Películas biodegradables a partir de almidón de maíz nativo y acetilado

Abstract

En los últimos años se ha investigado el desarrollo de películas elaboradas con materias primas obtenidas de recursos renovables en reemplazo de derivados del petróleo, debido principalmente a los problemas ambientales que ocasiona el uso de estos polímeros. Los objetivos de este trabajo fueron: desarrollar películas a partir de almidón de maíz nativo, acetilado y una mezcla de ambos; determinar su permeabilidad al vapor de agua (WVP) y sus propiedades mecánicas. Las películas se obtuvieron por moldeo a partir de suspensiones acuosas al 5% p/p de: 100% almidón nativo, 100% almidón acetilado y la mezcla de ambos en iguales proporciones. Además se formularon películas con el agregado de glicerol como plastificante cuya concentración varió de 0-100% p/p. La WVP se determinó según una modificación del método de la ASTM E96. Esta propiedad es crítica en el desarrollo de envases para alimentos ya que una de las principales funciones de los mismos es disminuir la transferencia de humedad entre el alimento y la atmósfera que lo rodea. El agregado de glicerol permitió disminuir la permeabilidad al vapor de agua de las películas, obteniéndose un valor mínimo cuando la concentración del plastificante era de 30% p/p. Mayores concentraciones de glicerol produjeron un incremento significativo de la permeabilidad al vapor de agua de las películas debido al carácter hidrofílico del plastificante. Este comportamiento resultó similar para las películas de almidón nativo, acetilado y la mezcla de ambos. Además se observó que las películas que contenían almidón acetilado presentaron menor permeabilidad al vapor de agua que las de almidón nativo para la mayoría de las concentraciones de glicerol. Las propiedades mecánicas se determinaron en un texturómetro TA.XT2i – Stable Micro Systems (Inglaterra) mediante ensayos de tracción. Las películas sin plastificar presentaron patrones típicos de los materiales quebradizos ya que las fuerzas de tensión registradas resultaron elevadas mientras que los porcentajes de elongación fueron muy bajos. El agregado de hasta 30% de glicerol disminuyó la fuerza de tensión y aumentó el porcentaje de elongación pero esta variación no resultó significativa (p<0.05). A concentraciones mayores de glicerol el perfil mecánico de las películas cambió correspondiendo al de materiales flexibles ya que las fuerzas de tensión disminuyeron y los porcentajes de elongación aumentaron significativamente. El uso de almidón acetilado en las formulaciones permitió obtener matrices más resistentes ya que las fuerzas a la ruptura aumentaron mientras que la elongación disminuyó, para todas las concentraciones de glicerol ensayadas. A partir de la mezcla de almidón de maíz nativo y acetilado se pueden obtener películas biodegradables homogéneas cuyos espesores oscilaron entre 90 y 110μm. La incorporación de almidón modificado permitió disminuir la permeabilidad al vapor de agua de las películas. El agregado de plastificante fue necesario para mejorar las propiedades mecánicas y contribuyó además a disminuir la permeabilidad del vapor de agua, siendo la concentración óptima de glicerol 30%.

In the last years the development of films based on materials of renewable resources in replacement of petroleum derivatives has been investigated, due mainly to the environmental problems causes by the use of these polymers. The objectives of this work were: to develop films from native and acetylated corn starch as well as the mixture of them; to determine its water vapour permeability (WVP) and its mechanical properties. The films were obtained by casting aqueous suspensions at 5% w/w of: 100% native corn starch, 100% acetylated corn starch and its mixture in equal proportions. Furthermore glycerol was added as plasticizer to gelatinized starch suspensions, which concentration varied between 0 to 100% w/w. WVP was determined according to a modification of the ASTM E96 method. For food packages this property is critical since one of the main functions of them is to minimize the humidity transference between the food and the surrounding atmosphere. The glycerol addition allowed to reduce the films water vapour permeability, obtaining a minimum value when the plasticizer concentration was 30% w/w. Glycerol concentrations higher than 30% w/w produced a significant increase of films water vapour permeability due to the plasticizer hydrophilic character. Native, acetylated and the mixture starch films showed similar behavior. For the most glycerol concentrations, the films which contained acetylated starch presented lower WVP than those formulated with native starch. Mechanical properties were determined in a texturometer TA.XT2i – Stable Micro Systems (England) using a tension grip system A/TG. The films without plasticizer addition presented typical fragile materials patterns since the registered tensile strengths were high whereas the elongations at break resulted very low. Glycerol addition at a concentration of 30% w/w diminished the tensile strength and increased the elongation at break but these variations were not significant (p&lt; 0.05). Glycerol concentrations higher than 30% w/w modified the mechanical behavior of films showing the stress-strain curves the typical pattern of high flexible materials since tensile strength values decreased and elongations at break increased significantly. The use of acetylated starch in films formulations allowed to obtain more resistant matrixes since the tensile strengths increased whereas the elongations at break diminished, for all the assays glycerol concentrations. Homogenous and biodegradable films can be obtained from mixture of native and acetylated corn starch in equal proportions which films thickness varied between 90 and 110μm.. The incorporation of modified starch allowed to diminish the films water vapor permeability. The plasticizer addition was necessary to improve the mechanical properties and contributed to reduce the water vapor permeability, being the optimal concentration of glicerol 30% p/p.