Películas compuestas a base de almidón y quitosano: formulación y caracterización

Abstract

Las tendencias hacia el uso y consumo de productos ecológicos obtenidos a partir de materiales renovables, impulsan la búsqueda de nuevas tecnologías junto con el desarrollo de nuevos productos. Los trabajos de investigación dentro de este campo, están orientados a la formulación, diseño y caracterización de películas y recubrimientos que puedan reemplazar a los polímeros sintéticos tradicionales. El objetivo de este trabajo fue desarrollar películas compuestas a partir de almidón y quitosano, estudiando el efecto de la formulación en sus propiedades mecánicas, ópticas, de barrera al vapor de agua y solubilidad. Se prepararon suspensiones filmogénicas a partir de almidón al 4 % (A) gelatinizado térmicamente, una solución comercial de quitosano (Q) y sus mezclas (75:25; 50:50 y 25:75 A:Q). Se incorporó glicerol (25 % p/p de sólidos) como plastificante en todas las formulaciones. Las películas se obtuvieron por moldeo y secado de las suspensiones filmogénicas a 50 °C. Las propiedades mecánicas se determinaron mediante análisis dinámico mecánico (DMA) a través de ensayos de esfuerzo utilizando una celda de tensión. Las propiedades ópticas se evaluaron registrando el espectro de las películas obtenidas (200-800nm), determinando su capacidad de barrera al UV, opacidad y transparencia. Asimismo, se evaluó el color superficial de las películas utilizando un colorímetro (Minolta CR300 Series). La solubilidad en agua a 25 °C se cuantificó gravimétricamente. La permeabilidad al vapor de agua (WVP) se determinó mediante el método ASTM E96 modificado, utilizando celdas de permeación y un gradiente de 2000 Pa. El comportamiento mecánico de las películas de almidón, si bien se incluyó glicerol en la formulación, correspondió a un material rígido, mientras que el de las películas de quitosano se asoció a materiales flexibles y tenaces. El módulo elástico fue de 12.35 MPa para las películas de A y 3.38 MPa para las de Q obteniéndose valores más bajos para los materiales compuestos. Se observó que la deformación máxima (%) aumentó con el contenido de Q en la formulación. Las películas de Q presentaron valores más altos (4.14×10^-10 g/m s Pa) de WVP que las de A (1.71×10^-10 g/m s Pa), obteniéndose para los materiales compuestos valores intermedios. Los resultados encontrados en propiedades mecánicas y de barrera podrían atribuirse al bajo peso molecular del quitosano empleado que permite el desarrollo de una matriz laxa y fácilmente deformable. La solubilidad en agua aumentó significativamente con el contenido de Q en la formulación, variando desde 12 % para las películas de almidón de maíz hasta 97 % para películas de quitosano; el mismo comportamiento presentó el contenido de humedad del material. El agregado de quitosano a la formulación aumentó los valores del parámetro de cromaticidad b*. Los materiales desarrollados bloquearon la transmisión de luz UV en el rango de 200 a 300 nm; siendo este efecto más pronunciado al aumentar el contenido de quitosano en la formulación. Estos resultados indicarían que las películas formuladas con mezclas de ambos polímeros podrían utilizarse en el envasado de productos susceptibles a la oxidación lípidica.