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Desarrollo de un envase antioxidante, biodegradable/compostable de origen natural
12-octubre-2010
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Herlinda Soto Valdez, Elizabeth Peralta y Francisca Manzanares López (CIAD)*

Los envases de alimentos ocupan la mayor parte de la basura plástica no biodegradable en los rellenos sanitarios. Si bien se ha logrado un avance en el reciclaje de ese tipo de envases, se ha generado un serio problema ambiental en nuestro país, en la medida en que estos envases no pueden degradarse fácilmente. Otro problema radica en el hecho que la materia prima para fabricar plásticos convencionales principalmente se extrae del petróleo, recurso que eventualmente va a agotarse. Teniendo en cuenta esta problemática, surgió el interés de encontrar una forma de obtener materias primas de fuentes renovables para la obtención de plásticos.

Un material que puede contribuir a resolver esta problemática es el ácido poliláctico (PLA), un polímero termoplástico obtenido de fuentes renovables y de reciente introducción al sector de los envases de alimentos. El PLA es un derivado de la polimerización de ácido láctico o de láctido, con la ventaja que es un material obtenido de fuentes renovables, biodegradable en condiciones de composta, biocompatible y con diversas aplicaciones.

Las materias primas para producir PLA pueden ser cereales (maíz, trigo, arroz, etcétera), residuos industriales (suero de leche), tuberosas como el betabel o cualquier material rico en azúcares o almidón. La capacidad de producción mundial de PLA en 2009 fue de 140,000 toneladas métricas (Nature Works 2010).

Pocos materiales han superado todos los obstáculos hasta lograr entrar y mantenerse en el mercado como el ácido poliláctico (PLA). Sin embargo, el PLA aún no tiene las propiedades adecuadas para sustituir los materiales de envase a los que los consumidores estamos acostumbrados. Una desventaja actual del PLA es su relativa alta velocidad de transmisión al oxígeno, por lo que alimentos ricos en grasas insaturadas o con componentes susceptibles a la oxidación envasados en PLA podrían requerir de una fuente extra de antioxidantes al quedar expuestos al oxígeno y sus consecuencias. Para superar esta situación, se están buscando tecnologías y aditivos para mejorar esas propiedades del PLA.

En el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, Unidad Hermosillo, Sonora, uno de los centros de investigación del Conacyt, se desarrolló una investigación que contribuyera al mejoramiento de las propiedades del PLA, a partir de la adición del antioxidante α-tocoferol (vitamina E) con el propósito de obtener un envase activo antioxidante que, sin perder sus características de biomaterial, tuviera la capacidad de prevenir las reacciones de oxidación en el alimento contenido. El objetivo general de la investigación fue desarrollar una película de PLA con α-tocoferol (PLA-α-tocoferol) para evaluar su potencial de aplicarse como envase activo antioxidante.

El α-tocoferol es un antioxidante liposoluble, presente en aceites vegetales y uno de los más abundantes en la naturaleza. Además de utilizarse como aditivo en alimentos, también se agrega a poliolefinas para estabilizarlas durante su proceso, por lo que se han combinado las dos tecnologías para desarrollar sistemas de envases activos antioxidantes.

En la investigación se elaboró primeramente una película de PLA testigo y otra con α-tocoferol; se evaluó su potencial de migración hacia alimentos y el efecto en la velocidad de las reacciones de oxidación. La parte experimental consistió en determinar la migración del α-tocoferol hacia tres simulantes de alimentos (etanol, aceite fraccionado de coco y agua) a temperaturas entre 20 y 43°C. Se cuantificó la concentración del antioxidante en cada uno.

Como logro de esta investigación, la película de PLA-α-tocoferol desarrollada logró retardar la oxidación de aceite de soya en comparación con la película testigo. La adición del antioxidante en películas de PLA resultó en una matriz estable, presentándose la difusión del antioxidante solamente cuando hubo una buena interacción entre el simulante, el polímero y el α-tocoferol. El comportamiento de la migración se vio afectado directamente por la temperatura y por la solubilidad del antioxidante en el simulante.

La implementación del antioxidante en el plástico tiene la función de trasladarse al producto envasado y retardar su oxidación; la idea es que el envase, además de contener un producto, sea también un vehículo a través del cual se libere el antioxidante hasta lograr que los alimentos tengan mayor vida de anaquel.

Los resultados de esta investigación muestran un potencial de aplicación de envases de PLA con α-tocoferol en alimentos altos en grasa, y sienta las bases para continuar modificando la formulación del plástico con el fin de diseñar un envase activo antioxidante obtenido de fuentes renovables (derivado del maíz) y de naturaleza biodegradable/compostable. Estos resultados han arrojado dos líneas que se seguirán trabajando en esta investigación.

* La Dra. Herlinda Soto Valdez (investigadora titular "C"), la M.C. Elizabeth Peralta, (investigadora asociada) y la M.C. Francisca Manzanarez López (quien obtuvo su grado de Maestría en Ciencias con este proyecto de investigación) son investigadoras de la Coordinación de Tecnologías de Alimentos de Origen Vegetal del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD). Las autoras agradecen la colaboración del Dr. Rafael Auras y del Center for Food & Pharmaceutical Packaging Research (CFPPR), School of Packaging, Michigan State University. La investigación fue financiada por dos proyectos de ciencias básicas del CONACYT: 2007-CB-81697 y 2008-CB-106224

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Nota del Editor. El Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) fue reconocido, en su 34° edición, con el Premio Nacional en Ciencia y Tecnología de Alimentos, en la categoría Profesional en Tecnología de Alimentos, auspiciado por el Conacyt y Coca-Cola México. Este es uno más de los numerosos premios que ha recibido el CIAD con sede en Hermosillo, Sonora. El título de la investigación ganadora fue “Migración de α-Tocoferol de una película de ácido poliláctico y su efecto en la estabilidad oxidativa de aceite vegetal”. Hay empresas interesadas en implementar esta tecnología de empaque, por lo que se está en el proceso de protegerlo intelectualmente.

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Para más información de las actividades que desarrolla el Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt, consulte las páginas México CyT y Gaceta CyT México.

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Este es un blog del Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt que tiene el objetivo de dar información relevante de ciencias sociales, ciencias naturales y tecnología; el conocimiento científico y tecnológico creado busca contribuir a la solución de problemas de prioridad nacional que incremente la competividad del país e impulsar el bienestar de la sociedad mexicana. Se publicará cada martes.
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