Autores
Valderrama, A. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA) ; Alarcón, H. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA) ; Villacrés, N. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA) ; Ramos, J. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA) ; Cavalheiro, E. (INSTITUTO DE QUÍMMICA DE SAO CARLOS) ; Venancio, T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SAO PAULO)
Resumo
El objetivo de este trabajo fue extraer alginato de sodio de algas pardas
presentes en el litoral peruano, preparar películas compuestas de alginato de
sodio/k- e i-carragenano/glicerol/PEG400/aminoetoxivinilglicina (AVG), y
estudiar su cinética de liberación a 10 y 25 °C. Se estudió los cambios en las
películas generados por la variación en la proporción de los plastificantes, la
adición de los carragenanos y el cargado de la película. Las películas
elaboradas con alginato de sodio extraído se caracterizaron por tener
superficies heterogéneas, en comparación con las películas de alginato de sodio
comercial. Sin embargo, se volvieron más homogéneas con el cargado de una
solución etanólica de AVG. Las cinéticas de liberación fueron descritas por los
modelos de Higuchi y Korsmeyer & Peppas.
Palavras chaves
ALGAS; PELÍCULAS; ALGINATO
Introdução
En los últimos años las películas y los recubrimientos han demostrado ser
herramientas útiles que mejoran la calidad de los alimentos. Las películas
pueden ser preparadas a través de un polímero natural (polisacárido) o sintético
junto con un plastificante (Garrido y Britto. 2014). Estos materiales controlan
el intercambio gaseoso incluido la velocidad de respiración (O2 y CO2) y la
emisión de etileno, disminuyen el riesgo de contaminación microbiológica (De
Ancos et al., 2015) y retienen los compuestos aromáticos y los aditivos con
actividad antibacteriana o antifúngica realizando una liberación controlada
(Cruz et al., 2013; Candéo et al., 2016). Los polisacáridos son los compuestos
orgánicos más abundantes y constituyen aproximadamente la mitad del carbono
orgánico en la tierra y dependiendo de su composición, pueden ser
homopolisacáridos (un solo tipo de monosacárido) o heteropolisacáridos (contiene
dos o más tipos de monosacáridos) (Vengopal 2011). El alginato es un polímero
natural extraído de fuentes orgánicas, e identificado por primera vez en 1883
por el químico ingles E.C.C. Stanford. Está conformado por unidades del ácido β-
D-Manurónico y el ácido α-L-Gulurónico unidos por enlaces glucosídicos (1-4)
(Hernández et al., 2012), tiene afinidad por los cationes multivalentes debido
al efecto quelato de los bloques gulurónicos lo que genera la formación de geles
resistentes a la temperatura (Ayarza 2014). Este polisacárido se utiliza para
dar consistencia y un aspecto adecuado a productos lácteos y productos
enlatados, estabiliza la espuma de la cerveza y es empleado en la elaboración de
películas y empaques sostenibles (Abdullah et al., 2021). Su aplicación en la
elaboración de películas y recubrimientos permite reducir a 4,86 % la pérdida de
humedad de fresas (Ahmed y Sadiq 2014), retarda el proceso de maduración en
tomates minimizando la pérdida de peso (Ventosa et al., 2013), controla el
pardeamiento enzimático y retrasa el deterioro microbiológico en peras recién
cortadas (Oms et al., 2008), entre otros. Esto corrobora el enfoque actual en la
investigación cuyo objetivo fue preparar películas cargadas con un inhibidor de
etileno empleando alginato de sodio extraído y estudiar la cinética de
liberación.
Material e métodos
Se extrajo alginato de sodio de las especies de algas pardas Macrocystis pyrifera
y Lessonia trabeculata las cuales fueron recolectadas de la Playa Caballerizas,
Distrito de Marcona, Provincia de Nazca - Departamento de Ica. Las muestras de
alginato de sodio se caracterizaron mediante SEC-MALS, TGA, FTIR, DRX, 1H-RMN y
13C-RMN; estos resultados se compararon con una muestra de alginato de sodio
comercial (NaAlgC) sigma aldrich el cual se empleó como patrón de referencia. La
elaboración de las películas se realizó en diferentes etapas, en la primera etapa
se determinó la proporción glicerol/PEG400 en la mezcla de los plastificantes
según los resultados obtenidos de opacidad, TGA, FTIR y SEM; luego se estudió la
adición de los derivados de carragenano mediante TGA, FTIR y SEM y en la última
etapa se realizó el cargado de aminoetoxivinilglicina y para describir el proceso
de liberación a 10 °C y 25 °C se emplearon las ecuaciones de Higuchi y Korsmeyer &
Peppas.
Resultado e discussão
Los espectros de 1H-RMN y 13C-RMN confirmaron que las muestras extraídas
corresponden a alginato de sodio. El alginato de sodio extraído de Macrocystis
pyrifera (NaAlgM) presentó un rendimiento de extracción de 15.28 %, peso
molecular de 65.19 KDa y cristalinidad de 20.19 %; en comparación con el
alginato de sodio extraído de Lessonia trabeculata (NaAlgL) el cual presentó un
rendimiento de extracción de 22.24 %, peso molecular de 67.91 KDa, y
cristalinidad de 17.31 %. Los valores obtenidos correspondientes a la relación
entre los grupos manuronato y guluronato fueron de 1.00 y 0.86 en las muestras
de NaAlgM y NaAlgL; respectivamente. La muestra NaAlgL presentó mayor pérdida de
masa durante el proceso de deshidratación (23.54 %) en comparación con la
muestra NaAlgM, la cual presentó mayor pérdida de masa (29.07 %) durante el
proceso de descomposición en los termogramas TGA. Estos alginatos presentaron
aparición de la banda a 1352 cm-1 relacionada al grupo S=O por lo que se
presume que estas muestras contienen fucoidanos, los cuales son compuestos
presentes en las algas marinas. La variación entre glicerol y PEG 400 en la
mezcla de los plastificantes afectó las propiedades de las películas. Cuando la
relación entre glicerol y PEG 400 fue de 1:1 el valor de opacidad fue de 4.33 nm
mm-1 y cuando la relación fue de 9:1 el valor de opacidad disminuyó a 0.25 nm
mm-1. El incremento de PEG 400 disminuyó la pérdida de masa durante el proceso
de deshidratación en los termogramas TGA y el contenido de humedad en las
películas. Así mismo, incrementó la intensidad de las bandas correspondientes al
carboxilato en los espectros FTIR y afectó la superficie de las películas; por
lo que se eligió la relación entre glicerol y PEG 400 de 9:1; respectivamente.
En los termogramas TGA de las películas con derivados de carragenano, la
presencia de i-carragenano aumentó la pérdida de masa durante el proceso de
deshidratación, mientras que el k-carragenano aumentó la pérdida de masa durante
el proceso de degradación de la película. Adicionalmente se evidenció mayor
intensidad en las bandas FTIR correspondientes al modo vibracional S=O y el
estiramiento C-O-C en las películas con i-carragenano, en comparación con las
películas que contienen k-carragenano. Sin embargo cuando la película contiene
ambos carragenanos, presenta una superficie más homogénea y menor pérdida de
masa durante el proceso de degradación de la película en el termograma TGA. La
superficie de las películas elaboradas con alginato de sodio/k-carragenano/i-
carragenano/glicerol 9:1 PEG-400; se evidencian en la figuras 1. La película que
fue elaborada con NaAlgC (figura 1a) presentó una superficie más homogénea en
relación a las películas que fueron elaboradas con NaAlgM (figura 1b) y NaAlgL
(figura 1c). Sin embargo el cargado de AVG disuelto en una solución etanólica
modificó la superficie de las películas tal como se observa en las figuras 1d,
1e y 1f. El modelo de Korsmeyer & Peppas describió mejor la liberación de AVG a
10 °C y cuando la temperatura de liberación fue de 25 °C el modelo de Higuchi
describe mejor el proceso.
Conclusões
Las muestras extraídas de las especies Macrocystis pyrifera y Lessonia trabeculata
corresponden a alginato de sodio. La relación 9:1 entre glicerol y PEG 400 es la
más adecuada para estas películas, la mezcla de k- y i-carragenano presenta mejora
en la superficie de las películas en comparación de las elaboradas con cada uno de
estos carragenanos individualmente. Estas películas permiten la liberación de
inhibidor de etileno (aminoetoxivinilglicina) por lo cual es material con posible
aplicación en la prolongación de vida útil de los alimentos.
Agradecimentos
Al gobierno del Perú a través del programa Prociencia/Banco Mundial (N° 01-2018-
FONDECYTBM-IADTUM) por el financiamiento de la investigación.
Referências
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