Caracterización de las propiedades mecánicas y de barrera de
películas biodegradables a base de Aloe vera
(
Aloe Barbadensis
Miller)
Ángel Oswaldo Ibargüen D1, Magda Ivone. Pinzón F.2
1 Joven Investigador Colciencias - Universidad del Quindío Calle 12 N Carrera 15. Armenia, Quindío 2Líder Grupo de Investigación Ciencia y Tecnología de Alimentos-CYTA-Laboratorio de
Investigaciones en Postcosecha (LIP) - Universidad del Quindío. Calle 12 N Carrera 15. Armenia, Quindío. COLOMBIA
E-mail: mipinzon@uniquindio.edu.co
Resumen
El gel de Aloe vera posee diversas actividades biológicas potenciales y la capacidad de desarrollar una fina capa denominada película comestible o biodegradable. Por lo anterior se prepararon películas a base de gel de aloe vera y alginato en proporciones 95:5, 90:10, 85:15 y 75:25 respectivamente, se evaluaron las propiedades mecánicas y de barrera de las películas obtenidas. Se observó que el aumento en la concentración de alginato incrementa el Esfuerzo de Tensión (ET), el porcentaje de elongación (%E) y disminuye los valores de Permeabilidad al Vapor de Agua (PVA) de las de las películas obtenidas. En conclusión, se puede determinar que la adición de alginato en las diferentes formulaciones puede mejorar tanto las propiedades mecánicas como las de barrera, características muy importantes para determinar la aplicabilidad de las películas.
Palabras claves: Alginato, Esfuerzo de Tensión, porcentaje de elongación,
permeabilidad al vapor de agua.
Abstract
The Aloe vera gel has several potential biological activities and the ability to develop a thin film called edible or biodegradable. Therefore based films of aloe vera gel and alginate prepared in proportions 95:5, 90:10, 85:15 and 75:25 respectively, the mechanical and barrier properties of the obtained films were evaluated. It was observed that the increase in the concentration of alginate increases the tensile stress (TS), the percent elongation (% E) and decreases values of Water Permeability Vapour (WPV) of the obtained films. In conclusion, it can be determined that the addition of alginate in the various formulations can improve both the mechanical properties such as barrier, very important features in determining the applicability of the films.
Key words: Alginate, Tensile Strehgth, elongation at break, Water Vapor
Permeability.
I- Introducción
Las películas comestibles son
biopolímeros utilizados como barreras para preservar y retrasar el deterioro de los alimentos. (Lin y Zhao, 2007). El
Aloe vera, (Aloe barbadensis Miller) se
ha utilizado terapéuticamente durante muchos años, al gel incoloro presente en la parte interna de sus hojas se le
atribuye diferentes propiedades
biológicas, incluyendo virales, anti-bacterianas y de inmunoestimulación, en particular, desarrolladas por sus polisacáridos (Crosswhit, 1984). El desarrollo de este proyecto tuvo como objetivo la fabricación y caracterización de películas biodegradables a base de gel de Aloe vera, analizando las propiedades mecánicas y de barrera, que garanticen una alternativa al desarrollo de empaques de materiales biodegradables como sustitutos a
empaques sintéticos actualmente
utilizados.
II- Materiales y Métodos
Elaboración de las Películas Comestibles
El gel de aloe vera extraído es centrifugado a 4000 rpm por 10 min en una centrífuga refrigerada IEC modelo MP4R para evitar el contenido de residuos procedentes de la extracción. El Alginato de sodio es preparado al 1,5%, conteniendo 15% de Glicerol (% p/p con respecto al peso del Alginato). Se formularon soluciones de Aloe vera y alginato en proporciones 95:5, 90:10, 85:15 y 75:25 respectivamente, y se homogenizaron por agitación a 1200
rpm por 30 en un homogeneizador tipo Ultraturrax T25 digital marca IKA, posteriormente se dispersaron en cajas de Petri plásticas. Las soluciones homogéneas se secaron a 40 °C por 12h en una estufa de aire forzado J. P. Selecta modelo 2005161. Transcurrido este tiempo fueron acondicionadas a 25 °C y 65% de humedad relativa (condiciones ambientales).
Permeabilidad al Vapor De Agua (PVA) y Propiedades Mecánicas
La PVA fue determinada siguiendo
la norma ASTM E96–05, con
modificaciones para películas
hidrofílicas (Gennadios et al., 1994) en
celdas de permeabilidad Payne
Elcometer 5100 de 15 cm3 de
capacidad y una cabina desecadora vertical Dry Keeper Cole Parmer con una disolución saturada de NaCl, la cual provee una humedad relativa de 75±5 %HR. El Esfuerzo de Tensión (ET) y el porcentaje de elongación (% E) de las películas se midieron siguiendo el método ASTM D882-09, en muestras de 2 X 7 cmm, en un
texturómetro TA-XT Plus Texture
Analyzer Stable Micro System, con el accesorio tensile grip miniature. Para los análisis anteriores las películas se acondicionaron previamente a 25 ºC y 50±5 % HR por 48 horas.
Análisis estadístico
El análisis estadístico de los datos se expresó como desviación estándar de las medias ±SD. La comparación
entre los grupos, se desarrolló
con un nivel de significación de 0,05 para determinar el efecto de las proporciones de Ag en las propiedades de las películas, y así determinar la formulación más adecuada.
III- Resultados y Discusión
Esfuerzo de Tensión (Et) y Porcentaje de Elongación (%E)
En la Figura 1 (a) y (b), se puede observar que las películas formuladas con adición exclusiva de Aloe vera presenta valores bajos de E.T y %E. La adición de glicerol, involucrado en la
preparación de la disolución de
alginato, reduce las fuerzas
intermoleculares e incrementan la movilidad de las cadenas poliméricas,
aumentado así positivamente las
propiedades mecánicas. Por otra parte, un aumento en la concentración de
alginato, provocan un aumento
significativo (p<0,05) en los valores de ET y %E. Este comportamiento puede ser atribuido a una alta formación de enlaces de hidrógenos intermolecular
entre los grupos COO- del Alginato,
Aloe.vera y los grupos OH- del Glicerol
involucrados en la matriz polimérica. (Krotcha, 2002)
Figura 1. Gráfico de valores de E.T (a) y %E (b) para diferentes formulaciones de películas AV:Ag
Permeabilidad al Vapor de Agua (PVA)
En la Figura 2 se observa como la
adición de Alginato, afecta
significativamente (p<0,05) los valores
de PVA con respecto a las películas formuladas únicamente con Aloe.vera Principalmente la alta PVA de la película de Aloe.vera está relacionada con su carácter hidrofílico, que permite al agua entrar en interacción con la matriz. De este modo, la reducción
observada de la PVA mediante el aumento de la proporción de Alginato, se atribuyó a las posibles interacciones entre el Aloe.vera y los componentes
contenidos en el alginato, inhibiendo sus interacciones con el agua, por lo que se redujo la transmisión del vapor de agua.
Figura 2. Gráfico de valores de Permeabilidad al Vapor de Agua (PVA) para diferentes formulaciones de películas AV:Ag
IV- Conclusiones
Las características mecánicas de las películas indican que la introducción del Alginato incrementa los valores de ET y %E, confiriéndole a éstas características más rígidas y flexibles. Las propiedades de barrera de las películas, a pesar de las propiedades hidrófilicas del Alginato, hasta una proporción de Aloe.vera/Alginato de 85:15, presentan valores bajos de Permeabilidad al Vapor de Agua, lo
cual sugiere una buena
homogenización de la matriz
polimérica y por lo tanto una alta berrera al vapor acuoso.
V- Referencias
American Society for Testing and
Materials. (2009). Standard Test
Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. ASTM D882–09.
American Society for Testing and
Materials. (2005). Standard Test
Methods for Water Vapor Transmission of Materials. ASTM E96–05.
Gennadios, A. and Weller, C. L. (1990). Edible Films and Coatings from
Wheat and Corn Proteins. Food
Technology. 44: 63-67.
Krochta, J. M. (2002). Proteins as raw materials for films and coatings:
definitions, current status, and
opportunities. En
Khoshgozaran-Abrasa, S., Mohammad, A., Zohreh, H., Bagheripoor-Fallahb, N. (2012). Mechanical, physicochemical and color properties of chitosan based-films as a function of Aloe vera gel incorporation. Carbohydrate Polymers. 87: 2058– 2062.
Lin, D., Zhao, Y., (2007).
Innovations in the development and application of edible coatings for fresh and minimally processed fruits and vegetables. Comprehensive Reviews in
Food Science and Food Safety. 6 (3): 60–75.
Agradecimientos
Departamento Administrativo de
Ciencia y Tecnología COLCIENCIAS
Vicerrectoria de Investigaciones
Universidad del Quindío. Laboratorio de Investigaciones en Postcosecha, Facultad de Ciencias Agroindustriales. Universidad del Quindío. Grupo de Investigación Ciencia y Tecnología de
Alimentos –CYTA- Universidad del
