Películas a base de gelatina adicionadas con compuestos bioactivos

Resumen

La necesidad de disminuir la producción de empaque alimenticios a base de materiales sintéticos en los últimos años ha impulsado la investigación para crear empaques totalmente biodegradables y para lograrlo se están elaborando empaques a base de polímeros de origen natural, los cuales presentan deficiencias para ser aplicados como empaques, por lo que es necesario incorporar en ellos sustancias que mejoren sus propiedades físicas y mecánicas obteniendo así empaques activos que no solo contienen el alimento y son biodegradables sino que aportan al consumidor un beneficio extra.


Palabras clave: Empaques activos, biopolímeros, compuestos bioactivos

Abstract

The need to reduce the production of food packaging based on synthetic materials in recent years has driven research to create biodegradable packaging and to realize they are creating packages based on biopolymers, which have deficiencies to be applied as packaging, which is necessary to incorporate in them substances to improve their physical and mechanical properties thus obtaining active packaging containing not only food and are biodegradable but provide an extra benefit to the consumer.


Keywords: Active packaging, biopolymers, bioactive compounds.

1. Introducción

Actualmente existe una alta demanda por empaques inteligentes que no sólo sirvan como recipientes del alimento sino que estos mismos le aporten una funcionalidad y además sean amigables con el medio ambiente. Por tal motivo, la elaboración de empaques activos y películas comestibles son una opción segura para cumplir con estas exigencias. Las películas comestibles son capas delgadas de materiales comestibles y totalmente biodegradables que se utilizan como empaques alimenticios, juegan un papel importante en la conservación del alimento, porque protegen al mismo de posibles daños mecánicos, oxidativos y microbiológicos. Para que las películas comestibles actúen como protección a daños del alimento es necesario agregar a la matriz estructural de biopolímeros algún aditivo como plastificantes y compuestos bioactivos los cuales dan función antioxidante y/o antimicrobiana obteniendo así empaques activos. Conocer las propiedades de las películas comestibles adicionadas con algún aditivo es importante para predecir el tipo de alimento sobre el cual se va a aplicar (Falguera et al., 2011; Sánchez-Aldana et al., 2015; Villada et al., 2007).

2. Empaques activos

Los empaques activos son definidos por la Regulación Europea (No. 450/2009) como sistemas que incorporan componentes que se liberan o se absorben dentro o fuera del alimento envasado o el medio ambiente que lo rodea, para ampliar el tiempo de conservación o mejorar el estado de los alimentos empacados, por lo que el empaque activo hace más que simplemente proporcionar una barrera a factores externos nocivos que perjudiquen la calidad del alimento (Gómez-Estaca et al., 2015; López-Rubio et al., 2006). Este nuevo concepto innovador consiste en conservar los alimentos aumentando su vida útil manteniendo condiciones óptimas, protegiendo el alimento de agentes responsables de la alteración biológica, enzimática, química y física. Dentro de estos empaques activos podemos encontrar las películas comestibles. (Álvarez 2000; Krochta y De Mulder-Johnston 1997; Ramos-García et al., 2010; Suppakul et al., 2003).

2.1 Películas comestibles

Una película comestible (PC) es una matriz preformada, delgada que es utilizada como empaque, por lo que es necesario que cumplan con algunas características como dar una alta eficiencia de barrera y mecánica, suficiente estabilidad microbiana y debe ser seguro a la salud, incrementando la calidad del producto alimenticio (Beverlya et al., 2008; Debeaufort et al., 1998: Ramos-García et al., 2010). Algunas de las funciones que desempeñan las películas comestibles son: reducir la pérdida de humedad, el transporte de gases (CO2, O2), transporte de solutos, retener compuestos volátiles y pueden contener aditivos (Falguera et al., 2001) Las películas comestibles se forman a partir de biopolímeros, plastificante y algún otro aditivo como agentes antioxidantes, compuestos fenólicos, aceites esenciales y antimicrobianos (Beverlya et al., 2008).

Plastificante

Son sustancias no volátiles de bajo peso molecular que se adiciona a un material polimérico para modificar propiedades físicas y mecánicas; tiene como efecto principal abatir la temperatura de transición vítrea (Tg), la cual se define como la temperatura a la cual las propiedades mecánicas cambian debido a los movimientos internos de las cadenas poliméricas. Para que un plastificante pueda ser utilizado debe tener una Tg baja y debe ser completamente miscible en el biopolímero. La adición de plastificantes permite la obtención de películas menos frágiles, más flexibles y dóciles, dado que estos compuestos debilitan las interacciones moleculares del biopolímero favoreciendo la formación de una red estructural más homogénea (Guilbert et al., 1995; Stevens 1993; Yang y Paulson 2000).

Biopolímero

Los biopolímeros se generan por sistemas biológicos o pueden ser sintetizados a partir de materiales renovables; por lo que su degradación llega a ser de un par de semanas o pocos meses. Los biopolímeros naturales provienen de cuatro grandes fuentes: origen animal (colágeno/ gelatina), origen marino (quitina/quitosano), origen agrícola (lípidos e hidrocoloides) y origen microbiano (goma xantana) (Shimao 2001; Tharanathan 2003). La gelatina es una proteína extraída del colágeno de los animales, tiene diferentes propiedades, se funde de forma reversible por debajo de la temperatura corporal y contiene un gran número de aminoácidos tales como la alanina, glicina, prolina, 4-hidroxiprolina, etc. La estructura típica de la gelatina es -Ala-Gly-Pro-Arg-GlyGlu-4Hyp-Gly-Pro- y su peso molecular es de 15.000 a 250.000 g/mol; es soluble en agua, ácido acético y en la mayoría de los disolventes orgánicos y es totalmente biodegradable (Anal y Singh 2007; Chávez y Martínez 2010). Gracias a sus propiedades y características de gelificación la gelatina es unos de los biomateriales usados para la formación de películas debido a su gran abundancia, su bajo costo de producción, su alta disponibilidad y principalmente a sus excelentes propiedades para formar películas claras, flexibles, fuertes y con una alta permeabilidad al oxígeno (Baldwin et al., 2011).

La tendencia actual para utilizar la gelatina como material de empaques en alimentos se centra en el desarrollo de películas con mejores propiedades como las mecánicas, permeabilidad, transparencia y capacidad antioxidante; estas propiedades se verán influenciadas por la incorporación de sustancias que favorezcan y potencialicen las propiedades de la película como los compuestos bioactivos (Ahmad et al., 2012; Gomez-Guillen, et al., 2011).

Compuestos bioactivos

Los compuestos bioactivos tienen como función principal inhibir o impedir las reacciones de oxidación evitando así el daño oxidativo que es la exposición de la materia viva a diversas fuentes que producen una ruptura del equilibrio que debe existir entre las sustancias o factores pro-oxidantes y los mecanismos antioxidantes encargados de eliminar dichas especies químicas. Para impedir o retrasar esta oxidación existen moléculas que se unen al oxígeno al reaccionar más rápido con los radicales libres del oxígeno; estas sustancias son conocidas como “antioxidantes” (Ames et al., 1993; Venereo Gutiérrez 2002). Dentro de este grupo de compuestos antioxidantes encontramos los polifenoles que son un conjunto heterogéneo de moléculas que incluye a los fenoles y flavonoides. Los compuestos fenólicos poseen una estructura química adecuada para ejercer una acción antioxidante actuando como captores de radicales libres neutralizando peligrosas especies reactivas de oxígeno e iones metálicos quelantes. Los flavonoides, son un grupo extenso de compuestos derivados del benzo-γ-pirano, pueden subdividirse en flavonas, flavonoles, flavononas, isoflavonas, flavanos y antocianinas. Las frutas, constituyen una de las principales fuentes de estos compuestos (Mattila y Kumpulainen 2002; Nijveldt et al., 2001).

La biodisponibilidad oral de compuestos bioactivos puede aumentar cuando se encapsulan dentro de los sistemas de liberación que contienen partículas más pequeñas aunque este fenómeno es probablemente dependerá de la composición y estructura del sistema (McClements et al., 2007).

3. Conclusiones

Los empaques activos ofrecen muchas posibilidades en la conservación de alimentos, por lo que es importante conocer la interacción que tienen los compuestos bioactivos con el biopolímero, para optimizar la formulación de los empaques.

REFERENCIAS

Ahmad, M., et al. (2012). "Physico-mechanical and antimicrobial properties of gelatin film from the skin of unicorn leatherjacket incorporated with essential oils." Food Hydrocolloids 28(1): 189-199.

Álvarez, M. F. (2000). "Revisión: Envasado activo de los alimentos/Review: Active food packaging." Food Science and Technology International 6(2): 97-108.

Ames, B. N., et al. (1993). "Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging." Proceedings of the National Academy of Sciences 90(17): 7915-7922.

Beverlya, R. L., et al. (2008). "Edible chitosan films on ready-to-eat roast beef for the control of Listeria monocytogenes." Food Microbiology 25(3): 534-537.

Debeaufort, F., et al. (1998). "Edible films and coatings: tomorrow's packagings: a review." Critical Reviews in Food Science 38(4): 299-313.

Falguera, V., et al. (2011). "Edible films and coatings: structures, active functions and trends in their use." Trends in Food Science & Technology 22(6): 292-303.

Gómez-Estaca, J., et al. (2014). "Advances in antioxidant active food packaging." Trends in Food Science & Technology 35(1): 42-51.

Gómez-Guillén, M., et al. (2011). "Functional and bioactive properties of collagen and gelatin from alternative sources: A review." Food Hydrocolloids 25(8): 1813-1827.

Guilbert, S., et al. (1995). "Technology and applications of edible protective films." Packaging Technology and Science 8(6): 339-346.

Krochta, J. M. and C. De Mulder-Johnston (1997). "Edible and biodegradable polymer films: challenges and opportunities." Food technology (USA).

Lopez-Rubio, A., et al. (2006). "Bioactive packaging: turning foods into healthier foods through biomaterials." Trends in Food Science & Technology 17(10): 567-575.

Mattila, P. and J. Kumpulainen (2002). "Determination of free and total phenolic acids in plant-derived foods by HPLC with diode-array detection." Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(13): 3660-3667.

McClements, D. J., et al. (2007). "Emulsion‐based delivery systems for lipophilic bioactive components." Journal of Food Science 72(8): R109-R124.

Nijveldt, R. J., et al. (2001). "Flavonoids: a review of probable mechanisms of action and potential applications." The American journal of clinical nutrition 74(4): 418-425.

Ramos-García, M. d. L., et al. (2010). "Compuestos antimicrobianos adicionados en recubrimientos comestibles para uso en productos hortofrutícolas." Revista mexicana de fitopatología 28(1): 44-57.

Sánchez Aldana, D., et al. (2015). "Caracterización de películas comestibles a base de extractos pécticos y aceite esencial de limón Mexicano." CyTA-Journal of Food 13(1): 17-25.

Shimao, M. (2001). "Biodegradation of plastics." Current opinion in Biotechnology 12(3): 242-247.

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Suppakul, P., et al. (2003). "Active packaging technologies with an emphasis on antimicrobial packaging and its applications." Journal of Food Science 68(2): 408-420.

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Venereo Gutiérrez, J. R. (2002). "Daño oxidativo, radicales libres y antioxidantes." Revista Cubana de medicina militar 31(2): 126-133.

Yang, L. and A. Paulson (2000). "Effects of lipids on mechanical and moisture barrier properties of edible gellan film." Food Research International 33(7): 571-578.



[a] Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del estado de Hidalgo, Av. Rancho Universitario s/n Km. 1. Tulancingo, Hidalgo, 43600, México.

[b] Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del estado de Hidalgo, Av. Rancho Universitario s/n Km. 1. Tulancingo, Hidalgo, 43600, México.

[c]Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del estado de Hidalgo, Av. Rancho Universitario s/n Km. 1. Tulancingo, Hidalgo, 43600, México.

[d]Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del estado de Hidalgo, Av. Rancho Universitario s/n Km. 1. Tulancingo, Hidalgo, 43600, México.

[e] bUnidad Académica Multidisciplinaria Zona Huasteca, Universidad Autónoma de San Luis Potosí C.P. 79060, San Luis Potosí, México