El equipo de investigación ‘Análisis y diseños de procesos con fluidos supercríticos’ de la Universidad de Cádiz, junto con investigadores de la Universidad de Aveiro (Portugal), ha desarrollado un plástico bioactivo o funcionalizado elaborado a partir de fibras de nanocelulosa y extractos de hoja de mango que ayudan a preservar los alimentos por un periodo superior a un plástico sin funcionalizar.

Bioplásticos sin el extracto y con el extracto ya elaborados.

El objetivo de este envase es mantener las propiedades de los alimentos durante un periodo más prolongado sin necesidad de añadir aditivos químicos, ya que la propia envoltura ejerce de barrera activa frente a la conservación. La razón se encuentra en los compuestos antimicrobianos y antioxidantes que contiene este film biodegradable provenientes del extracto de hoja de mango que han sido testados in vitro, al mismo tiempo que ofrecen un mayor filtro de luz ultravioleta que retarda la descomposición del alimento.

Para llegar a estas conclusiones, han comparado dos técnicas diferentes de obtención del envase. Una de ellas, la convencional, está basada en la disolución de los elementos en un disolvente y su posterior eliminación. El otro procedimiento alternativo no requiere el uso de disolventes químicos, sino que utiliza CO2 supercrítico para activar el polímero, el cual provee de unas condiciones físicoquímicas y bioactivas del bioplástico más efectivas que las obtenidas en el tratamiento convencional. La novedad del estudio es validar este último método para obtener este film con el que mantener la conservación de alimentos y que, al mismo tiempo, actúa de barrera frente a patógenos alimentarios.

Este envase bioactivo, es decir, con propiedades antimicrobianas y antioxidantes otorgadas por el extracto de hoja de mango, aumenta la barrera ultravioleta. “Gracias a él, los alimentos cubiertos con este film podrían conservarse durante más tiempo sin tener que añadirles conservantes alimenticios. El propio film sustituye al aditivo químico, ya que la sustancia activa ejerce su acción desde el envase sin necesidad de añadirse a los alimentos”, detalla a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Cádiz Cristina Cejudo, autora del estudio.

De izquierda a derecha: Lourdes Casas Cardoso, Cristina Cejudo Bastante y Casimiro Mantell Serrano, coautores del estudio.

Co-autoras de la Universidad de Aveiro (Portugal).

Para desarrollar este bioplástico, los expertos han utilizado extractos de hoja de mango procedentes de restos de poda de los cultivos de este fruto en la finca experimental del Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea ‘La Mayora’, en Málaga. Las nanofibras de celulosa que forman el polímero provienen del tratamiento químico y enzimático de un residuo de la industria papelera.

Fundido vs impregnación supercrítica

Con estos materiales, el equipo de investigación ha empleado dos procedimientos diferentes para comparar sus propiedades físicas y su función bioactiva, tal y como detallan en el estudio titulado ‘Biobased films of nanocellulose and mango leaf extract for active food packaging: Supercritical impregnation versus solvent casting’ y publicado en la revista Food Hydrocolloids.

Por un lado, utilizaron el método convencional de fundido en el que la adición del compuesto activo se realiza antes de la polimerización del plástico, es decir, la agrupación de sus compuestos. Así, el proceso consiste en este caso en la disolución del extracto de hojas de mango y la nanocelulosa que posteriormente se somete a una polimerización y secado de los disolventes a una temperatura de 45º.

En el caso del tratamiento basado en tecnología supercrítica de impregnación, utilizaron un extracto obtenido previamente mediante la misma técnica. “De esta forma se obtiene una mejor disolución del extracto durante la impregnación del polímero, ya que el extracto de mango penetra en la composición de nanocelulosa de forma superficial, lo que beneficia la migración de los compuestos activos. De este modo se necesita menos tiempo para ejercer su acción conservante”, detalla la investigadora.

Además, otra ventaja de esta técnica supercrítica es que la inhibición frente a patógenos es más alta debido a una impregnación selectiva de los compuestos más bioactivos del extracto de mango en la impregnación supercrítica. Así se genera una mayor concentración de estos compuestos en el plástico respecto a la técnica convencional. “Con ello, las propiedades activas del mango siguen intactas tras la impregnación y confieren a este tipo de film una mayor protección del alimento”, asegura Cejudo.

Pasta de celulosa antes de polimerizar.

Con estos resultados, el equipo de investigación ha corroborado la eficacia de la técnica de impregnación supercrítica para obtener el nuevo envase bioactivo. “Este tratamiento es eficaz y válido porque ayuda a preservar alimentos con una vida útil más perecedera y tiene además la ventaja de aplicarse sin recurrir a disolventes ni compuestos químicos artificiales”, afirma la experta.

Mientras que con el método convencional el tono del envase es anaranjado debido a la mayor interacción del mango en el polímero, en la impregnación supercrítica adquiere un color verdoso, similar a la mezcla original porque la deposición es más superficial, lo que ayuda también a una acción más rápida de los compuestos durante el envasado.

Ensayos in vitro con patógenos alimentarios

Al mismo tiempo y para comprobar la eficacia del nuevo envase resultante mediante la impregnación supercrítica, el equipo de investigación evaluó la actividad antimicrobiana in vitro contra dos patógenos alimentarios: Staphylococcus aureus y Escherichia coli.

Con este ensayo comprobaron que los polifenoles presentes en el film bioactivo a partir del mango impedían el crecimiento de ambos microorganismos debido a sus propiedades antimicrobianas. “Este resultado evidencia que el nuevo bioplástico puede usarse en el envasado para inhibir el crecimiento de patógenos evitando así la descomposición o deterioro de los alimentos”, matiza Cejudo.

Además, la presencia del extracto en la película aumenta la barrera UV, lo que reduce la cantidad de luz incidente que también provoca el deterioro de los alimentos, especialmente en aquellos que contienen compuestos oxidables como los lípidos.

Este estudio se suma a otro similar que realizaron hace un año y en el que diseñaron otro nuevo envase con un tipo de plástico alimentario al que agregaron extracto de remolacha, rico en compuestos con actividad antioxidante. Tras realizar un ensayo preliminar, lograron un producto que pretende mejorar las características de los utilizados actualmente al dotar de una mayor durabilidad al alimento contenido sin que pierda sus propiedades.

El siguiente paso de este equipo de investigación es estudiar cómo responde este envase bioactivo en la preservación de alimentos concretos, al mismo tiempo que analizar su comportamiento a escala piloto.

Este estudio está financiado por la Junta de Andalucía a través de Fondos Feder concedidos a un proyecto sobre la revalorización del cultivo de mango, cuyo investigador principal es José Ignacio Hormaza, y ha contado además con ayudas del Centro de Investigación en Cerámica y Materiales Compuestos de Aveiro, Portugal (CICECO).

English’s version: Bioplastic made of nanocellulose and mango to improve food preservation – Fundación Descubre (fundaciondescubre.es)

Referencias

Cristina Cejudo Bastante; Nuno H.C.S. Silva; Lourdes Casas Cardoso; Casimiro Mantell Serrano; Enrique J. Martínez de la Ossa; Carmen S.R. Freire y Carla Vilela: ‘Biobased films of nanocellulose and mango leaf extract for active food packaging: Supercritical impregnation versus solvent casting’. Food Hydrocolloids.

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