Spray Drying of Chitosan Acid Salts: Process Development, Scaling Up and Physicochemical Material Characterization.

We investigated a spray drying process for preparing water-soluble salts of high molecular weight chitosan (CH) intended for pharmaceutical excipient applications. CH was derived from chitin of marine lobster origin (Panulirus argus). The effects of organic acid (acetic or lactic acid) and the ratio (difference) of inlet/outlet air temperature (140/90 °C or 160/100 °C) on spray drying were studied. The yield of spray-dried CH salt powders ranged from 50% to 99% in laboratory and industrial-scale processes. The spray-dried dry powder of CH salts consisted of spherical agglomerated particles with an average diameter of 36.2 ± 7.0 µm (CH acetate) and 108.6 ± 11.5 µm (CH lactate). After dispersing the spray-dried CH salt powder samples in purified water, the mean particle sizes obtained for the CH acetate salts were 31.4 nm (batch A001), 33.0 nm (A002) and 44.2 nm (A003), and for the CH lactate salts 100.8 nm (batch L001), 103.2 nm (L002) and 121.8 nm (L003). The optimum process conditions for spray drying were found: an inlet air temperature of 160 ± 5 °C, an outlet temperature of 100 ± 5 °C and an atomizer disk rotational speed of 18,200 min-1. The X-ray powder diffraction (XRPD) and differential scanning calorimetry (DSC) results confirmed the amorphous state of the CH salts. The 1H nuclear magnetic resonance (NMR) and Fourier transform infrared (FT-IR) spectra of CH acetate and lactate salts verified that the spray drying process does not affect the polymer backbone. In conclusion, both laboratory and industrial-scale spray drying methods for preparing water-soluble acid salts of CH are reproducible, and the physicochemical properties of the corresponding CH acid salts are uniform.

Desempeño del método cromatográfico para el estudio de estabilidad del aceite de hígado de tiburón microencapsulado empleando acetato de quitosana / Performance of chromatographic method for the stability study of microencapsulated shark liver oil using chitosan acetate

Objetivo: Evaluar el desempeño del método para la cuantificación de la vitamina A en el aceite microencapsulado, empleando acetato de quitosana y maltodextrina como agentes encapsulantes, así como estudiar la estabilidad del aceite microencapsulado. Materiales y métodos: Los parámetros evaluados se correspondieron con lo establecido internacionalmente para este estudio: especificidad, exactitud y precisión. El estudio de estabilidad se realizó durante 12 meses a temperatura ambiente (30 ± 2 OC) y 70 ± 5 % de humedad relativa, evaluándose en el tiempo la eficiencia de encapsulación, aceite superficial, pérdidas por desecación, contenido de vitamina A y conteo microbiológico. Resultados: Se demostró que el método evaluado fue específico, preciso y exacto para la determinación del contenido de vitamina A en la mezcla de aceite microencapsulado. Los resultados demuestran que el aceite microencapsulado tiene un comportamiento estable en cuanto a los indicadores evaluados, evidenciándose la protección ofrecida por los componentes de la pared de las microcápsulas. Conclusiones: El método empleado en la cuantificación de la vitamina A en el aceite microencapsulado resultó específico, exacto y preciso, demostrándose su aplicabilidad para el control de calidad y estudio de estabilidad. El aceite microencapsulado con acetato de quitosana y maltodextrina como agentes encapsulantes, es estable física, química y microbiológicamente, durante 12 meses

Purpose: To evaluate the performance of the method for the quantification of vitamin A in the microencapsulated oil using chitosan acetate and maltodextrin as encapsulating agents, and to study the stability of microencapsulated oil. Materials and methods: The evaluated parameters were in accordance with international standards among those that we can mention: specificity, accuracy and precision. The stability study was carried out for 12 months at room temperature (30 ± 2 ° C) and 70 ± 5% relative humidity, the following parameters were evaluated: capsulation efficiency, loss on drying, superficial oil, vitamin-A content and microbiological count. Results: It was demonstrated that the evaluated method was specific, precise and accurate for the determination of vitamin A in the microencapsulated oil. The results demonstrate that the microencapsulated oil has a stable behavior in terms of evaluated parameters, showing the protection provided by the components of the wall material. Conclusions: The method used in the quantification of vitamin A in the microencapsulated oil was specific, accurate and precise, for what can be an employee in the quality control and stability study. The microencapsulated oil with chitosan acetate and maltodextrin as encapsulating agents turned out to be physically, chemically and microbiologically stable for a period of 12 months

Stability of spray-dried chitosan salts derived from lobster chitin as a raw material / Estabilidad de las sales de quitosana, obtenidas por secado de aspersión, derivadas de quitina de langosta

Aim. The objective of this work was to develop and validate a method for determining the degree of molar deacetylation of chitosan acetate and chitosan lactate, as well as to study the stability of both salts. Materials and Methods. A spectrophotometric method was validated according to internationally-established quantitative techniques. Three industrial batches of chitosan acetate and chitosan lactate, obtained by spray drying, were stored under shelf life conditions for twelve months. Organoleptic characteristics, the degree of molar deacetylation, pH, loss on drying and microbiological count were determined at the beginning and end of the study. Results and Discussion. The statistical data proved that the two methods complied with international standards for the validation of analytical techniques. It was shown that the procedures developed were linear, specific, precise and accurate, so they can be used for the purposes of quality control and stability study of the polymer salts. Salts remained in powder form, with a light-yellow to dark-yellow coloration. Values of loss on drying (2.5 - 5.2 %) of chitosan salt using acetic or lactic acid, as a solvent, indicated the good quality of spray-dried particles of chitosan. Similar behavior was obtained regarding pH. The two salts stayed within the parameters that determine their quality, both in the initial stage and after twelve months at room temperature. Conclusion: Spray drying chitosan acetate and chitosan lactate, stored at room temperature in a dry place, in double polyethylene bags and multilayer paper bags, kept their physical, chemical and microbiological characteristics for a period of twelve months

Objetivos. Desarrollar y validar un método para la determinación del grado de desacetilación molar del acetato de quitosana y lactato de quitosana, y realizar el estudio de estabilidad de ambas sales. Material y Métodos. Un método espectrofotométrico fue validado según lo establecido internacionalmente para técnicas cuantitativas. Tres lotes industriales de acetato de quitosana y lactato de quitosana, obtenidos mediante secado por aspersión, fueron almacenados bajo condiciones de vida de estante durante doce meses. Se determinaron las características organolépticas, grado de desacetilación molar, pH, pérdida por desecación y el conteo microbiológico al inicio y final del estudio. Resultados y Discusión. El análisis estadístico demostró que ambos métodos cumplieron con los parámetros internacionales establecidos. Se demostró que los procedimientos desarrollados fueron lineales, específicos, precisos y exactos, por lo que pueden ser empleados en el control de calidad y estudio de estabilidad. Las sales se mantuvieron en forma de polvo de coloración amarillo claro u oscura. Los valores de pérdidas por desecación (2,5 - 5,2 %), para el acetato y lactato de quitosana, demuestran la calidad de las partículas de quitosana obtenidas por secado por aspersión. Un comportamiento similar fue obtenido para el pH. Las dos sales mantuvieron los parámetros que determinan su calidad, transcurridos los doce meses a temperatura ambiente. Conclusión: El acetato y el lactato de quitosana, almacenados a temperatura ambiente y en lugares secos, en bolsas dobles de polietileno y sacos de papel multicapas, conservan durante doce meses sus características físicas, químicas y microbiológicas

Estabilidad del aceite de hígado de tiburón microencapsulado vs. pool de aceite / Stability of microencapsulated shark liver oil vs pool oil

El estudio de estabilidad del aceite microencapsulado y sin microencapsular se realizó por el método de vida de estante a las temperaturas de 2-8 °C, y temperatura ambiente, respectivamente, durante doce meses. Los parámetros analizados al pool de aceite fueron: características organolépticas, índice de acidez, peróxido, saponificación, contenido de vitamina A y conteo microbiológico. Mientras que al aceite microencapsulado se le evaluaron las características organolépticas, la eficiencia de encapsulación, contenido de humedad, aceite superficial, contenido de vitamina A y conteo microbiológico. Los resultados evidenciaron una disminución superior al 5% en el contenido de vitamina A en el aceite sin microencapsular, a diferencia del aceite microencapsulado. Se logró el enmascaramiento del olor intenso a pescado, y los restantes parámetros evaluados se encontraron dentro de los límites establecidos. El aceite de hígado de tiburón microencapsulado resultó estable física, química y microbiológicamente por doce meses, mientras que el aceite sin microencapsular solo seis meses. El proceso de microencapsulación no solo mejoró sus características organolépticas, sino también favoreció su estabilidad lográndose un mayor período de vida útil.

A stability study was carried out for microencapsulated and non-microencapsulated oil by applying the shelf-life method at temperature ranges of 2 to 8 °C, and ambient temperature, respectively, for a period of 12 months. The analyzed parameters in the case of pool oil were: organoleptic characteristics, acidity index, peroxide, saponification, vitamin-A content and microbiological count. For microencapsulated oil, the following parameters were evaluated: organoleptic characteristics, capsulation efficiency, humidity content, superficial oil, vitamin-A content and microbiological count. The stability study for non-microencapsulated oil proved that there was a decrease of over 5% in vitamin-A content, when compared to microencapsulated oil. The intense fish smell was properly masked and the remaining evaluated parameters were within established limits. Microencapsulated shark liver oil turned out to be physically, chemically and microbiologically stable for a period of 12 months, while non-microencapsulated oil remained stable for only 6 months. The microencapsulation process not only improved the oil´s organoleptic characteristics, but it also made it more stable, allowing for a longer shelf life.

Validación de un método cromatográfico aplicable al control de calidad y estudio de estabilidad del pool de aceite hígado de tiburón microencapsulado / Validation of chromatographic method for quality control and stability study of the microencapsulated pool of shark liver oil

Objetivo: Se validó un método cromatográfico para la determinación del contenido de vitamina A en el pool de aceite microencapsulado de hígado de tiburón. Material y Método: Los parámetros evaluados se correspondieron con lo establecido internacionalmente para técnicas cuantitativas como: especificidad, linealidad, exactitud, precisión, robustez y límites de detección y cuantificación. El método se basó en la separación de la vitamina A, a través de una columna cromatográfica Lichrosorb RP -18, a una longitud de onda de 325 nm, empleando una fase móvil compuesta por metanol: agua, en proporción 90:10, y la cuantificación de la misma frente a una muestra de referencia empleando el método del estándar externo. Resultados: Se demostró que el procedimiento desarrollado, fue lo suficientemente lineal, con un límite de detección de 2 μg/mL y 6 μg/mL como límite de cuantificación, específico, preciso, exacto y robusto para la determinación del contenido de vitamina A en el pool de aceite microencapsulado. Conclusiones: La determinación del contenido de vitamina A en el pool de aceite de hígado de tiburón microencapsulado, a través de un método por cromatografía líquida de alta resolución, resultó específico, lineal, preciso, exacto y robusto, aplicable al control de calidad y estudio de estabilidad

Aim: The purpose of this study was to validate, in accordance with international standards, a chromatographic method to determine the vitamin A in the pool of shark liver oil microencapsulated. Materials and Methods: The valued parameters belonged together with what settles down internationally for technical quantitative, among those that we can mention: specificity, lineality, accuracy, precision, robustness and detection and quantification limits. The method based on the separation from the vitamin A to inclination a chromatographic column Lichrosorb RP - 18 to a wavelength of 325 nm, using a mobile phase composed by methanol: water, of proportion 90:10, and the quantification of the same ones in front of referee samples using the method of the external standard. Results: It was demonstrated that the developed procedure, was the sufficiently lineal thing, with a detection limit of 2 μg/mL and 6 μg/mL like quantification limit, specific, precise, exact and robust for the determination of the vitamin A content in the pool of microencapsulated oil, for what can be an employee in the quality control and stability study. Conclusions: The determination of the vitamin A content in the microencapsulated pool of shark liver oil, through a method for high resolution liquid chromatography, was specific, lineal, precise, exact and robust, for quality control and stability study

Estabilidad de la quitosana derivada de quitina de langosta Panulirus argus, materia prima / Stability of chitosan derived from lobster chitin Panulirus Argus, raw material

Objetivo: Estudiar la estabilidad de la quitosana derivada de langosta, materia prima, para lo cual se desarrolló y validó un método potenciométrico para la determinación del grado de desacetilación del biopolímero. Materiales y Métodos: Se evaluaron los parámetros de linealidad, sensibilidad, robustez, exactitud, precisión y especificidad de un método potenciométrico. Se realizaron los estudios de estabilidad a tres lotes de quitosana elaborados a escala piloto, bajo condiciones aceleradas, por seis meses, y de vida de estante durante dos años. Se determinaron las características organolépticas, grado de desacetilación, pérdida por desecación y el conteo microbiológico al inicio y final del estudio. Resultados y Discusión: Se demostró que el procedimiento desarrollado fue lineal en el rango de 1,25 a 3,75 mg/mL, con un límite de detección de 1 μg/mL y 3 μg/mL como límite de cuantificación, específico, preciso, exacto y robusto, por lo que puede ser empleado en el control de calidad y estudio de estabilidad del polímero. La quitosana, materia prima, mantuvo los parámetros que determinan su calidad, tanto en su etapa inicial como transcurridos seis meses en condiciones aceleradas (40 ± 2 °C, HR = 75 ± 5 %) y a los veinticuatro meses a temperatura ambiente (30 ± 2 °C, HR = 70 ± 5 %). Conclusión: Se demostró que la quitosana, almacenada a temperatura ambiente y en lugares secos, en bolsas dobles de polietileno y sacos de papel multicapas, conserva durante veinticuatro meses sus características físicas, químicas y microbiológicas (AU)

Aim: To study the stability of chitosan derived from lobster, raw material for which was developed and validated a potentiometric method for determining the degree of deacetylation of biopolymer. Materials and Methods: We evaluated the parameters of linearity, sensitivity, robustness, accuracy, precision and specificity of a potentiometric method. Were performed stability studies with three pilot scale batches of chitosan under accelerated conditions, for six months, and shelf life during two years. Organoleptic characteristics, degree of deacetylation, loss of drying and microbiological analysis, at the beginning and end of the study, were determined. Results and Discussion: It was shown that the developed method was linear in the range of 1.25 to 3.75 mg / mL, with a detection limit of 1 mg / mL and 3 mg / mL as the limit of quantification, specific, accurate, precise and robust, so that it can be used in quality control and stability of polymer. Chitosan raw material, kept the parameters that determine its quality, in its initial stage as well as after six months under accelerated conditions (40 ± 2 °C, RH = 75 ± 5%) and twenty-four months at room temperature (30 ± 2 °C, RH = 70 ± 5%). Conclusion: It was shown that chitosan, stored at room temperature in a dry place, in double polyethylene bags and multilayer paper bags conserved for twenty four months their physical, chemical and microbiological properties (AU)

Effects of spray drying on physicochemical properties of chitosan acid salts.

The effects of spray-drying process and acidic solvent system on physicochemical properties of chitosan salts were investigated. Chitosan used in spray dryings was obtained by deacetylation of chitin from lobster (Panulirus argus) origin. The chitosan acid salts were prepared in a laboratory-scale spray drier, and organic acetic acid, lactic acid, and citric acid were used as solvents in the process. The physicochemical properties of chitosan salts were investigated by means of solid-state CP-MAS (13)C nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray powder diffraction (XRPD), differential scanning calorimetry, and Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and near-infrared spectroscopy. The morphology of spray-dried chitosan acid salts showed tendency toward higher sphericity when higher temperatures in a spray-drying process were applied. Analysis by XRPD indicated that all chitosan acid salts studied were amorphous solids. Solid-state (13)C NMR spectra revealed the evidence of the partial conversion of chitosan acetate to chitin and also conversion to acetyl amide form which appears to be dependent on the spray-drying process. The FTIR spectra suggested that the organic acids applied in spray drying may interact with chitosan at the position of amino groups to form chitosan salts. With all three chitosan acid salts, the FTIR bands at 1,597 and 1,615 cm(-1) were diminished suggesting that -NH groups are protonated. The FTIR spectra of all chitosan acid salts exhibited ammonium and carboxylate bands at 1,630 and 1,556 cm(-1), respectively. In conclusion, spray drying is a potential method of preparing acid salts from chitosan obtained by deacetylation of chitin from lobster (P. argus) origin.

Metabolitos secundarios en los extractos secos de Passiflora incarnata L., Matricaria recutita L. y Morinda citrifolia L. / Secondary metabolites in Passiflora incarnate L., Matricaria recutita L. and Morinda citrifolia L. dry extracts

INTRODUCCIÓN: resulta de interés establecer una tecnología propia para la elaboración y el establecimiento de especificaciones de calidad en diversas formulaciones sólidas de extractos secos de Passiflora incarnata L. (pasiflora), Matricaria recutita L. (manzanilla) y Morinda citrifolia L. (noni). OBJETIVOS: realizar los estudios fitoquímicos y analizar parámetros de control de calidad de los extractos secos de Passiflora incarnata L., Matricaria recutita L. y Morinda citrifolia L. MÉTODOS: para el estudio fitoquímico por cromatografía en capa delgada se emplearon técnicas simples, rápidas, selectivas y con equipamiento mínimo para determinados compuestos. Para el análisis de los parámetros de calidad, se aplicaron los ensayos descritos en la Norma Ramal del Ministerio de Salud Pública (NRSP 309). RESULTADOS: se comprobó la presencia de flavonoides, aminoácidos, aminas, azúcares y oligosacaridos en los 3 extractos secos estudiados. En el de M. citrifolia se observó además la presencia de compuestos antraquinónicos y terpenos, mientras que en M. recutita se identificó la presencia de coumarinas. CONCLUSIONES: los resultados obtenidos demostraron que los 3 extractos se encuentran dentro de los límites establecidos para su empleo como principio activo de origen natural.

INTRODUCTION: it is interesting to develop our own technology to work out and to set quality specifications for different solid formulations of Passiflora incarnata L. ((passiflora), Maricaria recutita L. (chamomile) and Morinda citrifolia L. (noni) dry extracts. OBJECTIVES: to conduct phytochemical studies on and to examine the quality control parameters of Passiflora incarnata L. Maricaria recutita L. and Morinda citrifolia L. (noni) dry extracts. METHODS: for the phytochemical study based on thin layer chromatography, quick, simple and selective techniques were used, and minimal amount of equipment was employed for certain compounds. The analysis of the quality control parameters included the assays described in the Branch Standard of the Ministry of Public Health known as NRSP 309. RESULTS: flavonoids, aminoacids, amines, sugars and oligosaccharides were found in the three dry extracts under study. Antraquninone compounds and terpens were observed in the M. citrifolia extract whereas coumarins were present in the M. recutita leaf extract. CONCLUSIONS: the results proved that the three extracts are within the set limits for their use as natural active principle.

Metabolitos secundarios en los extractos secos de Passiflora incarnata L., Matricaria recutita L. y Morinda citrifolia L. / Secondary metabolites in Passiflora incarnate L., Matricaria recutita L. and Morinda citrifolia L. dry extracts

INTRODUCCIÓN: resulta de interés establecer una tecnología propia para la elaboración y el establecimiento de especificaciones de calidad en diversas formulaciones sólidas de extractos secos de Passiflora incarnata L. (pasiflora), Matricaria recutita L. (manzanilla) y Morinda citrifolia L. (noni). OBJETIVOS: realizar los estudios fitoquímicos y analizar parámetros de control de calidad de los extractos secos de Passiflora incarnata L., Matricaria recutita L. y Morinda citrifolia L. MÉTODOS: para el estudio fitoquímico por cromatografía en capa delgada se emplearon técnicas simples, rápidas, selectivas y con equipamiento mínimo para determinados compuestos. Para el análisis de los parámetros de calidad, se aplicaron los ensayos descritos en la Norma Ramal del Ministerio de Salud Pública (NRSP 309). RESULTADOS: se comprobó la presencia de flavonoides, aminoácidos, aminas, azúcares y oligosacaridos en los 3 extractos secos estudiados. En el de M. citrifolia se observó además la presencia de compuestos antraquinónicos y terpenos, mientras que en M. recutita se identificó la presencia de coumarinas. CONCLUSIONES: los resultados obtenidos demostraron que los 3 extractos se encuentran dentro de los límites establecidos para su empleo como principio activo de origen natural(AU)

INTRODUCTION: it is interesting to develop our own technology to work out and to set quality specifications for different solid formulations of Passiflora incarnata L. ((passiflora), Maricaria recutita L. (chamomile) and Morinda citrifolia L. (noni) dry extracts. OBJECTIVES: to conduct phytochemical studies on and to examine the quality control parameters of Passiflora incarnata L. Maricaria recutita L. and Morinda citrifolia L. (noni) dry extracts. METHODS: for the phytochemical study based on thin layer chromatography, quick, simple and selective techniques were used, and minimal amount of equipment was employed for certain compounds. The analysis of the quality control parameters included the assays described in the Branch Standard of the Ministry of Public Health known as NRSP 309. RESULTS: flavonoids, aminoacids, amines, sugars and oligosaccharides were found in the three dry extracts under study. Antraquninone compounds and terpens were observed in the M. citrifolia extract whereas coumarins were present in the M. recutita leaf extract. CONCLUSIONS: the results proved that the three extracts are within the set limits for their use as natural active principle(AU)

Optimización de un proceso de obtención de extracto acuoso de Calendula officinalis Lin. / Optimization of a process of obtention of aqueous extract from Calendula officinalis Lin

El propósito de la presente investigación fue estudiar el efecto de 3 variables en el proceso de obtención del extracto acuoso de flores de Calendula officinalis Lin., así como su optimización a partir de la maximización de los sólidos totales en el extracto y los valores de recobrado, obtenidos en un reactor cilíndrico de laboratorio con geometría desescalada de un reactor industrial. El estudio de superficie de respuesta realizado, utilizó un diseño híbrido, el cual, con 11 experimentos, logra analizar 3 factores en 5 niveles y da una respuesta adecuada a la necesidad de determinar la influencia de las variables de proceso y los valores óptimos para la extracción. La relación droga disolvente resultó ser la variable analizada que influyó con mayor significación en la extracción aunque todas fueron significativas y 100 ºC de temperatura, (1/10) como relación droga/disolvente y 2,5 h de agitación, resultaron ser los parámetros óptimos de operación, para el procedimiento propuesto.

The aim of the present research was to study the effect of three variables in the process of obtention of aqueous extract from flowers of Calendula officinalis Lin., as well their optimization, starting from the maximization of total solids present in the extract, and the recovery values obtained in a lab cylindrical reactor with a non-scale geometry of an industrial reactor. The surface study of the response used a hybrid design, which with 11 experiments attained to analyze three factors at 5 levels, and to give an appropriate response to the need of determining the influence of the process variables and the optimal values for extraction. The drug/diluent ratio proved to be the analyzed variable that influenced the most on the extraction, although all the variables were significant. The optimal parameters for the operation were: a temperature of 100 ºC, a drug/diluent ratio of 1/10, and 2.4 hours of shaking..

Optimización de un proceso de obtención de extracto acuoso de Calendula officinalis Lin / Optimization of a process of obtention of aqueous extract from Calendula officinalis Lin

El propósito de la presente investigación fue estudiar el efecto de 3 variables en el proceso de obtención del extracto acuoso de flores de Calendula officinalis Lin., así como su optimización a partir de la maximización de los sólidos totales en el extracto y los valores de recobrado, obtenidos en un reactor cilíndrico de laboratorio con geometría desescalada de un reactor industrial. El estudio de superficie de respuesta realizado, utilizó un diseño híbrido, el cual, con 11 experimentos, logra analizar 3 factores en 5 niveles y da una respuesta adecuada a la necesidad de determinar la influencia de las variables de proceso y los valores óptimos para la extracción. La relación droga disolvente resultó ser la variable analizada que influyó con mayor significación en la extracción aunque todas fueron significativas y 100 ºC de temperatura, (1/10) como relación droga/disolvente y 2,5 h de agitación, resultaron ser los parámetros óptimos de operación, para el procedimiento propuesto(AU)