En esta investigación se determinó la estabilidad de compuestos fenólicos de Opuntia oligacantha Först (xoconostle) mediante la microencapsulación con una mezcla de biopolímeros (maltodextrina y goma arábiga) y agave sap (aguamiel) como termoprotector. A los microencapsulados secados por aspersión se les determinó distribución de tamaño de partícula, microscopía electrónica de barrido y estabilidad durante el almacenamiento a diferentes temperaturas y actividades de agua. Los resultados mostraron diferencias significativas (P < 0.05) entre las microcápsulas encontrando mayor protección en las microcápsulas con aguamiel. Las microcápsulas con formas esféricas tuvieron un diámetro promedio de 7.72 μm. Se observó que las microcápsulas con aguamiel tuvieron el menor cambio de color independientemente de la temperatura de secado y preservan los compuestos fenólicos por más de 1467 días con temperaturas de almacenamiento de 25 ºC. Estos resultados sugieren la aplicación de estos encapsulados con compuestos fenólicos del xoconostle en productos alimenticios.