Desarrollo y caracterización de recubrimientos comestibles con base en quitosano funcionalizado enzimáticamente Público Deposited

La estructura química del compuesto quitosano-co-octil galato se corroboró por ATR-FTIR, 1 HRMN, potencial ζ, grupos aminos libres. Para predecir el potencial de aplicación del material resultante se estudiaron sus propiedades por reología, viscosidad intrínseca, capacidad antioxidante mediante espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR) y actividad antimicrobiana. La capacidad antioxidante determinada por EPR de los quitosanos funcionalizados mostró que la reducción en la intensidad de resonancia paramagnética del radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH) incrementó con el grado de inserción, lo cual está relacionado con el anillo aromático del OG. El quitosano con mayor grado de inserción de OG exhibió una capacidad antioxidante hasta del 81%. Los grupos aminos incrementaron al aumentar el grado de inserción, lo cual está relacionado con mayor actividad antimicrobiana. Los materiales en solución de ácido acético o ácido láctico mostraron un comportamiento de flujo reodelgazante el cual incrementó con el grado de inserción. Las propiedades viscoelásticas de los materiales en solución se determinaron por métodos oscilatorios, los resultados mostraron un comportamiento viscoelástico de líquido. La elasticidad de las soluciones disminuyó con la adición del plastificante. El quitosano con mayor grado de inserción en solución de ácido acético tuvo propiedades viscoelásticas que le confieren estructura y estabilidad las cuales son deseables para el desarrollo de películas o recubrimientos. Los derivados tienen efecto fungistático in vitro sobre los hongos fitopatógenos Rhizopus stolonifer y Colletotrichum gloeosporioides. También se desarrollaron formulaciones para la elaboración de películas con base en los materiales obtenidos. Se caracterizó mediante propiedades de barrera, mecánicas y topológicas. Los valores de la permeabilidad al vapor de agua indican que las películas pueden ser empleadas para la conservación de frutas y vegetales. Topológicamente, las películas con glicerol presentaron una estructura ligeramente rugosa y con poros, esto se vio reflejado en las propiedades mecánicas y de barrera, así mismo se incrementó el esfuerzo a la tensión, el porcentaje de elongación así como la permeabilidad al vapor de agua (10.33 ± 0.06 kPa, 4.11 ± 0.09 % y 6.35 ± 0.38 x 10⁻⁴ g mmh⁻¹ m⁻² kPa⁻¹). En cuanto a las pruebas de aplicación de las películas obtenidas sobre frutos de pera D´Anjou y mango Ataulfo, se encontró que la velocidad de pérdida de peso disminuyó comparada con el control, la pérdida de peso de las peras Anjou recubiertas fue de 2 %, mientras que para los mangos Ataulfo la pérdida de peso fue 8 %.

Actualmente, hay un creciente interés en los polímeros sustentables particularmente en aplicaciones básicas como el embalaje, películas y recubrimientos comestibles que se biodegradan en condiciones controladas de almacenamiento con el fin de atenuar el creciente problema de los desechos de materiales sintéticos a nivel mundial. Además se busca en éstos la baja o nula toxicidad, para el caso de películas comestibles. En este sentido, el Quitosano y sus derivados han demostrado un gran potencial como material de embalaje debido a su poder antimicrobiano inherente, baja toxicidad, material formador de película, así como sus propiedades físicas y químicas versátiles tal como lo han señalado varios investigadores en los últimos tiempos. El quitosano es un derivado desacetilado del biopolímero quitina que se encuentra principalmente en el exoesqueleto de crustáceos y en menor medida en algunos hongos. Un aspecto relevante y diferenciador del quitosano y que determina muchas de sus propiedades es el hecho de poseer grupos amino libres en sus unidades de repetición. Como resultado del interés en esta biomacromolécula, se ha propuesto una amplia gama de materiales con base en quitosano por medio de modificaciones químicas o enzimáticas sobre la cadena principal de este polisacárido para mejorar su solubilidad en agua, propiedades antimicrobianas, capacidad floculante, la absorbancia y adhesividad, sin dejar de ser biodegradable y biocompatible, para posibles aplicaciones en biomedicina, conservación de alimentos o el tratamiento de agua. Las modificaciones químicas consisten principalmente en la inserción de pequeños grupos funcionales tales como alquilo, carboximetilcelulosa, sacáridos u oligosacáridos para aumentar la solubilidad a pH neutro y alcalino sin afectar a su carácter catiónico. Otros compuestos tales como ciclodextrinas y ácidos (paminobenzoico, lactobiónico, siálico y poliacrílico) también se han utilizado para conferirle capacidad de eliminación de colorantes textiles, liberación controlada de fármacos, curación de heridas, inhibición de microorganismos, capacidad antioxidante y aumento de la hidrofilicidad. A pesar de la posibilidad de modificar este polímero por medios químicos, las modificaciones enzimáticas ofrecen rutas alternativas, especialmente cuando los materiales se aplicarán a productos alimenticios debido a que se minimizan los peligros asociados con los reactivos tóxicos, además las condiciones de reacción son suaves y amigables con el ambiente. En este sentido se realizó la inserción enzimática de cadenas alquílicas hidrofílicas en la cadena del quitosano utilizando octil galato (OG) y peroxidasa de rábano (HRP) como biocatalizador.

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