Bioplástico elaborado con nanocelulosa y mango para mejorar la conservación de los alimentos

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Bioplástico elaborado con nanocelulosa y mango para mejorar la conservación de los alimentos

Un equipo de investigación de la Universidad de Cádiz (España), junto con investigadores de la Universidad de Aveiro (Portugal) del grupo de investigación Biopol4fun, han desarrollado un plástico bioactivo o funcionalizado elaborado a partir de celulosa nanofibrilada y extractos de hojas de mango que conserva los alimentos por más tiempo que los plásticos funcionalizados.

Este envase está destinado a mantener las propiedades de los alimentos durante más tiempo sin necesidad de añadir aditivos químicos, ya que el propio envase actúa como una barrera activa que favorece la conservación. Esto se debe a que esta película biodegradable contiene compuestos antimicrobianos y antioxidantes del extracto de hoja de mango que han sido probados in vitro, mientras que al mismo tiempo ofrece un filtro de luz ultravioleta más potente que retrasa el deterioro de los alimentos.

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores compararon dos técnicas diferentes de obtención del envase. El convencional consiste en disolver los componentes en un solvente, que luego se retira. El otro procedimiento alternativo no requiere el uso de disolventes químicos, pero utiliza CO2 supercrítico para funcionalizar el polímero, lo que proporciona al bioplástico propiedades fisicoquímicas y bioactivas más efectivas que las obtenidas por el tratamiento convencional. La novedad de este estudio radica en que valida este último método de obtención de esta película que prolonga la conservación de los alimentos y, al mismo tiempo, actúa como barrera frente a los patógenos alimentarios.

Este envase bioactivo, es decir, con propiedades antimicrobianas y antioxidantes del extracto de hoja de mango, aumenta la barrera protectora frente a la luz ultravioleta. “Gracias a ella, los alimentos envueltos en esta película se podrían conservar por más tiempo sin la adición de conservantes. La propia película reemplaza al aditivo químico, ya que la sustancia activa ejerce su efecto a través del envase sin necesidad de añadir nada al alimento”, Cristina Cejudo, investigadora de la Universidad de Cádiz y coautora del estudio, señaló a Fundación Descubre.

Para desarrollar este bioplástico, los expertos utilizaron extractos de hojas de mango procedentes de restos de poda del cultivo de este fruto en la finca experimental del Instituto de Horticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora” en Málaga (España). La celulosa nanofibrilada que forma el polímero proviene procedente del tratamiento químico y enzimático de un residuo de la industria papelera.

Fundición con solvente convencional vs impregnación con solvente supercrítico

Con estos materiales, el equipo de investigación ha utilizado dos procedimientos diferentes para comparar sus propiedades físicas y función bioactiva, como se explica en el estudio, titulado “Películas de base biológica de nanocelulosa y extracto de hoja de mango para envasado activo de alimentos: impregnación supercrítica versus fundición con solvente”, publicó en la revista Food Hydrocolloids.

Por un lado, los investigadores utilizaron el método de fundición convencional, que consiste en agregar el compuesto activo antes de polimerizar el plástico, es decir, antes de unir sus compuestos. Por tanto, el proceso consiste en disolver el extracto de hoja de mango y la nanocelulosa y posteriormente polimerizar y secar los disolventes a una temperatura de 45ºC.

Para el tratamiento basado en la tecnología de impregnación supercrítica, utilizaron un extracto obtenido previamente por la misma técnica. “De esta forma se logra una mejor disolución del extracto durante la impregnación del polímero, ya que el extracto de mango penetra en la composición de la nanocelulosa a nivel superficial, lo que favorece la migración de los compuestos activos, demorando así menos tiempo en ejerce su acción conservante”, explica la investigadora Cejudo.

Una ventaja adicional de la técnica supercrítica es que la inhibición de patógenos es mayor debido a la selección de los compuestos más bioactivos en el extracto de mango para la impregnación supercrítica. Esto le da al plástico una mayor concentración de estos compuestos que la técnica convencional. “Como resultado, las propiedades activas del mango permanecen intactas después de la impregnación, lo que aumenta la capacidad de la película para proteger los alimentos”, dice Cejudo.

Con estos resultados, el equipo de investigación ha comprobado la eficacia de la técnica de impregnación supercrítica para obtener este nuevo envase bioactivo. “Este tratamiento es eficaz y válido porque ayuda a conservar los alimentos con una vida útil más perecedera y también ofrece la ventaja de que se puede aplicar sin el uso de disolventes o compuestos químicos artificiales”, dice la experta.

Mientras que con el método convencional el envase es de color naranja debido a una interacción más fuerte del mango con el polímero, con la impregnación supercrítica adquiere un color verdoso, similar al de la mezcla original, porque la deposición es más superficial, lo que también favorece un comportamiento más rápido de los compuestos durante el envasado.

Ensayos in vitro sobre patógenos alimentarios

Al mismo tiempo y con el fin de probar la eficacia del nuevo envase obtenido por impregnación supercrítica, el equipo de investigación evaluó in vitro el comportamiento antimicrobiano frente a dos patógenos alimentarios: Staphylococcus aureus y Escherichia coli.

Con esta prueba, encontraron que los polifenoles del mango presentes en la película bioactiva previenen la propagación de ambos microorganismos debido a sus propiedades antimicrobianas. “Este resultado muestra que el nuevo bioplástico se puede utilizar como envase para inhibir la propagación de patógenos y evitar el deterioro de los alimentos”, señala Cejudo.

Además, la presencia del extracto en la película aumenta la barrera UV, lo que reduce la cantidad de luz incidente que también provoca el deterioro de los alimentos, especialmente en alimentos que contienen compuestos oxidables como los lípidos.

Este estudio se suma a otro similar que realizaron hace un año para diseñar otra novedosa forma de envasado utilizando un plástico alimenticio al que añadieron extracto de remolacha, rico en compuestos antioxidantes. Tras realizar una prueba preliminar, consiguieron un producto que tiene como objetivo mejorar las características de los envases que se utilizan actualmente para dar una mayor vida útil al alimento sin que éste pierda sus propiedades.

El siguiente paso de este equipo de investigación será estudiar cómo este envase bioactivo responde a la conservación de alimentos específicos y analizar su desempeño a escala piloto.

Más información: Cristina Cejudo Bastante et al, Películas de base biológica de nanocelulosa y extracto de hoja de mango para envasado activo de alimentos: Impregnación supercrítica versus colada con solvente, Hidrocoloides alimentarios (2021). DOI: 10.1016 / j.foodhyd.2021.106709

Proporcionado por Fundación Descubre

Fuente: Fundación Descubre