Desarrollo de un envase activo biodegradable a partir de proteínas de lactosuero y nanoemulsiones encapsulando α-tocoferol como antioxidante y natamicina como antimicrobiano

Abstract

RESUMEN: La mayoría de los materiales de envasado tradicionales se han obtenido de fuentes fósiles y no son biodegradables, lo que aumenta la contaminación ambiental. Esta problemática despierta el interés de evaluar nuevas materias primas de fuentes renovables, como la proteína de suero lácteo para el desarrollo de materiales de envasado, especialmente para producir películas activas biodegradables. Esta investigación tuvo como objetivo general desarrollar un envase activo biodegradable a partir de proteínas de lactosuero (PCL) y nanoemulsiones encapsulando α-tocoferol (α-TOC) como antioxidante y natamicina (NAT) como antimicrobiano. Se fabricaron nanosuspensiones de NAT y nanoemulsiones de α-TOC (O/W) mediante el método de homogenización de alta cizalla, se caracterizaron y se incorporaron a la solución formadora de película formuladas con PCL, glicerol y agua; obteniendo cuatro películas por el método solvent-casting con 300 ppm NAT, 2% (m/m) α-TOC y ambas. Las películas se caracterizaron en sus propiedades fisicoquímicas, mecánicas, ópticas, barrera de vapor de agua, FTIR, microestructura, actividad antioxidante, antimicrobiana y biodegradabilidad. Se evaluó la migración mediante modelación multiescala y la migración experimental de la NAT y el α-TOC in vitro y en el envasado película-queso a 4, 14 y 25 °C. Los tamaños de partícula obtenidos fueron nanométricos con distribución monomodal. Las películas activas no presentaron defectos a simple vista, no presentaron diferencias significativas en el espesor y humedad (p>0.05); la solubilidad, opacidad, la diferencia de color total, la barrera de luz UV-Vis, ángulo de contacto y la permeabilidad al vapor de agua aumentaron cuando se incorporaron compuestos a la película mejorando algunas de las propiedades (p<0.05); se obtuvieron películas estirables, menos resistentes y rígidas (p<0.05), debido al aumento del porcentaje de elongación, disminución de la tensión de rotura y el módulo elástico; se conservó la capacidad antifúngica y antioxidante, con un 90% de biodegradabilidad a 21 días en compost. Se confirmó la migración experimental de NAT y α-TOC en ambos sistemas, pudiéndose utilizar la modelación multiescala en la comprensión del mecanismo de migración. Las películas activas desarrolladas presentan un potencial para ser utilizados como envases alimentarios.