Desarrollo de nanocompuestos y materiales bicapa activos y biodegradables a base de almidón empleando la técnica de extrusión
La gestión inadecuada de residuos sólidos urbanos y el uso masivo de plásticos, particularmente de la industria de los alimentos, está provocando una significativa contaminación a nivel mundial y graves perjuicios sobre los ecosistemas. Los envases poliméricos multifuncionales y biodegradables se pr...
| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | Tesis de grado publishedVersion |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2023
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| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000170_Iacovone https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesisg&d=seminario_nFIS000170_Iacovone_oai |
| Aporte de: |
| Sumario: | La gestión inadecuada de residuos sólidos urbanos y el uso masivo de plásticos, particularmente de la industria de los alimentos, está provocando una significativa contaminación a nivel mundial y graves perjuicios sobre los ecosistemas. Los envases poliméricos multifuncionales y biodegradables se presentan como una alternativa prometedora para proteger y prolongar la vida útil de los alimentos y, al mismo tiempo, reducir el impacto ambiental. El objetivo del presente trabajo de tesis fue desarrollar materiales bicapa activos a partir de dos capas a base de almidón de mandioca, un polímero natural, renovable y biodegradable, empleando la tecnología tradicional de extrusión, con el fin de obtener un material verde, sostenible y escalable para la industria de envases de alimentos y poder otorgar valor agregado a productos nacionales. Empleando conceptos de nanotecnología, se diseñaron nanocompuestos bicapa de almidón de mandioca cuyas capas aporten dos propiedades específicas: por un lado, que la capa interna en contacto con el alimento presente actividad antioxidante para retrasar la oxidación de los productos envasados, y por otro lado, que la capa externa posea actividad antimicrobiana para retrasar el desarrollo y disminuir la concentración de bacterias que podrían presentarse en la superficie de los mismos. La capa con actividad antimicrobiana se obtuvo a partir de la incorporación de nanopartículas de plata (AgNP). Las AgNP son principalmente conocidas por su actividad antibacteriana y son ampliamente utilizadas en diversas aplicaciones. Frecuentemente la síntesis de estas nanopartículas se logra mediante métodos costosos y sustancias que pueden dar lugar a riesgo de toxicidad ambiental. Como alternativa, se desarrolló una síntesis verde a través de un medio solvente acuoso con extracto de albahaca como agente reductor y almidón como agente reductor y estabilizante. Las nanopartículas resultantes contaron con un recubrimiento de almidón que otorgó una buena adhesión y compatibilidad con la matriz del mismo almidón. Se fabricaron nanocompuestos con diferentes concentraciones de AgNP que lograron mejorar las propiedades físicoquímicas de la matriz de almidón, y se concluyó que la menor concentración empleada era suficiente para cumplir con la finalidad primordial de esta capa. Se fabricó la capa interna utilizando un extracto natural de albahaca rico en polifenoles, los cuales son reconocidos por sus propiedades antioxidantes. Se desarrollaron sistemas a partir de extracto líquido y de extracto en polvo que posibilitó el uso de una mayor concentración de polifenoles en el material, mostrando mejoras significativas. El extracto actuó como refuerzo, mejorando la resistencia a esfuerzos de tensión uniaxial y otorgó protección UV e hidrofobicidad. La capa antioxidante de almidón y extracto de albahaca en polvo logró liberar más del 70 % de los polifenoles incorporados en los simulantes de alimentos propuestos y, dado que el contenido de polifenoles fue mayor a los valores reportados en la literatura, se espera que este material proporcione una significativa protección antioxidante. Finalmente, se desarrollaron materiales bicapas a partir de la termocompresión de una capa antioxidante y otra antimicrobiana. Como resultado, se obtuvo un material a base de almidón de mandioca donde cada capa contiene un principio activo distinto conforme a su posible aplicación como envase de alimentos. El material bicapa presentó poder antioxidante y antimicrobiano, protección al UV-vis y gran resistencia mecánica. Los materiales desarrollados a lo largo de esta tesis presentan características muy prometedoras para su posible aplicación en envases biodegradables activos en la industria de los alimentos. El uso de materiales biodegradables y con capacidades funcionales, logrados principalmente a partir de recursos de nuestro país, podría contribuir no solo con el ambiente, sino con el aprovechamiento de materia prima Argentina. Asimismo, los conceptos y fenómenos estudiados contribuyen al conocimiento científico de nuevos materiales poliméricos nanocompuestos biodegradables. |
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