Caracterización fisicoquímica de ceras comerciales y recuperadas de residuos como precursores de nanopartículas lipídicas

Abstract

Las ceras son compuestos lipídicos cristalinos que contienen hidrocarburos y otras sustancias no polares. Pueden ser de origen vegetal, animal o mineral. Debido a sus aplicaciones en la industria, es importante la caracterización para comprender sus propiedades y usos potenciales como precursores de nanopartículas lipídicas. En este trabajo se llevó a cabo la caracterización física y química de siete ceras naturales de origen vegetal y animal. Entre estas se incluyeron ceras comerciales de candelilla (CLW), carnauba (CRW), girasol (SFW) y salvado de arroz (RBW). También, se emplearon ceras recuperadas de residuos, en particular, se utilizó cera de abeja de panales (BW), y ceras de girasol recuperadas de sedimentos de tanques de almacenamiento de aceite (SFWC) y de tierras de filtración (SFWJ). La caracterización se realizó utilizando técnicas de colorimetría, microscopía de luz polarizada, calorimetría diferencial de barrido (DSC), difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y cromatografía de capa fina (TLC). Las ceras analizadas presentaron valores altos de luminosidad (L*), para SFW y SFWJ los valores de a* fueron negativos y los valores de b* positivos, ubicándolas en el cuadrante amarillo/verdoso. Los valores de a* y b* para CLW, CRW, RBW, BW y SFWC fueron positivos, situándolas en el cuadrante amarillo/rojizo. Con el propósito de analizar las estructuras microscópicas se prepararon oleogeles utilizando ceras y aceite de girasol alto oleico. Las imágenes obtenidas utilizando un microscopio de luz polarizada revelaron que las ceras naturales pueden estabilizarse mediante un proceso de cristalización interfacial formando redes cristalinas. También, se observó que SFW y BW tienen morfología similar caracterizada por cristales con forma de aguja. A partir de los termogramas obtenidos por DSC se estudiaron las características de fusión de las ceras, determinando temperaturas de inicio (Ton), y de pico (Tf) de la transición y su correspondiente entalpía. Los resultados indicaron que CRW posee la Ton más alta (76,8 ± 8,4 °C), seguida de RBW (72,3 ± 5,7 °C), SFW, SFWJ y SFWC en el rango de 73,4 ± 0,0 a 69,0 ± 0,2 °C, BW (55,3 ± 4,5 °C) y CLW (54,7 ± 0,2 °C). Respecto a las Tf, se observó que CRW presentó la más alta (82,8 ± 0,1 °C), seguida de RBW (78,2 ± 0,4 °C), SFW (76,5 ± 0,7 °C), SFWJ (75,4 ± 0,1 °C), SFWC (75,1 ± 0,4 °C), CLW (65,2 ± 1,3 °C) y BW (63,7 ± 0,5 °C). Además, las entalpías de fusión fueron de 211,8 ± 5,0; 210,2 ± 0,1; 190,5 ± 9,3; 182,4 ± 7,2; 172,0 ± 3,2; 167,0 ± 2,8 y 135,2 ± 54,5 J/g para SFW, RBW, CRW, BW, CLW, SFWC y SFWJ respectivamente. Se observó que ceras con mayor grado de insaturación de ácidos grasos presentaron menores valores de Tf. A partir de DRX se determinó la longitud de los alcanos y otros compuestos no lineales presentes en formas cristalizables en las ceras estudiadas. Los espectros FTIR revelaron la presencia de bandas de absorción relacionadas con los carbonilos entre 1700 y 1750 cm-1. Este estudio se complementó con TLC, que reveló la presencia de ésteres, hidrocarburos, alcoholes y ácidos grasos. Estos resultados brindan información relevante sobre la composición fisicoquímica de la cera y contribuyen a una comprensión más detallada de sus propiedades.