Cinética de biodegradación y propiedades de barrera de películas a base de quitosano

RIVERO S; QUARTEROLI MOREIRA, C; SARANTÓPOULOS C.; GARCÍA, M.A; PINOTTI, A

Florianópolis

Jornada; IV Jornadas Internacionales Agrobioenvases; 2012

Numerosos estudios han informado sobre las potenciales aplicaciones del quitosano en el área farmaceútica y en el campo de los alimentos y envases [1]. Las matrices poliméricas se pueden modificar mediante entrecruzamientos químicos, físicos o enzimáticos [2]. El ácido tánico es un polifenol capaz de interactuar fuertemente con proteínas y polisacáridos formando complejos insolubles. Si bien los materiales objeto de este estudio son reconocidos como polímeros naturales biodegradables, las investigaciones referidas a la biodegradación de películas a base de quitosano son hasta el momento escasas. Los objetivos de este trabajo fueron: evaluar las propiedades de barrera al O2 y al vapor de aguade las películas formuladas, así como su cinética de biodegradación. Se estudió el efecto producido por el agregado de ácido tánico como agente entrecruzante de la matriz de quitosano y la influencia del tratamiento térmico aplicado. Los ensayos de biodegradación se realizaron en condiciones aeróbicas utilizando como medio degradante la microflora presente en el suelo. Se examinó la morfología de las películas degradadas por microscopía electrónica de barrido (SEM). También se siguió la pérdida de peso y la evolución del color del material durante el proceso de biodegradación. La nomenclatura utilizada fue: Q (películas de quitosano); AT (ácido tánico), QAT (películas de quitosano entrecruzadas con ácido tánico), indicando en los casos correspondientes la condición de curado (temperatura de 160ºC durante 30 min). La permeabilidad al vapor de agua (PVA) de las matrices desarrolladas de acuerdo una modificación de la norma ASTM E96. Asimismo, se evaluó el coeficiente de permeabilidad al oxígeno (PO2) en un equipo Oxtran-2/20 siguiendo el procedimiento detallado en la norma ASTM F1927-07, a 23ºC y HR 73%. El PO2 de las películas de Q fue de 5.02 (ml(CNTP) m3 m-2 día-1 atm); el agregado de AT disminuyó el PO2, obteniendo un valor promedio de 3.38 (ml(CNTP) m3 m-2 día-1 atm), evidenciando su acción reticulante de la matriz de Q. El curado de las películas Q y QAT bajo las condiciones mencionadas no afectó significativamente las propiedades de barrera al O2. Por otra parte el agregado de AT disminuyó la PVA de las películas de Q, intensificándose esta tendencia por efecto del tratamiento térmico. La velocidad de biodegradación disminuyó en presencia del ácido tánico (QAT) y más aún en las películas tratadas térmicamente (Q160ºC, QAT160ºC). Este resultado puede explicarse teniendo en cuenta que la matriz, ya sea por la presencia del agente entrecruzante o por el curado, evidenció mayor estabilidad debido a la menor disponibilidad de grupos susceptibles al ataque microbiano. El ataque de la matriz por la flora microbiana propia del suelo se intensificó con el tiempo de exposición al medio degradante. Los estudios morfológicos por SEM fueron complementarios de los ensayos de variación de peso, color superficial e inspección visual, dado que permitieron una evaluación detallada del proceso de biodegradación, corroborando la existencia de la transformación que se estaba desarrollando. Tanto el entrecruzamiento como el curado tuvieron influencia sobre la extensión del proceso de biodegradación, confirmando la mayor estabilidad de la matriz. Asimismo, se observó un efecto sinérgico de ambos tratamientos, ya que los dos procesos en simultáneo retardaron aún más la visualización de la biodegradación. Esto se explica por la mayor dificultad al acceso de agua que ofrecieron estas matrices, debido a un aumento de su carácter hidrofóbico, y en consecuencia al ataque fúngico y a todas aquellas reacciones mediadas por la presencia de agua. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al financiamiento provisto por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT) proyectos PICT-2123, UNLP y al CONICET. REFERENCIAS [1] Arvanitoyannis, I., Nakayama, A., & Aiba, S. Chitosan and gelatin based edible films; state diagrams, mechanical and permeation properties. Carbohydrate Polymers, (1998). 37, 371-82. [2] Chambi, H., & Grosso, C. Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase. Food Research International, (2006). 39, 458–466.