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BIOPELÍCULAS L* DS a* DS b* DS NaCas-G15% 34,30 0,07 -0,10 0,10 -0,88 0,03 NaCas-G25% 34,28 0,05 -0,24 0,04 -0,81 0,05 NaCas-G35% 33,83 0,08 -0,13 0,03 -0,69 0,04 NaCas-G15%-CV10% 34,71 0,06 -0,37 0,06 -1,30 0,10 NaCas-G25%-CV10% 34,64 0,05 -0,30 0,03 -0,96 0,05 NaCas-G35%-CV10% 33,78 0,03 -0,17 0,06 -0,72 0,06 Tabla 2. Coordenadas de color del espacio CIELAB de las biopelículas (n = 5). La medida del color se realizó colocando las biopelículas sobre el sensor y tomando cinco medidas en diferentes puntos de su superficie. La tabla 2 muestra las medias obtenidas para cada uno de los parámetros anteriores así como su desviación estándar para todas las formulaciones desarrolladas. Como se puede observar, la luminosidad L* muestra un ligero descenso con el aumento en la proporción del plastificante, por lo que se puede concluir que las biopelículas, al estar más plastificadas, se hacen ligeramente más transparentes. Tanto para los parámetros de saturación a* como para el ángulo de tono b*, se observaron valores ligeramente inferiores a cero, desviándose por lo tanto levemente hacia los colores verde y azul, respectivamente. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los valores absolutos de los parámetros a* y b* fueron muy cercanos a 0 en todos los casos, indicando la ausencia de color y una elevada transparencia para todas las formulaciones, incluso para las que contenían carvacrol. En este sentido, Pereda et al. (2010) [17], si bien obtuvieron películas transparentes de caseinato de sodio plastificadas con glicerol y modificadas con aceite de tung, observaron que éstas presentaban una coloración ligeramente ámbar, obteniendo valores de la coordenada b* de hasta 8,11. Caracterización mecánica de las biopelículas Las propiedades mecánicas a tracción de las biopelículas se estudiaron si- guiendo la Norma ASTM D882-01(18). La información aportada por el ensayo de tracción es muy completa, ya que permite medir la respuesta elástica y plástica del material. Así, los parámetros módulo elástico de Young (E) y porcentaje de deformación en el punto de E(Gpa) 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 15% Glicerol <strong>Envases</strong> <strong>alimentarios</strong> sostenibles rotura (εB%) permiten obtener conclusiones sobre la resistencia del material y sus propiedades dúctiles, respectivamente (figuras 4 y 5). Se pudo comprobar que la adición de glicerol a la máxima proporción utilizada (35%) provocó una disminución importante en el módulo elástico de Young (figura 4), lo que implica una disminución importante en la rigidez del material, como era de esperar al tratarse de un proceso de plastificación. Por otro lado, las biopelículas con glicerol al 15% mostraron valores de E mayores que los de algunos polímeros convencionales como polipropileno (0,2-1,2 GPa), polietileno de alta densidad (0,5- NaCas NaCas-CV 25% Glicerol 35% Glicerol Figura 4. Módulo elástico de Young obtenido para las distintas biopelículas (n = 5). εB(%) 100,000 90,000 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 NaCas NaCas-CV 15% Glicerol 25% Glicerol 35% Glicerol Figura 5. Porcentaje de deformación a la rotura (ε B %) obtenido para las biopelículas (n = 5). Nº 121 Primer trimestre 2011 SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE 51
52 Medio ambiente OTR.e DS BIOPELÍCULAS (cm3mm / m2día) NaCas-G25% 1,87 0,01 NaCas-G35% 1,40 0,30 NaCas-G25%-CV 2,42 0,02 NaCas-G35%-CV 2,10 0,70 Tabla 3. Velocidad de transmisión de oxígeno por espesor promedio de muestra (OTR.e) obtenido para las películas de caseinato de sodio estudiadas (n = 3). 1,2 GPa) y poli(tetrafluoretileno) (0,3- 0,8 GPa) (15). Este resultado indica una rigidez muy alta de las películas de caseinatos en comparación con las de poliolefinas utlizadas frecuentemente en envasado de alimentos. Como el objetivo básico del presente trabajo era obtener películas flexibles, se descartaron las biopelículas plastificadas con 15% de glicerol, no siendo incluidas en la investigación posterior. Se observó que el aumento en la proporción de plastificante mejoró la flexibilidad de las biopelículas. Así, las biopeliculas con un 35% de glicerol presentaron el incremento más elevado de deformación en el punto de rotura (figura 5). Este resultado es importante, ya que para la fabricación de envases en forma de películas es necesario que el valor de ε B sea lo más alto posible, para poder tener una flexibilidad adecuada. Propiedades de barrera al oxígeno Una de las propiedades más impor- tantes cuando se trata de diseñar un sistema para envasado de alimentos es la SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE Nº 121 Primer trimestre 2011 permeabilidad a los gases, en particular al oxígeno. Este gas es capaz de participar en reacciones químicas perjudiciales para los alimentos y por ello su presencia debe estar regulada por el material de envase en la mayor parte de los casos. En este trabajo se determinó la velocidad de transmisión de oxígeno (OTR) a través de las biopelículas con un analizador de permeación de oxígeno Systech Instruments modelo 8500 (Metrotec S.A, España). Para poder comparar los resultados de las muestras entre sí, se midió el espesor promedio de cada una de las biopelículas y se multiplicó por el valor registrado por el equipo. Las determinaciones se realizaron por duplicado. La tabla 3 muestra los valores finales de OTR obtenidos en el estado estacionario multiplicados por el espesor promedio de cada película (OTR.e). Se observó que los valores obtenidos de OTR.e fueron muy bajos, indicando que las biopelículas desarrolladas presentan excelentes propiedades de barrera al oxígeno. Por otro lado, se comprobó que la adición del agente anti- Tanto el plastificante (glicerol) como el agente antimicrobiano (carvacrol) mostraron buena compatibilidad con la matriz polimérica, formando películas homogéneas y sin separación de fases o formación de zonas aglomeradas microbiano produjo un leve aumento en el valor de OTR.e, disminuyendo ligeramente las propiedades de barrera de las biopelículas. Este incremento es muy poco significativo, por lo que se puede concluir que las propiedades de barrera son adecuadas para su uso como material para envasado alimentario activo. Estos resultados fueron posteriormente comparados con los obtenidos por Martino et al. (2009) [19], que también desarrollaron películas biodegradables para el envasado de alimentos en base poli(ácido láctico) PLA. Los valores de OTR.e para PLA sin plastificar fueron de 29,5 cm3 mm /m2 día, siendo incluso superiores para PLA plastificado, llegando a obtener valores de hasta 48 cm3 mm / m2 día. Estudio de la actividad antimicrobiana de las biopelículas La actividad antimicrobiana de las bio- películas en base caseinatos con y sin agente activo se evaluó mediante el método de difusión de disco descrito por el laboratorio internacional de referencia, el National Committee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS) [20]. Para ello, las biopelículas se cortaron en forma de cuadrados de 10 x 10 mm2 y se colocaron de forma que se asegurase un contacto pleno entre ellas y la superficie del agar de cultivo. Se prepararon tres cuadrados por placa, llevándose a cabo el ensayo por duplicado para asegurar la reproducibilidad de los resultados. Las biopelículas cuyas formulaciones contenían carvacrol mostraron una inhibición del crecimiento bacteriano en la zona de contacto, tanto frente a E. coli como frente a S. aureus, mientras que para las biopelículas utilizadas como control (sin carvacrol en su formulación) se observó el crecimiento bacteriano en toda la superficie de la placa (figura 6).
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