Pectina

PRODUCCIÓN DE PELICULAS BIODEGRADABLES A PARTIR DE QUITOSANO DERIVADO DE LA QUITINA EXTRAÍDA DE SUBPRODUCTOS DE JAIBA (Callinectes sapidus) Y PECTINA EXTRAIDA DE CASCARA DE NARANJA (Citrus sinensis osbeck).

Ricardo Duran Baron1, Latife Lúquez Perez1, Jesús Mejía Salcedo1.

1Universidad Popular del Cesar, Grupo Optimización Agroindustrial, sede Sabanas, bloque F. Valledupar, Colombia.

ricadu@yahoo.es, latyluquez@hotmail.com, jesusantonio1510@hotmail.com.

RESUMEN

Se prepararon películas a base de quitosano y pectina por el método de casting o moldeo en diferentes concentraciones Quitosano:Pectina (0:100), (25:75), (50:50), (75:25) y (100:0), teniendo adicionalmente dos controles (100:0) y (0:100), para los cuales se empleó quitosano y pectina comercial. En cada formulación se adicionó glicerol como agente plastificante en concentraciones de 0,2 g/g quitosano y 0,2 g/g pectina. Se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de las películas obtenidas. Como resultados, se encontró que la adición de pectina produjo un aumento en la solubilidad y humedad de las películas, que fue compensado con la adición de quitosano. La adición de pectina y/o quitosano en cualquier concentración,  no modificó las propiedades de PVA de las películas. Las formulaciones donde se mezcló quitosano y pectina, fueron menos rígidas y por consiguiente más elásticas y  flexibles. Las películas control, obtuvieron los mejores resultados en cuanto a brillo, color y opacidad, las cuales fueron más brillantes y menos opacas que el resto de filmes evaluados.

Palabras claves: Quitosano, Pectina, Películas, Recubrimiento.

ABSTRACT

Films were prepared based on chitosan and pectin by the method of casting or molding Chitosan different concentrations: Pectin (0: 100), (25:75), (50:50), (75:25) and (100:0) additionally taking two controls (100:0) and (0:100), for which commercial pectin and chitosan were used. In each formulation  was aditionated glycerol as plasticizing agent at concentrations of 0.2 g / g chitosan and 0.2 g / g pectin. The physicochemical and mechanical properties of the films obtained were evaluated. As results, it was found that the addition of pectin was an increase in humidity and solubility of the films, which was offset by the addition of chitosan. The addition of pectin and / or chitosan in any concentration, did not modify the properties of PVA films. Formulations where mixed chitosan and pectin were less stiff and therefore more elastic and flexible. The Control films, obtained the best results in terms of gloss, color and opacity, which were brighter and less opaque than other films evaluated.

Keywords: Chitosan, Pectin, Movies, Coating.

INTRODUCCIÓN

El plástico es uno de los materiales de empaque ampliamente más utilizados en la industria debido a su variedad de presentaciones. El uso de envases plásticos ha acarreado un problema grave en cuanto al impacto ambiental que estos generan al ser desechados, principalmente por los largos periodos de descomposición o degradación que presentan. Debido a esta necesidad es como surgen los plásticos biodegradables, uno de los principales usos que se le confieren a estos plásticos, es su utilización como películas comestibles, las cuales se definen como una matriz preformada, delgada, que posteriormente será utilizada en forma de recubrimiento del alimento o estará ubicada entre los componentes del mismo [1]. Una película biodegradable se puede definir como una matriz preformada, delgada, que posteriormente será utilizada en forma de recubrimiento del alimento o estará ubicada entre los componentes del mismo [1], con fines de protección y conservación para aquellos alimentos perecibles de su deterioro natural y de ciertas pérdidas importantes de la calidad que puedan ser provocadas por el medio ambiente durante los periodos de almacenamiento y transporte de estos. Las soluciones formadoras de películas biodegradables pueden estar conformadas por un polisacárido, un compuesto de naturaleza proteica, lipídica o por una mezcla de los mismos [16]. Además se pueden incorporar otros componentes que ayuden a mejorar las propiedades finales de las películas.

Un material que ha ganado importancia en el campo alimenticio para la elaboración de películas es el quitosano, el cual se obtiene a partir de la desacetilación de la quitina en medio alcalino.  Este biopolímero se constituye en uno de los materiales más utilizados para la formación de películas, debido a sus propiedades filmogénicas, compatibilidad, biodegradabilidad, inocuidad  y bajo costo [2].  Fuente importante para la obtención de quitina y quitosano, son los desechos de crustáceos como la jaiba (Callinectes Sapidus), provenientes de la industria alimentaria de este tipo. Este mercado industrial es bastante amplio, por lo que el volumen de desechos producidos es considerable, permitiendo un campo de desarrollo sustentable y sostenible. SABINO et al, [11]. Desarrollaron una propuesta para la elaboración de películas poliméricas biodegradables en base a quitosano plastificado, el cual fue sintetizado a partir de quitina extraída a través de diversos métodos químicos, con rendimientos entre 79% y 94%, de conchas de camarón de la especie L. vannamei proveniente de la Península de Paraguaná-Venezuela.

Otro de los polímeros que ha llamado la atención en el campo de películas biodegradables, no solo por provenir de fuentes naturales y por sus características de biodegradabilidad, sino por sus buenas propiedades para formar filmes, su capacidad de absorber agua y de formar geles [3], son las pectinas, polímero formado en su mayoría por varios residuos de ácido poligalacturónico interrumpido por enlaces cortos de ramnosa y altamente soluble en agua, se considera una importante materia prima, debido a que es un componente importante de frutas y hortalizas, y por tanto es abundante en los desechos agrícolas. ARÉVALO et al, [3]. Incorporaron residuos agroindustriales, como matriz polimérica, para la elaboración de empaques activos, los cuales mostraron propiedades físicomecánicas y de barrera, similares a las de otras películas biodegradables, lo que las hace potencialmente útiles para su aplicación en la industria de empaques de alimentos y particularmente como empaques activos.

Son pocos los estudios realizados en cuanto a películas elaboradas con mezcla de quitosano-pectina, de aquí la necesidad de contribuir con más información y conocimientos sobre el comportamiento y características de películas elaboradas a partir de estos polímeros, agregando adicionalmente componentes plastificantes como el glicerol, para lograr películas con óptimas propiedades fisicomecánicas. La idea de aprovechar los subproductos agroindustriales de la jaiba y de la naranja, para la extracción de quitosano y pectina respectivamente, nos motiva a buscar  la manera de aplicar alternativas tecnológicas en envases biodegradables, aprovechando las propiedades que ofrecen estos polímeros para formar películas.

Por todos los aspectos anteriormente mencionados, nace la idea de desarrollar el objetivo principal de esta investigación; producir películas biodegradables a partir de quitosano derivado de la quitina extraída de subproductos de jaiba (Callinectes sapidus) y pectina extraída de cáscara de naranja (Citrus sinensis).

MATERIALES Y METODOS

Obtención del quitosano.

Los subproductos de jaiba (caparazón, pecho y tenazas), después de un lavado minucioso para descartar impurezas y residuos de carne, fueron sometidos a un secado a 70°C por 6 horas, seguido de una molienda y tamizado por malla mesh N° 40; posteriormente se realizó una desproteinización (mediante tratamiento con NaOH al 5%p/v a 80°C con agitación constante), una desmineralización (mediante tratamiento con HCl 1.3N durante 1 hora a temperatura ambiente, con agitación constante) y por ultimo una despigmentación (con solución de hipoclorito de sodio al 0.38%, por 1 hora a temperatura ambiente) para obtener lo que se conoce como quitina, a la cual se le realizó una desacetilación química (mediante NaOH al 50% por 4 horas a 105°C.) con la finalidad de obtener el quitosano. A cada proceso mencionado se le realiza un lavado con abundante agua destilada hasta llegar a un pH próximo a la neutralidad, para eliminar residuos químicos.

Caracterización del quitosano

La determinación de humedad: se llevó a cabo por el método gravimétrico 930.15/90 de la AOAC. Para calcular el porcentaje de humedad se empleó la ecuación 1.

[pic 1]

Determinación de cenizas: se llevó a cabo por el método 942.05/90 de la AOAC.  Para calcular el porcentaje de cenizas se empleó la ecuación 2.

[pic 2]

Grado de desacetilación (Método Potenciométrico) Se preparó una disolución de 0,25 g de quitosano en 10 ml de HCl 0,3 M, titulada con una solución de NaOH 0,1 N (previamente estandarizado) la cual fue valorada previamente con biftalato de potasio como patrón primario. Haciendo uso de un pHmetro, se midió el cambio de pH que experimentó cada mezcla al añadir 1 mL del NaOH hasta un volumen igual a 50 mL Luego se graficó el cambio del volumen gastado de NaOH contra (ΔpH/ΔV). El grado de desacetilación se calculó utilizando la diferencia entre los dos puntos de inflexión que se presentan en la curva, mediante la ecuación 3.

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