Post on 02-Aug-2015
1
Películas Comestibles para recubrimiento en alimentos
Objetivo
• Comprender y presentar una visión integrada de las propiedades físicas, químicas y
mecánicas de los biopolímeros, las películas biodegradables y su aplicación en materiales
de alimento.
2
Hipótesis
• Al estudiar mezclas entre biopolímeros para la elaboración de películas comestibles y
recubrimientos biodegradables, se detectarán las deficiencias propias de cada componente brindando un criterio para determinación de
la mejor opción de mezcla para película comestible.
3
Justificación
• Contaminación.• Creciente exigencia por parte del consumidor
de materiales biodegradables, reciclables o reutilizables.
• Composiciones físicas, químicas y mecánicas.
4
Metas
Extraer lnformación objetiva de acuerdo al
criterio previamente establecido,
evitando ambigüedades.
Comprender las propiedades
físicas y químicas de las
películas comestibles.
Presentar una visión acerca
de propiedades tanto de
mezclas como de forma particular.
Plasmar diferencias.
5
Descubrir la dirección que va
tomando el proyecto en
base a la investigación que se haga
posteriormente.
Comprobar la veracidad de la
hipótesis propuesta.
Proponer las mejores
propuestas ya sea de mezclas o individualmente de cada película
por componente.
6
¿Qué son?
• Capas delgadas de un material comestible, formada sobre un alimento como recubrimiento.
7
Beneficios
Evita el deterioro de los alimentos:• Reduce la pérdida o ganancia de humedad o
aromas.• Reduce oxidaciones.• Contaminaciones microbianas.• Minimiza el impacto ambiental.
8
Polímeros Naturales
Polisacáridos
Proteínas
Lípidos
9
Polímeros
• Macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
• Por lo general son orgánicos.
• Polimerización estireno a poliestireno, donde n es el grado de polimerización.
10
Películas a base de Carbohidratos
• Producen películas con buenas condiciones mecánicas (elasticidad, plasticidad, etc.)
• Su naturaleza hidrofílica hace que presenten baja resistencia a la pérdida de agua.
• Su selectividad en cuanto a permeabilidad de oxígeno y dióxido de carbono condiciona la creación de atmósferas modificadas en el interior del alimento, aumentando su vida útil.
11
Estructura de los Carbohidratos
• Fórmula General (CH2O) n
• 1 azúcar monosacáridos• 2 azúcar disacáridos• 10 azúcares oligosacáridos• Mayor polisacáridos
12
Celulosa y
derivados
Goma Gelán Quitosán Pululán Alginato Almidón
13
Celulosa y sus
derivados
Son capaces de hacer redes continuas en
soluciones acuosas.
Generalmente las películas formadas con estos ésteres
son sólidas, claras y resistentes a los aceites y a la mayoría de los solventes
orgánicos no polares.
Las propiedades de barrera a la
humedad, no son muy buenas.
14
15
ReaccionanDeshidratación
Glucosa
Glucosa
Glucosa
16
• Estructura lineal• Múltiples puentes de
H2.
• Cadenas yuxtapuestas
• Paredes celulares.
Goma Gelán
Polisacárido extracelular secretado por la bacteria
Pseudomonas elodea, que forma geles de estructura
tridimencional con cationes monovalentes y
divalentes.
Produce recubrimientos
biodegradables con buena claridez,
excelentes propiedades mecánicas.
17
18
Tetrasacárido
Ácido glucurónico
Glucosas
Ramnosa
Grupo acílico
Grupo acílico
Quitosán
Polisacárido catiónico, de alto peso molecular.Son claras, resistentes
flexibles, presentan buenas barreras al
oxígeno.
Propiedades Antifúngicas (evita el crecimiento de hongos causantes de enfermedades)
Preserva características organolépticas
19
20
21
• Polisacárido lineal • Bioadhesivo• Encontrado en el exoesqueleto de
crustaseos
Trimetilquitosano
Pululán
Polisacárido extracelular producido por el microorganismo
Aureobasidium pullulans.
Produce películas muy estables,
transparentes, sólidas y resistentes a bajas
temperaturas.
Sus barreras contra las grasas y aceites, así como contra el
oxígeno son excelentes.
22
23
Alginato.
En solución acuosa forman películas tras la adición de
agentes formadores de puentes salinos y la
precipitación en presencia de un alcohol.
Presenta buenas barreras contra oxígeno,
grasas y aceite. Su permeabilidad a la
humedad es alta
24
25
• Derivado del ácido algínico• Gran capacidad a producir geles en agua fría
en presencia de iones de Calcio
Almidón
Las películas son claras, flexibles, transparentes
y presentan grandes barreras contra el
oxígeno.
No tan buenas barreras contra la humedad, sus propiedades mecánicas son inferiores a las de las películas sintéticas.
La matriz o red formada durante el secado de una
dispersión gelatinizada debido a los puentes de
hidrógeno que se establecen entre los
grupos hidroxilo.
26
27
• No es un polisacárido, si no la mezcla de amilosa y amilopectina.
• Cadena teóricamente lienal
28
29
30
31
Películas a Base de Proteínas• Redes macromoleculares continuas
(componentes estructurales, directoras en actividad celular)
• Las interacciones de las proteínas necesitan ser numerosas y uniformes.
• Las proteínas con alto peso molecular (glutenina) y proteínas fibrosas (colágeno) forman generalmente películas con buenas propiedades mecánicas.
32
Red Macromolecular Proteica
• Ruptura de enlaces intermoleculares de baja energía que estabilizan a los polímeros en su estado nativo.
• Reordenamiento y orientación de las cadenas poliméricas.
• Formación de una cadena tridimensional estabilizada por nuevas interacciones y enlaces
33
Estructura de Proteínas
34
35
Proteína de soya
Estudiadas por sus buenas propiedades
de barrera al oxígeno y a los lípidos en bajas humedades relativas
Las principales fuerzas asociativas en la formación de películas con soya son: Los en
laces disulfuro intermoleculares, las
interacciones hidrofóbicas y los puentes de hidrógeno (en
orden de importancia)
Menor permeabilidad al vapor de agua, debido a su punto isoeléctrico que
experimentalmente es 4.5
• Depende del origen la proteína presente estructura y combinación diferente de aminoácidos en su configuración química.
36
37
Proteínas de la leche
Excelente valor nutrimental.
Solubilidad en el agua.Capacidad de actuar como emulsificante
Portadora de la proteína caseína, el cual puede formar
películas transparentes, flexibles
e insípidas.
Los caseinatos, hábiles para formar puentes de
hidrógeno, no requieren la desnaturalización ni la
presencia de plastificantes para la formación de
películas.
El suero de la leche (seroproteína) son
sensibles a altas temperaturas (las
primeras en desnaturalizarse)
38
Interaccionan entre sí formando una
dispersión coloidal que consiste en
partículas esféricas llamadas micelas
39
Esferas hidrofílicas
en el exterior.
Esferas hidrofóbicas en el interior.
Se estabilizan
Para su precipitación punto isoeléctrico de 4.6Punto de menor
solubilidad debido a la reducción de las
repulsiones intermoleculares
40
Sensibles al calcio y
precipitan al unirse a el.
Se sugiere que el fosfato de calcio se une a los grupos NH2
- de la lisina; el calcio interacciona con
el grupo carboxilo ionizado (COO-).
Las submicelas se constituyen a
partir de la interacción
constante entre las caseínas α, β
y κ.
41
Gluten de trigo
Películas con buenas propiedades mecánicas y ópticas
Presentan buenas barreras al oxígeno
y al dióxido de carbono
Sus propiedades contra la transferencia de vapor de agua son relativamente pobres
42
Glutenina
Gliadina
43
Gelatina
Las características remarcables son: su
solubilidad en agua y la habilidad que tiene para
formar geles termorreversibles.
Reducen la permeabilidad al
oxigeno, la difusión del vapor de agua y la migración de grasas
Cuentan con buenas propiedades de
barrera bajo, condiciones de baja humedad relativa.
44
El tratamiento del tejido del
colágeno.84-90%
Extracción y purificación
Concentración y esterilización
Enfriamento y secado
Desnaturalización
Hidroxiprolina
Prolina
Glicina
Deficiencia de aminoácidos sulfurados
45
Ceras solventes
Disoluciones de una o más resinas en hidrocarburos
de petróleo.
Barrera contra la humedad.
Aplica como fungicida
mejorando el aspecto de la fruta.
46
Impermeabilidad
Molécula Apolar
Gasolina Alcohol
47
Ceras al agua
Disoluciones de una o más ceras en
álcalis.
No requiere un grado de secado previo a la aplicación como las
ceras solventes.
Pérdida de humedad, reducción pérdida de
peso, retardo de deterioro, efectiva contra humedad, permeable al
oxígeno.
48
Glicerol y ácido
esteárico
Se utiliza como purificante para
garantizar la barrera al agua.
Alarga la vida de la fruta, mandarina.
Redujo la pérdida de humedad a
bajas temperaturas.
49
Puedan ser solubles en
álcalis
NaOH
Conjunto de resinas
Glicerol
• Producto de la degradación digestiva de los lípidos.• Presente aceites y grasas animales y vegetales de la forma
combinada, vinculadas a los ácidos.• Precursor para la síntesis de triglicéridos y fosfolípidos en
el hígado y el tejido adiposo.
Ácido esteárico
• Presente en aceites y grasas animales y vegetales.
• Cadena hidrofóbica de carbono e hidrógeno.• Obtiene de grasa animal con agua mediante
hidrogenación de los aceites vegetales.• Propiedades como tensoactivas.
52
Películas a Partir de Mezclas entre Biopolímeros
¿Porqué?
Contrarrestar las deficiencias propias de cada componente.
mejorar las propiedades y características
del material resultante.
Mejoramiento de las propiedades mecánicas
Material utilizado.
Cohesión estructural.
Gelatina y quitosan
Se probaron dos métodos de
preparación baja y alta temperatura
(20°C Y 60°C)
a 20°C presentaron mayor porcentaje de
ordenamiento molecular y cristalinidad.
Comparadas con aquellas preparadas a 60°C
Además a 20°C menores permeabilidades a los gases y al vapor de agua, mayor
fuerza de tensión y mayores energías de activación para
las películas obtenidas
53
• Entre las interacciones más importantes está la de tipo de enlace hidrógeno, como por ejemplo: (HO-HO) , (HO-HN) y (C=O- HN).
Caracterización fisicoquímica y microestructural
• En todos los casos se obtuvieron películas transparentes, flexibles y homogéneas que fueron fácilmente removidas de las placas. El espesor medio de las películas fue de 70 ± 10 μm.
• CIDCA. CCT-CONICET. Facultad Ciencias Exactas, Facultad de Ingeniería UNLP. 47
Proteína de soya y gluten
de trigo
La permeabilidad al oxigeno se incremento con la
temperatura debido al aumento en la movilidad de los segmentos poliméricos al incremento en los niveles de energía de las moléculas de
oxigeno
No obstante, los valores de permeabilidad fueron menores que aquellas películas elaboradas
solamente con gluten de trigo, proteína de maíz y
películas plásticas comerciales
57