Biopolimero

Ana Paola Corredor, José Danilo Pedraza, Diana Paola Rodríguez.

RESUMEN

En esta práctica se sintetizaron varios polímeros biodegradables a partir de diferentes concentraciones de almidón de maíz, vinagre, glicerina y agua, mezcladas a diferentes temperaturas y tiempos de cocción.

Las muestras presentan diferentes propiedades dependiendo de las condiciones a las que fueron creadas. Las propiedades que varían son elasticidad, grosor, dureza y adhesión, y estas determinan el uso que para el cual pueden destinarse los diferentes polímeros obtenidos.

Se observó que a mayor temperatura se reducía la elasticidad, debido a la pérdida de agua por evaporación. También se llego a la conclusión que la viscosidad y el grosor son características aportadas por la cantidad de almidón que se mezcle, la glicerina es la causante de la elasticidad y la resistencia, mientras que el vinagre cumple con la función de unir las moléculas de almidón, por lo que puede concluirse que de cierta forma le proporciona resistencia al biopolimero.

INTRODUCCIÓN

Los biopolímeros son una clase de polímeros producidos por organismo vivientes; la mayor parte de ellos son plásticos derivados del almidón de maíz. Se trata de un material revolucionario que supone una alternativa al plástico petroquímico. Su principal característica es que pueden degradarse en el medio ambiente como lo hace la materia orgánica.

Los biopolímeros intrínsecamente tienen una estructura bien definida: La composición química exacta y la secuencia en las cuales se arreglan

son unidades llamadas estructura primaria. Esta es la principal característica que los diferencia de los polímeros a base de polietileno y poliestireno, ya que estos presentan una estructura más al azar y un poco desorganizada.

Para la creación del biopolimero se utilizaron las siguientes sustancias:

Almidón: El almidón es un polisacárido de reserva alimenticia predominante en las plantas, constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis del almidón constituyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para hacer pan y otros productos de panadería.

Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de maíz (Zea mays), trigo (Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa), y de algunas raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Ipomoea batatas) y mandioca (Manihot esculenta). Tanto los almidones como los almidones modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.

El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del 35%.

Los almidones de los cereales contienen pequeñas cantidades de grasas. Los lípidos asociados al almidón son, generalmente, lípidos polares, que necesitan disolventes polares tales como metanol-agua, para su extracción. Generalmente el nivel de lípidos en el almidón cereal, está entre 0.5 y 1%.

Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares, la amilosa y la amilopectina; contienen regiones cristalinas y no cristalinas en capas alternadas. Puesto que la cristalinidad es producida por el ordenamiento de las cadenas de amilopectina, los gránulos de almidón céreo tienen parecido grado de cristalinidad que los almidones normales. La disposición radial y ordenada de las moléculas de almidón en un gránulo resulta evidente al observar la cruz de polarización (cruz blanca sobre un fondo negro) en un microscopio de polarización cuando se colocan los polarizadores a 90° entre sí. El centro de la cruz corresponde con el hilum, el centro de crecimiento de gránulo

Figura 1: Estructura de la molécula del almidón.

Glicerina: Es un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH), por lo que su molécula se suele representar como:

La glicerina es un líquido viscoso, incoloro, inodoro, higroscópico (sustancias con la capacidad de ceder o absorber agua del ambiente) y dulce. Tiene un punto de ebullición de 290 °C, y uno de fusión de 18 °C, es resistente a la congelación, pero se puede cristalizar a baja temperatura, es soluble en agua y se disuelve en alcohol.

Este compuesto tiene una amplia variedad de aplicaciones, tales como emulsionante, agente suavizador, plastificante (sustancia que cuando se añade a un material, normalmente a un plástico, da como resultado un producto flexible, resistente y más fácil de manejar), agente estabilizador y humectante.

Vinagre: El vinagre es un líquido miscible, con sabor agrio, que proviene de la fermentación acética del vino y manzana (mediante las bacterias Mycoderma aceti). El vinagre contiene una concentración que va de 3% al 5% de ácido acético. Los vinagres naturales también contienen pequeñas cantidades de ácido tartárico y ácido cítrico. Su punto de fusión se encuentra cerca de los 118,05 °C, y el de fusión a unos 16,85 °C, su densidad es muy parecida a la del agua 1,049 g/cm³, y puede llegar a ser corrosivo si se tiene a una concentración muy alta.

Figura 2: Estructura del acido acético.

Son ampliamente conocidas sus propiedades como mordiente en soluciones fijadoras, para la preservación de tejidos (histología), donde actúa empíricamente como fijador de nucleoproteínas, y no así de proteínas plasmáticas, ya sean globulares o fibrosas.

Es así como el vinagre favorece la fijación de ciertos colorantes usados en tintorerías, por lo que puede pensarse que su función dentro de la mezcla es esta misma, unir las moléculas del almidón.

Agua:

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