XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

Transcripción

1 MORFOLOGÍA DE BIOPELÍCULAS ELABORADAS CON ALMIDÓN DE PLÁTANO MACHO (Musa paradisiaca L.) NATIVO Y OXIDADO. Alanis-López P. a*, Solorza-Feria J. a, López-González, C. a, Solano-Navarro, A. a, Trujillo- Hernandez C. a a Centro de Desarrollo de Productos Bióticos (Ceprobi-IPN), Departamento de Desarrollo Tecnológico, Carretera Yautepec-Jojutla, Km.6, Calle Ceprobi No. 8, Col. San Isidro, C.P , Yautepec, Morelos, MEXICO. becarios COFAA. *Correo electrónico: pean_yodo@hotmail.com. RESUMEN: La contaminación ambiental es actualmente un tema de interés social, sobre todo en lo que refiere a la acumulación de residuos sólidos como los plásticos. Por ello se ha iniciado la búsqueda de nuevas alternativas, como la utilización de un polímero natural (ej. Almidón), para reducir el uso de los materiales elaborados con derivados del petróleo. Por lo anterior, entre otras actividades, es necesario realizar un estudio que permita analizar microscópicamente la estructura e integridad de las biopelículas, dado que la presencia de poros, podrían modificar las propiedades mecánicas y de barrera. El objetivo de este trabajó fue evaluar las diferencias morfológicas en las películas elaboradas por el método de vaciado en placa con almidón de plátano macho (Musa paradisíaca L.), nativo y oxidado con 3% de cloro activo y dos concentraciones de plastificantes 70:30 y 50:50 (glicerol y sorbitol). Se elaboraron 4 películas, empleando el método de gelatinización térmica. Las micrografías fueron tomadas con un microscopio electrónico de barrido (SEM), tanto en superficie como de perfil, pudiéndose notar que con la oxidación, se observó una mejor uniformidad en la película con la concentración 70:30 p/p glicerol- sorbitol, en comparación con las que se elaboraron con almidón sin tratamiento. ABSTRACT: Environmental pollution is now a subject of social interest, particularly the accumulation of solid waste such as those coming from plastics. Thus, a search for new alternatives has begun, such as using a natural polymer (e.g. starch), to reduce the use of materials made from petroleum derivatives. Therefore, among other activities, it is necessary to conduct a study to examine microscopically the structure and integrity of the biofilm, since the presence of pores, could change the mechanical and barrier properties. The aim of this study was to evaluate the morphological differences in the films produced by the method of casting. Starch from plantain (Musa paradisiaca L.), native and oxidized with 3% active chlorine and two concentrations of plasticizers 70:30 and 50:50 (glycerol and sorbitol). Four films were prepared using the method of thermal gelatinization. Film micrographs were taken with a scanning electron microscope (SEM), both on surface and transverse, noting that in oxidized samples, best uniform films were attained with the concentration 70:30 w/w glycerol-sorbitol, compared with those prepared with control starch. Palabras clave: Almidón oxidado, micrografías electrónicas de Barrido, Biopeliculas. Key words: oxidized starch,sem micrographs, biofilms. FH581

2 INTRODUCCIÓN Actualmente, se ha generado un gran interés en los materiales biodegradables, debido a la contaminación ambiental que han provocado los plásticos elaborados a partir de derivados de petróleo como el polietileno y poliestireno; para solucionar este problema, se ha empezado la búsqueda de materiales renovables y biodegradables que se comporten de forma similar a los plásticos, a diferencia que estos polímeros de alto peso molecular, mediante la acción de enzimas en combinación con micro ó macro organismos, sean degradados a compuestos de bajo peso molecular (Zamudio-Flores, 2005). Una alternativa actual es la utilización de almidón de fuentes no convencionales, como es el caso del plátano macho (Musa paradisíaca L.), considerando que en nuestro país existe una alta producción de este fruto. Se han publicado numerosos estudios sobre la caracterización de las propiedades funcionales de las películas a base de almidón, principalmente porque se trata de una materia prima abundante y disponible en todo el mundo, además de presentar muchas posibilidades de modificación química, física o enzimática (Mali et al., 2002; 2004), tornándose apto para utilizarse en revestimientos o películas resistentes. Debido a que las películas hechas exclusivamente por almidón son poco flexibles y quebradizas, además de presentar baja maleabilidad durante los procesos de producción de embalajes. Esta rigidez puede ser resuelta a través de la adición de plastificantes, que son moléculas que mejoran las propiedades mecánicas de las películas (Gontard, 1993). METODOLOGÍA Oxidación del Almidón Se realizó por el método propuesto por Wang and Wang (2003), donde se preparó una pasta de almidón-agua con 35% de sólidos para el tratamiento al 3% de cloro activo, manteniendo un ph de 9.5 durante la reacción de oxidación, finalmente se lavaron los almidones, se secaron en estufa, para después molerse y tamizarse. Preparación de las películas Las películas se elaboraron utilizando el método de Mali et al., (2002). Se preparó una suspensión de almidón de plátano; para los almidones nativo (AN) y oxidado (O3) de 4% p/p, con dos concentraciones de glicerol y sorbitol (70:30 y 50:50 p/p), se mezclaron directamente con agua destilada para hacer lotes con un peso total de 100 g. La mezcla se llevo a gelatinización térmica aprox. 80 C durante 10 min. Las suspensiones gelatinizadas se vaciaron inmediatamente sobre cajas de petri estériles, fueron secadas a 65 C en una estufa durante 5 horas; pasado este tiempo, se desprendieron las películas, Las cuales fueron almacenadas a 25 ± 2 C en un desecador, el cual contenía una humedad relativa (HR) del 57%, provista por una solución saturada de NaBr. Obtenidas las películas, se dejaron en almacenamiento por un lapso de 7 días. Microscopia Electrónica FH582

3 Para este análisis, las muestras fueron colocadas en el conducto del microscopio para hacer incidir un haz de electrones, este haz se hace pasar sobre la superficie, donde se hace un barrido siguiendo una línea paralela. Las señales emitidas por los electrones y de la radiación resultante, se obtienen mediante un detector. La muestra fue depositada a vacío en un dispositivo JEOL japonés (JEOL, JSMP 100, Japan). Enseguida la cinta fue cubierta con una placa de oro de nm de grosor en el JEOL metal ionizado, para observar en el microscopio y registrar las fotomicrografías. El voltaje fue de 5 kv, se efectuaron tomas superficiales y de corte transversal (lateral) (P) a las muestras para su observación. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En ambas micrografías tomadas en la superficie de las películas de almidón nativo de las concentraciones 50:50 y 70:30 de glicerol-sorbitol, se observan rugosidades y puntos blancos (figura 1), de igual forma para las micrografías tomadas en un corte transversal (perfil), las que presentan rugosidades y zonas lizas debido a la estructura más compacta que se logró, en parte por la homogenización causada por los plastificantes dispersos en la matriz de la película, también se puede notar con la magnificación empleada, la existencia de algunos gránulos desprendidos sin gelatinizar, como ya fue descrito previamente por Montaño Leyva et al., (2008) y Fishman et al., (2006), quienes refieren que es por la presencia de residuos de gránulos sin gelatinizar, razón por la cual se forman las rugosidades o pliegues. FH583

4 Figura 1. Micrografías de las películas de AN 73 y 55, tomadas en superficie (lado izquierdo) y perfil (lado derecho), círculos azules muestran rugosidades, flechas amarillas; gránulos sin gelatinizar, flechas rosas muestran exudación del glicerol. Las micrografías O3-73 y O3-55 (figura 2) muestran zonas lisas, quizá por la mayor compactación del almidón, posiblemente generada por la intensa oxidación con hipoclorito de sodio, lo que ayudo a la mejor penetración del glicerol, formando así zonas más lisas, originando en consecuencia una película más homogénea. Así mismo, se observan puntos blancos, estos son probablemente partículas de los plastificantes. Dichos resultados son similares a los obtenidos por Ghambarzadeh et al., (2006) en películas hechas por extrusión con zeína y fructosa-glicerol, las cuáles presentaron puntos blancos en la superficie. Figura 2. Micrografías de las películas O3 73 y 55, tomadas en superficie a 2500x. Flechas rosas muestran desprendimiento del glicerol. Para el corte transversal P-O3-73 y P-O3-55 (figura 3) se observan multicapas más arrugadas (deformaciones) en su estructura para ambas concentraciones. A su vez no se muestran poros ni fracturas, lo que nos indica que su estructura fue más homogénea sobre todo para la concentración al 50:50 p/p glicerol-sorbitol, la cual se muestra más humectada. Esto tiene relación con los plastificantes que interfieren con la asociación de las cadenas poliméricas. Resultados similares fueron reportados por López et al., (2007), quienes realizaron micrografías a películas hechas por vaciado en placa, encontrando que las que no contenían plastificante, mostraron fracturas y poros tanto en el corte transversal como en la toma superficial de la película elaborada con almidón acetilado. FH584

5 Figura 3. Micrografías de las películas P-O3-73 y P-03-55, tomadas de perfil a 2500x, círculos azules muestran rugosidades y pliegues. CONCLUSIONES La oxidación del almidón mejora su estructura para aplicaciones prácticas. La fotomicrografías de las películas elaboradas con almidón de plátano macho oxidado al 3% de cloro activo, con los plastificantes glicerol y sorbitol en la proporción 50:50 p/p (O3-55), mostró una superficie más homogénea, con menos poros, menor desprendimiento del glicerol y más lisa que las elaboradas con almidón sin tratamiento y la de proporción glicerol sorbitol 70:30 (O3-73). REFERENCIAS Fishman, M. L., Coffin, D. R., Onwulata, C. I. y Willett, J. L. (2006). Two stage extrusion of plasticized pectin/poly( vinyl alcohol) blends. Carbohydrate Polymers. 65: Ghambarzadeh, B., Muusavi, M., Oromiehie, A.R. (2006). Effect of plasticizing sugars on water vapor permeability, surface energy and microstructure propierties of zeín films. Science Direct. 40: Gontard, N., Guilbert, S. y Cuq, J. L. (1993). Water and glycerol as plasticizers affect mechanical and water vapor barrier properties of an edible wheat gluten film. Journal of Food Science. 58: López, V. O., García, M. A., Zaritzky, N.E. (2007). Film forming capacity of chemically modified corn starches. Carbohydrate Polymers. Montaño-Leyva, B., Torres-Chávez, P., Ramírez-Wong, B., Plascencia-Jatomea, M. y Brown- Bojórquez, F. (2008). Physical and mechanical properties of durum wheat (Triticum durum) starch films prepared with A- and B-type granules. Starch/Stärke. 60: Mali, S. (2002). Producción, caracterización y aplicaciones de películas biodegradables a base de almidón de cará (Dioscorea alata). Tesis doctoral. Universidad estatal de londrina. Londrina Brasil. Mali, S., Grossman, M. V. E., García, M.A., Martino, M. N. y Zaritzky, N. E. (2002). Microstructural characterization of yam starch films. Carbohydrate Plymers. 50: Wang, Y. J. y Wang, L. (2003). Physicochemical properties of common and waxy corn starches oxidized by different levels of sodium hypochlorite. Carbohydrate Plymers. 53: 207. Zamudio-Flores, P.B. (2005). Elaboración de películas degradables de almidón de plátano: evaluación de sus propiedades mecánicas de barrera. Tesis de maestría. Instituto politécnico nacional. Centro de desarrollo de productos bióticos. FH585

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