Desarrollo de películas nanocompuestas en base a proteína de soja y nanocristales de celulosa bacteriana

ALONSO, LAURA; DI GIORGIO, LUCIANA; FORESTI, MARIA LAURA; MAURI, ADRIANA NOEMÍ

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

En el marco de la creciente presión ambiental asociada a la producción y disposición final de los plásticos tradicionales y al agotamiento de los recursos de origen fósil, en las últimas décadas la producción de materiales poliméricos biodegradables desarrollados a partir de recursos renovables como las proteínas animales y vegetales ha merecido gran interés tanto de parte de la academia como de la industria. Debido a su carácter renovable, biodegradable, edible, abundancia y relativo bajo costo, el aislado de proteína de soja (SPI), un subproducto de la industria del aceite de soja, se presenta como un material atractivo para el desarrollo de películas biodegradables con aplicación como envases y recubrimientos de un solo uso para la industria alimentaria. Sin embargo, las propiedades mecánicas y la sensibilidad a la humedad de las películas de SPI a menudo limitan su aplicación, por lo que en los últimos años se han desarrollado diversas estrategias para mejorar estas características, incluyendo el uso de refuerzos y nanorefuerzos, mezclas con otros biopolímeros, y reticulación [1] (Song et al., 2011). Específicamente, el desarrollo de nanocompuestos en base a SPI y nanocristales de celulosa de origen vegetal ha tenido resultados promisorios en términos de menor sensibilidad al agua y mayor resistencia mecánica de las películas.En este contexto, en el presente trabajo se desarrollaron películas en base a SPI y nanocristales de celulosa (CNC) obtenidos a partir de nanocelulosa bacteriana (BNC). La obtención de los CNC se realizó por hidrólisis ácida de BNC seca en estufa en suspensión al 2% (masa seca/volumen) usando ácido sulfúrico al 63.5%, 45°C y agitación magnética media. Los CNC obtenidos fueron caracterizados en términos de morfología por AFM y TEM, y cristalinidad por DRX. Los CNC presentaron forma de aguja con largos entre 100 y 300 nm y anchos entre 3 y 10 nm. Su índice de cristalinidad determinado por el método de Segal fue de 93%. Los CNC obtenidos fueron utilizados en la formulación de películas de SPI plastificadas con glicerol (25% respecto del contenido de SPI) siguiendo protocolos afianzados en el grupo [2] (Di Giorgio et at., 2023). Las mismas se prepararon por evaporación de solvente a partir de suspensiones acuosas de SPI (5%) con contenidos de CNC de 2, 4 8% (respecto del contenido de SPI) ajustadas a pH=10.5. Las películas obtenidas se caracterizaron en términos de propiedades ópticas, permeabilidad al vapor de agua, propiedades mecánicas, solubilidad y ángulo de contacto. Los resultados obtenidos mostraron un efecto refuerzo al agregar CNC en la matriz de las películas. Esto se evidencia en las mejoras de las propiedades mecánicas al aumentar la tensión a ruptura y el modulo, y al disminuir la solubilidad en agua. Por otro lado, si bien aumentó la permeabilidad al vapor de agua al incrementarse la concentración de CNC, hubo una disminución de la hidrofilicidad superficial, medida por ángulo de contacto. Estas matrices reforzadas con CNC presentan características deseables en la posibilidad de ser utilizadas como envases de alimentos.