Utilización de polímeros naturales para el diseño de biopelículas en bioempaque

Abstract

La contaminación de los alimentos puede ocurrir durante la cosecha, procesamiento, distribución o almacenamiento. El empaque ofrece una protección efectiva a los alimentos de los contaminantes externos y previene o retarda los cambios físicos, químicos o biológicos que causan el deterioro. En la actualidad, la mayoría de los materiales de envasado se basan en polímeros petroquímicos, no biodegradables que generan muchas preocupaciones ambientales. En este sentido, como alternativa sustentable, entre los polímeros investigados se destacan los polisacáridos, debido a su biodegradabilidad,no toxicidad y gran abundancia. En vista de lo analizado se propone el objetivo: “producir y optimizar biopelículas a partir de polisacáridos arabino-galactano de Prosopis nigra (PN-B) y levanomicrobiológico”. Para la elaboración de las biopelículas se empleó el proceso de casting. Se evaluaron rangos de concentración de PN-B (1-20% p/v), levano (3-20% p/v) y glicerol (15-60% p/p polímero)como agente plastificante. Se empleó carboximetilcelulosa (CMC) como copolímero. Después de unos ensayos preliminares se optimizaron estos parámetros a través de un Diseño Central Compuesto (DCC)con software Design Expert 13. Se evaluaron 19 ensayos y las respuestas fueron: (i) espesor (ii) tasa de transferencia de vapor de agua (WVTR), (iii) permeabilidad del vapor de agua (WVP). Se realizó un paneo general de concentraciones de los polímeros y el agente plastificante. Se buscaron películas que presenten flexibilidad apropiada para ser dobladas sin quebrase, poca adhesión al poliestireno de las placas de Petri que permita su separación sin romper la estructura y viscosidad apropiada para su manipulación posterior. Las placas que contenían levano no presentaron características apropiadas para continuar con su estudio. En cambio, la utilización del CMC como copolímero con el PN-B, resultaron en películas con propiedades operacionales necesarias para el bioempaque. Se definió un rango de trabajo para el DCC: PN-B:1-9% p/v; CMC;1-4% p/v) y glicerol: 50-70% p/p polímero. El espesor de las películas varió de 0,460 mm a 0,095 mm. La WVTR, calculada gravimétricamente, presentó como mayor valor del diseño 1,40 10-2 g s-1 m-2 y el menor valor observado fue 6,53 10-3 g s-1 m-2. En cuanto a la WVP, los rangos de las biopelículas formadas se encontraron entre 2,24 10-9 y 6,02 10-10 g m-1 s-1 Pa-1. La biopelícula que presentó menor permeabilidad estuvo compuesta por 2,6% (p/v) de PN-B, 1,6% (p/v) deCMC y 54,0% (p/ppolímero) de glicerol. En conclusión, el polímero extraído de Prosopis nigra,complementado con CMC, pudo ser utilizado en la formación de biopelículas, la cuales presentaron características operacionales necesarias para el empaque de alimento. La optimización de las concentraciones de estos polímeros permitió disminuir la WVP de las películas, característica deseada en la industria alimenticia.