirability function. Entrapment. Factorial design. Optimization. Papain. Sodium alginate.