Microstructure and thermal and functional properties of biodegradable films produced using zein

Microestructura y propiedades térmicas y funcionales de películas biodegradables producidas con zeína

En esta investigación se intenta producir envases biodegradables que sustituyan a los productos de plástico, reduciendo así la eliminación de residuos sólidos. En este trabajo se produjeron películas de zeína a partir de aceites vegetales (macadamia, oliva y buriti) y de ácido oleico puro. La superficie de las películas a base de zeína elaboradas con ácido oleico presenta una buena distribución de lípidos. El alto contenido de ácido oleico produjo una película con el mayor alargamiento a la rotura (8,08 ± 2,71%) debido a la mayor homogeneidad de la matriz proteica. 

Los diferentes aceites no afectaron a la temperatura de transición vítrea (Tg). Las curvas Tg de las películas con ácidos grasos mostraron una reducción de masa entre 50 y 120 °C debido a la evaporación del agua. A 120 °C, la pérdida de peso fue del 3-5% y, por encima de esta temperatura, se observó una mayor pérdida de peso, siendo mayor en la película fabricada con ácido oleico puro. En conclusión, aunque se produjeron películas biodegradables utilizando los cuatro aceites diferentes, la película fabricada con ácido oleico puro presenta las mejores características.

INTRODUCCIÓN

Hay una gran preocupación en todo el mundo por producir materiales renovables a partir de biomasa. Debido a problemas ambientales y de sostenibilidad, los biomateriales producidos a partir de residuos orgánicos son objeto de varios estudios.

Entre los muchos materiales crudos disponibles adecuados para la producción de productos biodegradables, el almidón y las proteínas se utilizan para crear matrices poliméricas debido a sus buenas propiedades de polimerización y porque son totalmente biodegradables. Ambos materiales, similares a los polímeros sintéticos convencionales, se procesan con la adición de plastificantes.

El biopolímero zeína comprende el 50% de las proteínas en los granos de maíz maduros; tiene características hidrofóbicas debido a su alto contenido de aminoácidos apolares, además de su alto grado de polimerización. La zeína ofrece ventajas como materia prima en la producción de biomateriales, revestimientos y aplicaciones plásticas, ya que es biodegradable y renovable. Se ha utilizado para desarrollar envases biodegradables funcionales, envases con agentes antimicrobianos, envases para biomateriales periodontales y sustratos para cultivo celular. Se han llevado a cabo estudios con zeína respecto a la regeneración de tejidos óseos, con nanopartículas utilizadas para mejorar las propiedades mecánicas de películas y películas comestibles para aumentar la vida útil de peras y macadamias.

La preparación de una solución de película requiere agentes de alto peso molecular llamados formadores de matriz, solventes, plastificantes y, cuando sea necesario, un ajustador de pH. Estos componentes se utilizan en diferentes combinaciones para dar a las películas diferentes características.