Síntesis y caracterización de biopelículas a base de quitosano-almidón de maíz y quitosano-alginato de sodio como posibles sustitutos de recubrimientos alimenticios

Abstract

En los últimos años, el consumo de materiales de embalaje derivados del petróleo ha aumentado de manera alarmante y, dentro de la producción de estos envases, la industria alimentaria ha sido la de mayor crecimiento, siendo uno de los principales contribuyentes a la problemática ambiental y de salud que se vive actualmente. Con el objetivo de mitigar este problema, empresas e investigadores han estado desarrollando nuevas estrategias de embalaje con características confiables, basadas en materiales más amigables con el ambiente, elaborados a partir de moléculas y polímeros de origen natural como el almidón, quitosano, celulosa, algunas proteínas y alginatos, los cuales ha demostrado ser atractivas debido a sus propiedades sustentables, de baja toxicidad, alta biodegradabilidad y biocompatibilidad. Es por ello, que en el presente trabajo se tiene como objetivo sintetizar y caracterizar biopelículas a base de quitosano-almidón de maíz y quitosano-alginato de sodio como posibles sustitutos de recubrimientos alimenticios. Por el método de “casting” (usando ácido acético como disolvente), se sintetizaron biopelículas a base de quitosano, quitosano adicionado con 1 y 2% de almidón de maíz, y quitosano con 1 y 2% de alginato de sodio; además, se usó glicerol como plastificante. Las biopelículas fueron caracterizadas y comparadas con una película comercial de grado alimenticio de la marca Aurrera®. Todas las biopelículas presentaron una solubilidad mayor al 50%, mientras que la muestra comercial arrojó una solubilidad menor al 10%, lo cual es favorable para cierto tipo de aplicaciones. El espesor de la muestra comercial fue menor al de las biopelículas, las cuales tuvieron un espesor de entre 0.07 y 0.14 mm, siendo las adicionadas con alginato al 2% las de mayor espesor; en contraste, la adición de almidón no afectó el espesor de las biopelículas con matriz de quitosano. La colorimetría de las biopelículas adicionadas con almidón y alginato presentó una tendencia hacia los colores rojo y azul del espectro (respectivamente). También presentaron valores de apariencia opaca, en contraste con la muestra comercial que obtuvo un valor de 0.1 (valor de alta luminosidad) de opacidad. Las biopelículas fueron maleables, lo cual es un aspecto benéfico para su aplicación en alimentos con altas tasas de degradación a estrés oxidativo. Por otro lado, la muestra comercial y las biopelículas adicionadas con almidón al 1 y 2 % tuvieron módulos de Young de 0.1, 0.5 y 0.6 MPa respectivamente, lo que refleja su flexibilidad; las adicionadas con alginato fueron rígidas (9 MPa). Se observó que en pequeñas concentraciones hubo buena compatibilidad entre los componentes (quitosano-almidón y quitosano-alginato). A grandes concentraciones la adición de alginato disminuye la resistencia a la tracción, lo cual no sucede con el almidón. Finalmente, se recubrieron muestras de papaya cortada, con la película comercial, biopelículas de quitosano y con las adicionadas al 1 y 2% de almidón, debido a que mostraron las mejores propiedades. El alimento recubierto con la muestra comercial obtuvo un 7% de pérdida de masa, en cambio las muestras recubiertas con las biopelículas obtuvieron una pérdida de masa de más del 50%, lo cual podría explicarse debido a la baja capacidad de conservación de las biopelículas en frutas con alta tasa de humedad. Sin embargo, para aplicaciones específicas las biopelículas adicionadas con almidón e incluso las adicionadas con alginato en bajas concentraciones serian buenas candidatas debido a su biocompatibilidad y demás propiedades reportadas en el presente estudio.