Fibras electrohiladas para la elaboración de envases activos con capacidad antioxidante

Abstract

Actualmente, del total de los alimentos producidos anualmente, se estima una pérdida del 14% y un desperdicio del 17%. Estas pérdidas impactan negativamente en el ámbito social, económico y medioambiental. Varios países, incluido Chile, han tomado medidas para prevenir y reducir estas pérdidas, para esto, se han implementado diversas estrategias, entre las que se incluyen mejoras en el empaque de alimentos. Estas mejoras buscan extender la vida útil de los alimentos envasados, a través del desarrollo de empaques bioactivos, de los cuales destacan aquellos elaborados a partir de películas poliméricas que contienen diversos agentes activos para su posterior liberación. En este contexto, el presente Seminario de Título tuvo por objetivo elaborar películas poliméricas a partir de fibras obtenidas mediante la técnica de electrohilado, para su aplicación en empaques activos capaces de liberar agentes antioxidantes. Para esto se utilizó como matriz polimérica blendas de policaprolactona (PCL) y acetato de celulosa (CA) conteniendo polvo de orujo de uva como agente activo, el cual corresponde a un subproducto de la industria vitivinícola. Este subproducto contiene una gran cantidad de polifenoles con propiedades antioxidantes, por lo que hipotetizamos que su liberación prolongada podría aumentar la vida útil de los alimentos empaquetados. Los resultados obtenidos del presente estudio, demostraron que la composición adecuada de las blendas para la elaboración de las películas poliméricas mediante electrohilado fue de 1:2 y 1:3 PCL:CA. Las películas poliméricas se caracterizaron químicamente a través de ATR-FTIR donde se confirmó la incorporación del agente activo en las fibras poliméricas. A partir de la evaluación de la humectabilidad del material se evidenció que las películas poliméricas más hidrofílicas fueron PCL:CA (1:2) 20% y PCL:CA (1:3) 30%, lo que coincide con su capacidad de liberación del agente activo. En la medición de la propiedad antioxidante se demostró que todas las películas presentan capacidad antioxidante. La medición de biodegradabilidad de las películas mostró que aquellas con mayor carácter hidrofílico disminuyeron su masa con mayor rapidez. En el estudio de la resistencia mecánica de las películas, se identificaron dos comportamientos opuestos donde, la presencia de partículas de orujo en PCL:CA (1:2) posiblemente alteró la estructura cristalina del polímero, disminuyendo el módulo de Young y la resistencia a la ruptura, mientras que en PCL:CA (1:3), se observó un aumento atribuido a una mejor interacción interfacial entre las partículas de orujo y las cadenas poliméricas de CA. Por último, se realizaron pruebas para verificar la utilidad de las películas poliméricas como empaque activo de Agaricus bisporus, donde se reveló que aquellas películas con mayor capacidad de liberación del agente activo tienen mayor capacidad de preservación del alimento.

Currently, of the total food produced annually, an estimated 14% is lost and 17% is wasted. These losses have a negative social, economic and environmental impact. Several countries, including Chile, have taken measures to prevent and reduce these losses by implementing various strategies, such as improvements in food packaging. These improvements seek to extend the shelf life of packaged foods through the development of bioactive packaging, including those made from polymeric films containing various active agents for subsequent release. In this context, the objective of this seminar was to elaborate polymeric films from fibers obtained by electrospinning technique, for its application in active packaging capable of releasing antioxidant agents. For this purpose, the following was used as polymeric matrix polycaprolactone (PCL) and cellulose acetate (CA) blends, containing grape pomace powder as active agent, which corresponds to a by-product of the wine industry. This by product contains a large amount of polyphenols with antioxidant properties, so we hypothesized that their prolonged release could increase the shelf life of packaged foods. The results obtained from the present study showed that the appropriate composition of the blends for the elaboration of polymeric films by electrospinning films by electrospinning was 1:2 and 1:3 PCL:CA. The polymeric films were chemically characterized by ATR-FTIR where the incorporation of the active agent in the polymeric fibers was confirmed. From the evaluation of the wettability of the material showed that the hydrophilic polymeric films were PCL:CA (1:2) 20% and PCL:CA (1:3) 30%, which coincides with their ability to release the active agent. In the the measurement of the antioxidant property showed that all the films had antioxidant capacity. The measurement of the biodegradability of the films showed that those with the highest hydrophilic. The measurement of the biodegradability of the films showed that those with a higher hydrophilic character decreased their mass faster. In the study of the mechanical resistance of the films, two opposite behaviors were identified, where the presence of pomace particles in PCL:CA (1:2) possibly altered the crystalline structure of the polymer, decreasing the Young's modulus and the breaking strength, while in PCL:CA (1:3), an increase was observed, attributed to an improved interfacial interaction between the pomace particles and the CA polymeric chains. CA polymer chains. Finally, tests were conducted to verify the usefulness of the polymeric films as active packaging of Agaricus bisporus, which revealed that those films with the highest capacity to release the active agent have a greater capacity for food preservation.