Actividad antimicrobiana de peliculas biodegradables de queratina y quitosano en el marco de la economía circular, para aplicaciones en la industria alimentaria.

Abstract

El desarrollo de biomateriales para el control de microorganismos es una oportunidadpara la reconversión de biomasa residual generada por sectores industriales, en el marcode la economía circular. Se desarrollaron películas compuestas biodegradables a partir dequeratina (K) una proteína biocompatible y biodegradable, componente principal de lasplumas, residuo del sector avícola, y de quitosano (Qs) un biopolímero catiónico deaminopolisacáridos, obtenido a partir de la quitina presente en residuos del sectorpesquero, con propiedades antimicrobianas.La queratina en polvo (Kp) se obtuvo mediante la hidrólisis de plumas de pollo con NaOH(5%p/v) y el secado por liofilización. Las películas de quitosano/queratina (PQs-Kp) seformaron por la técnica de secado por moldeo (24h; 35°C) con una proporción de 70:30(m:m) de una solución de quitosano (2%m/v) y la queratina en polvo (Kp). Posteriormentese sometieron a curado térmico (120oC, 30 min). Como control se usaron películas de Qs(2%p/v) (PQs). Se evaluó el porcentaje de hinchamiento y pérdida de peso a pH=7.4evidenciando que el agregado de Kp generó una matriz más estable en medio acuoso. Lapermeabilidad al vapor de agua fue 4,7x10-11g/s.m.Pa y el ángulo de contacto fue 97,1o(tendencia hidrofóbica).El análisis estructural de PQs-Kp mediante FTIR-ATR, mostró una predominancia de lasseñales de Qs y una disminución en la Amida I y II debido a la interacción entre losbiopolímeros. El análisis del comportamiento térmico (DSC) y termogravimétrico (TGA)evidenciaron la alta estabilidad térmica de PQs-Kp. La morfología se estudió mediantemicroscopía electrónica de barrido.La actividad antimicrobiana de las películas se determinó analizando sus efectos sobre elcrecimiento de la flora natural y del patógeno L. monocytogenes en discos de carnevacuna con películas separadoras PQs-Kp o PQs, almacenados a 4oC entre 7-16 días. Setomaron muestras de carne a distintos tiempos, se homogeneizaron en stomacher y sesembraron las diluciones en placas de Petri con medios correspondientes para elcrecimiento de mesófilos y psicrófilos (PCA), enterobacterias (EMB), bacterias ácidolácticas (MRS), hongos y levaduras (YGC). Se observó un aumento en el tiempo delatencia y una disminución del crecimiento microbiano en las muestras con películas PQs-Kp. La efectividad sobre L. monocytogenes se evaluó primero utilizando el método dedifusión en disco, para lo cual se colocaron discos de PQs-Kp en medio PALCAMenriquecido con suplemento selectivo para Listeria e inoculando con la cepa L261(108UFC/mL) 37°C-24h. Se observó la formación de halos de inhibición generados porPQs-Kp, resultando el porcentaje de inhibición de 30%. En una segunda etapa sealmacenaron sistemas carne-película (PQs-Kp o PQs). El sistema fue inoculado con 100μL de L261 (105UFC/mL) y se almacenó a 4oC, 7días. Los recuentos de L.monocytogenes presentes en los discos de carne, indicaron que PQs-Kp retarda elcrecimiento de la cepa L261. El uso de PQs-Kp como separadores permitiría controlar el desarrollo de L. monocytogenes en productos cárnicos, siendo a la vez una alternativapara la valorización de biomasa residual.