Biopeliculas

1. Introducción

La producción de películas biodegradables a partir de fuentes renovables le confieren un valor agregado a las materias primas, ampliando así su campo de aplicación (Müller y col., 2009). De todos los polímeros naturales, el almidón presenta ventajas debido a su bajo costo, alta disponibilidad, fácil manipulación y funcionalidad (Lafargue y col., 2007; Zhang y Han, 2006). El almidón está compuesto fundamentalmente por amilopectina y amilosa, siendo esta última la principal responsable de la capacidad formadora de películas que posee este polisacárido.

Existen numerosos estudios sobre la potencialidad de almidones de diferentes fuentes botánicas para el desarrollo de películas y recubrimientos con propiedades diferenciales (Müller y col., 2009). Así, se han obtenido y caracterizado películas a base de almidones nativos tales como maíz (García y col., 2009; Zhou y col., 2009; Bertuzzi y col., 2007), mandioca (Flores y col., 2010; Mali y col., 2005), cará (Mali y col., 2005), papa (Zhou y col., 2009), arvejas (Zhang y Han, 2006), entre otros. Por otra parte, también se encuentran en la literatura trabajos sobre la obtención de películas a base de diversos almidones modificados (López y col., 2011, 2010 y 2008; Lafargue y col., 2007; Bonacucina y col., 2006; Fringant y col., 1998).

Una de las posibles aplicaciones de estos materiales puede ser el desarrollo de envases para alimentos; por consiguiente, es necesario que las mismas sean resistentes para proteger al producto envasado y facilitar su manejo, además de ser flexibles para adaptarse a posibles deformaciones. Las películas de biopolímeros tienen flexibilidad limitada comparada con los materiales sintéticos y se ha demostrado que en el caso de películas a base de almidón, la relación amilosa/amilopectina condiciona el comportamiento mecánico del material (Alves y col., 2007; Tharanthan, 2003; Mali y col., 2002). Así, la incorporación de plastificantes a la matriz polimérica resulta imprescindible para mantener la integridad del envase y mejorar sus propiedades mecánicas. El plastificante debe ser compatible con el polímero base para poder generar una matriz homogénea, sin separación de fases (Lazaridou y Biliaderis, 2002; Mali y col., 2002). Los más empleados son polioles (glicerol, sorbitol, polietilenglicol, etc.), siendo los grupos hidroxilos de dichos compuestos los responsables del efecto plastificante (Sothornvit y Krotcha, 2005).

Por otra parte, la determinación de las propiedades de barrera al vapor de agua de las películas resulta relevante ya que la calidad organoléptica y microbiológica de los alimentos depende de la efectividad del envase para controlar el intercambio de vapor de agua. La difusión y solubilidad del permeante son afectadas por la temperatura, el tamaño, forma y polaridad de la molécula que difunde y las características de la película tales como espesor, cristalinidad, presencia de plastificante, etc. (Sothornvit y Krotcha, 2005; Mali y col., 2002).

Así, el manejo de la formulación permite controlar las propiedades de barrera al vapor de agua de las películas y su comportamiento mecánico con la finalidad de obtener materiales con diferentes posibilidades de aplicación.

2. Planteamiento del Problema

El crecimiento de la población mundial es exponencial y para satisfacer sus necesidades se ha incrementado el desarrollo y extendido el uso de una gran diversidad de materiales en la producción, conservación y comercialización de los alimentos. Actualmente, muchos esfuerzos están orientados hacia la investigación y desarrollo del área de envasado de alimentos debido a la demanda de productos cada vez más seguros, nutritivos, duraderos y de alta calidad, siendo innumerables los avances tecnológicos conseguidos en este sector. A la hora de elegir un envase para un producto, es necesario conocer los mecanismos de deterioro primarios del producto y el material que mejor se adapta a las condiciones del mismo. Se dispone de una amplia gama de envases de diversos materiales y características para satisfacer la demanda de la gran cantidad de productos alimenticios que existen en la actualidad. Debido a esta enorme variabilidad no es posible el uso de un envase ideal que sea válido para todos ellos y, por lo tanto, es necesario seleccionar para cada uso el envase y la tecnología de envasado más adecuados en función de distintos parámetros como: las características del producto, forma de transporte y distribución comercial, vida útil esperada, costos, posibilidad de reutilización o reciclado de los materiales, compatibilidad con el medio ambiente, etc. Inicialmente, dentro de las materias primas utilizadas en la fabricación de envases para alimentos se pueden citar el metal, el vidrio y el papel. En los últimos cincuenta años ha habido una sustitución gradual de estos materiales por polímeros provenientes de la industria petroquímica ya que los mismos permiten obtener materiales flexibles con características distintivas. A pesar de que la mayoría de los productos poliméricos sintéticos derivados del petróleo garantizan la protección deseada en términos de costo, conveniencia, formato, marketing y características físicas, químicas y ópticas, tienen la desventaja de que no son biodegradables, siendo responsables de gran parte de los residuos contaminantes que se acumulan en la naturaleza. Además, su fabricación requiere un alto costo energético y generalmente se descartan tras el primer uso, siendo su destrucción también muy costosa y contaminante. Por lo tanto, ha surgido la necesidad de proponer restricciones ambientales basadas en una verdadera política de control de residuos no degradables con el fin de reducir la cantidad de desechos de envases además de reutilizar los materiales y reciclarlos para producir nuevos insumos. Así, se han realizado numerosos estudios para valorar algunos materiales alternativos; en ese sentido, surgió el concepto de materiales biodegradables asociado al uso de materias primas renovables. Los mismos son capaces de ser degradados por el medio ambiente (expuestos a condiciones óptimas de humedad, microorganismos presentes en el suelo y oxígeno) en sustancias simples (agua y dióxido de carbono) y biomasa. El reemplazo de los envases sintéticos convencionales por materiales biodegradables puede reducir el uso de recursos no renovables y disminuir los desechos ambientales a través del reciclado biológico del sistema. Si bien, estos materiales son considerablemente más caros que los sintéticos convencionales, el mejoramiento de las prácticas de producción, que puedan realizarse a escala industrial y el aumento de los costos de los recursos fósiles conduciría a una situación económica más favorable.

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