Preparación y caracterización de películas de proteínas de soja reforzadas con nanofibras de celulosa

CASTELU GABRIELA; GONZALEZ AGUSTÍN; BARRERA GABRIELA NOEL; RIBOTTA PABLO DANIEL; ÁLVAREZ IGARZABAL CECILIA

Bahia Blanca

Workshop; III Workshop de Polímeros Biodegradables y Biocompuestos; 2018

PLAPIQUI- CONICET

ABSTRACTEn este trabajo se desarrollaron películas biodegradables a partir de un aislado de proteínas de soja (SPI) reforzadas con nanofibras de celulosa (CNFs). En este desarrollo, se planteó la obtención de nanofibras a partir de un subproducto/residuo de la soja como lo son las cascarillas y las vainas de soja. Se caracterizaron los micro y nanomateriales obtenidos desde el punto de vista morfológico y se evaluó su grado de cristalinidad. Se logró la preparación de las películas con 0, 10, 20 y 40% de CNFs respecto a la masa de SPI. Se caracterizaron completamente mostrando un aumento en la opacidad de las mismas y una disminución en su sensibilidad al agua, la cual se vio reflejada en una marcada disminución del hinchamiento y del contenido de materia soluble total. A su vez, sus propiedades mecánicas fueron mejoradas notoriamente, observando incrementos en la resistencia a la tracción y módulo de Young. 1.INTRODUCCIÓNLos materiales biodegradables están asociados con el uso de materia prima renovable, tales como proteínas y polisacáridos, los cuales pueden ser extraídos de subproductos agroindustriales. En particular, el aislado de proteína de soja (SPI), un subproducto de la industria del aceite de soja, presenta propiedades filmogénicas excepcionales y un bajo costo. Sin embargo, se necesitan de estrategias sintéticas que posibiliten la mejora y el control de las propiedades generales de estas películas con la finalidad de que sean aptas para la aplicación que se quiera desarrollar. Una de las estrategias más utilizada para este fin es la utilización de nanorefuerzos (Elemdar and Sain, 2008). 2.MATERIALES Y MÉTODOSSe prepararon películas conteniendo diferentes cantidades de CNFs (0, 10, 20 y 40%), cantidades planificadas de acuerdo a resultados previos (González et al., 2015) preparadas a partir de la metodología desarrollada por Flauzino Neto et al., 2012, las cuales fueron caracterizadas de acuerdo a su morfología, tamaño e índice de cristalinidad. Las películas fueron obtenidas por ?casting? utilizando glicerol como plastificante y realizando la homogeneización de las CNFs mediante agitación y sonicado. Las mismas fueron caracterizadas de acuerdo a su opacidad, cantidad de materia soluble total (TSM), contenido de humedad (MC), permeabilidad al vapor de agua y propiedades mecánicas 3.RESULTADOS Y DISCUSIÓNSe logró la obtención de CNFs, las cuales presentaron un tamaño promedio de 20 nm de ancho por 300 nm de largo y un índice de cristalinidad del 91%. Estas nanofibras fueron utilizadas para reforzar películas de SPI siendo agregadas en distintas cantidades. Las películas obtenidas mostraron una superficie y coloración homogénea (Figura 1), siendo más opacas las películas con mayores agregados de CNFs. Figura 1. Aspecto macroscópico de las películas de SPI con 0 (A), 10 (B), 20 (C) y 40% (D) de CNFs, respecto a la masa de SPI.Las mismas fueron caracterizadas respecto a propiedades relevantes a la acción del agua. Se pudo determinar que el agregado de CNFs disminuye la susceptibilidad de las películas respecto a la acción del agua obteniendo disminuciones muy marcadas en la TSM e hinchamiento. A su vez, las propiedades mecánicas de las mismas también fueron mejoradas obteniendo películas más rígidas a medida que se aumentaron las cantidades de CNFs Tabla 1. TSM, MC, resistencia a la tracción (TS) y elongación al quiebre (EB) de las películas preparadas.FilmMC (%)TSM (%)EB (%)TS (MPa)SPI29,5±0,6a49±3a14±1a1,2±0,1aSPI-CNFs 10%28,0±0,4a47±3a13±1 a2,1±0,2bSPI-CNFs 20%25,9±0,6b37±3b8±1b3,0±0,1cSPI-CNFs 40%22,0±0,9c30,3±0,3c6,2±0,5b4,8±0,3d4.CONCLUSIÓNSe logró de manera exitosa la preparación de films utilizando SPI con nanorrefuerzos obtenidos a partir de cascarillas de soja. Las propiedades en las que el agua cumple un rol importante y las propiedades mecánicas pudieron ser mejoradas de manera significativa con el agregado de diferentes cantidades de CNFs.5.BIBLIOGRAFÍA Elemdar A, Sain M. Bioresource Technology (99), 1664?1671, 2008.González A, Alvarez Igarzabal CI. Food Hydrocoll. (43), 777-784, 2015.Flauzino Neto, W. P., Silvério, H. A., Dantas, N. O. & Pasquini, D. Ind. Crops Prod. (42), 480?488, 2012.