El uso indiscriminado de materiales de embalaje derivados del petróleo ha provocado una enorme acumulación de plástico en los vertederos y en el océano, ya que estos materiales tienen una baja degradabilidad y no se reciclan de forma significativa.
por Thais Szegö, FAPESP
Para mitigar este problema y satisfacer la creciente demanda de productos seguros para la salud humana y el medio ambiente, la industria alimentaria está invirtiendo en el desarrollo de alternativas de empaque más sostenibles que preserven la calidad nutricional y las características organolépticas como el color, el sabor, el olor y la textura.
Un ejemplo es una película formada por un compuesto derivado del limoneno, componente principal de la piel de los cítricos, y quitosano, un biopolímero derivado de la quitina presente en los exoesqueletos de los crustáceos.
La película fue desarrollada por un grupo de investigación en el estado de São Paulo, Brasil, integrado por científicos del Departamento de Ingeniería de Materiales y Bioprocesos de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Estatal de Campinas (FEQ-UNICAMP) y del Centro de Tecnología de Envases del Instituto de Alimentos. Tecnología (ITAL) de la Secretaría de Agricultura y Abastecimiento del Estado de São Paulo, también en Campinas.
Los resultados de la investigación se informan en un artículo publicado en Food Packaging and Shelf Life .
«Nos enfocamos en el limoneno porque Brasil es uno de los mayores productores de naranjas del mundo [si no el más grande] y São Paulo es el principal estado productor de naranjas», dijo Roniérik Pioli Vieira, último autor del artículo y profesor de FEQ- UNICAMP.
El limoneno se ha utilizado antes en películas para envases de alimentos para mejorar la conservación gracias a su acción antioxidante y antimicrobiana, pero su rendimiento se ve afectado por la volatilidad y la inestabilidad durante el proceso de fabricación del envase, incluso a escala de laboratorio.
Este es uno de los obstáculos para el uso de compuestos bioactivos en envases comerciales. A menudo se produce en procesos que involucran altas temperaturas y altas tasas de cizallamiento debido al corte o la conformación. Los aditivos bioactivos se degradan fácilmente en estos procesos.
«Para resolver este problema, se nos ocurrió la idea de usar un derivado del limoneno llamado poli(limoneno), que no es volátil ni particularmente inestable», dijo Vieira.
Los investigadores eligieron el quitosano para la matriz de la película porque es un polímero de origen natural y tiene conocidas propiedades antioxidantes y antimicrobianas. Su hipótesis era que la combinación de los dos materiales produciría una película con propiedades bioactivas mejoradas.
En el laboratorio, los científicos compararon películas con limoneno y poli(limoneno) en proporciones variables para enfrentar el desafío de encontrar una forma de combinarlos con el quitosano, ya que en teoría no se mezclan. Los investigadores optaron por la polimerización, un proceso en el que los polímeros se fabrican a partir de moléculas orgánicas más pequeñas.
En este caso, utilizaron un compuesto con funciones químicas polares para iniciar la reacción y aumentar la interacción entre el aditivo y la matriz polimérica. Luego analizaron la película resultante para evaluar propiedades como la capacidad antioxidante , la protección contra la luz y el vapor de agua y la resistencia a altas temperaturas.
Los resultados fueron altamente satisfactorios. «Las películas con el aditivo de poli(limoneno) superaron a las que tenían limoneno, especialmente en términos de actividad antioxidante, que era aproximadamente el doble de potente», dijo Vieira. La sustancia también funcionó satisfactoriamente como bloqueador de la radiación ultravioleta y se descubrió que no es volátil, lo que la hace adecuada para la producción a gran escala de envases, donde las condiciones de procesamiento son más severas.
Las películas aún no están disponibles para que las utilicen los fabricantes, principalmente porque el plástico a base de quitosano aún no se produce a una escala suficientemente grande para ser competitivo, pero también porque el proceso de producción de poli(limoneno) debe optimizarse para mejorar el rendimiento y ser Probado durante la fabricación de envases comerciales.
“Nuestro grupo está trabajando en eso. Hemos investigado otras aplicaciones del poli(limoneno) en el campo biomédico, por ejemplo. Estamos tratando de demostrar la multifuncionalidad de este aditivo, cuyo origen es renovable”, dijo Vieira.
Más información: Sayeny de Ávila Gonçalves et al, Poli(limoneno): un nuevo antioxidante oligomérico renovable y aditivo bloqueador de luz ultravioleta para películas a base de quitosano, Envasado de alimentos y vida útil (2023). DOI: 10.1016/j.fpsl.2023.101085
