Nuevos nanocompuestos de interés en aplicaciones de envasado activo alimentario

Resumo

Los nanocompuestos poliméricos, que se obtienen al aditivar polímeros con cargas que tienen al menos una de sus dimensiones en escala nanométrica, ofrecen propiedades físicas superiores con respecto a los polímeros puros y a los propios compuestos tradicionales reforzados con cargas micrométricas. Por esta razón, los nanocompuestos se han estudiado y desarrollado significativamente en las últimas dos décadas, siendo la de envases alimentarios una de las aplicaciones más interesantes por sus potencialidades técnicas y económicas. La acción de los microorganismos y del oxígeno son las principales causas del deterioro de las propiedades nutricionales y organolépticas de los alimentos. El uso de envases activos, particularmente aquellos fabricados a partir de nanocompuestos, es una opción para extender la vida útil de los alimentos. Este trabajo doctoral contiene la caracterización de nanoarcillas activas dispersas y distribuidas en matrices plásticas que conducen a la formación de nanocompuestos con propiedades antimicrobianas, secuestrantes de oxígeno y antioxidantes de interés en la constitución de envases alimentarios. Se prepararon nanobiocompuestos antimicrobianos incorporando organomontmorillonitas modificadas con plata catiónica y con plata metálica en una polilactida (PLA). Los materiales obtenidos no solamente mostraron efectividad bactericida frente a Staphylococcus aureus y Salmonella spp, microorganismos patógenos que suelen encontrarse en alimentos contaminados, sino también mejora en la barrera al vapor de agua por la presencia de las láminas de arcilla en la matriz polimérica. Los ensayos de liberación de plata en agua mostraron valores por debajo de los límites recomendados por la agencia europea de seguridad alimentaria. La montmorillonita y caolinita modificadas con nanopartículas de hierro metálico mostraron ser capaces de absorber hasta 62 mL de O2/g arcilla, lo que se debe a la reacción de oxidación del hierro en presencia de humedad. Se obtuvieron los correspondientes nanocompuestos activos mediante la incorporación de dichas arcillas en poliolefinas (LLDPE, HDPE) o en PLA. Estos nanocompuestos absorbieron hasta 4.5 mL O2/g, a 100% HR y 24 ºC. Se demostró que las arcillas secuestrantes actúan como barrera pasiva y activa al paso de oxígeno a través de la matriz. Los resultados de migración global de Fe y Al en simulantes alimentarios mostraron valores inferiores a 60 mg/kg, concentración máxima permitida en la legislación Europea vigente para materiales en contacto con alimentos. Siendo el resveratrol un polifenol de origen natural con propiedades antioxidantes por su capacidad para captar radicales libres, se evaluó la actividad de montmorillonita modificada con resveratrol y del correspondiente nanocompuesto de LLDPE. Además de capacidad antioxidante, tanto la arcilla modificada con resveratrol como su nanocompuesto, mostraron poseer capacidad antimicrobiana. Ambas propiedades mostraron ser útiles para reducir la oxidación de carne fresca. Los resultados obtenidos tras la caracterización y evaluación de los nanocompuestos activos obtenidos en este trabajo demuestran que estos materiales basados tanto en polímeros de origen fósil como de fuentes renovables, con probada actividad antimicrobiana, secuestrante de oxígeno y antioxidante, abren nuevas posibilidades en aplicaciones de envases alimentarios, para mantener la calidad y seguridad de los alimentos por más tiempo al evitar la degradación del producto por efecto de microorganismos y oxígeno.