I.Q. Jocelyn Gabriela Hernández Carrillo  (Autor)
Dr. Hugo Mújica-Paz (Autor)
Dra. Aurora Valdez Fragoso (Asesor)

“Desarrollo de material de empaque comestible/biodegradable a partir de cáscara de tuna (opuntia sp.)”

Universidad Autónoma de Chihuahua

Correo electrónico:jgaby_09@hotmail.com hmujica@uach.mx

Las películas biodegradables se ven como una alternativa para reducir los deshechos de empaques de polímeros sintéticos. El objetivo de este estudio fue desarrollar películas biodegradables a base de cáscara de tuna y caracterizarlas en cuanto a sus propiedades físicas, mecánicas y térmicas. Se prepararon ocho soluciones filmógenas mezclando puré base de cáscara de tuna (10g) con agua (50 g), etanol (50 g), pectina (1 g) y glicerol (1 g). Se agregó cera de abeja (0.5 g) a cuatro de estas soluciones. Las soluciones filmógenas se calentaron hasta 80 °C por 15 minutos, con agitación constante. Luego se enfriaron a 65 °C y se vaciaron en placas de acrílico previamente niveladas. Se dejaron secar por 12 horas a 22.3 ± 1.9 °C y 30% HR, antes de removerlas de las placas. El espesor de las películas se midió con un micrómetro digital (Mitutoyo, CD-6” CS). Con las dimensiones de las películas y su peso, se calculó su densidad. Se utilizó un colorímetro (MiniScan XE Plus) para medir los parámetros de color L*a*b*, ΔE y transparencia de las películas. Las pruebas de punción y de estirabilidad se realizaron con un texturómetro TAXT-Plus, usando como punta de prueba una aguja (2 mm de diámetro) y una esfera (2 cm de diámetro), respectivamente. La conductividad térmica (k) y la difusividad térmica (α) se midieron con un analizador de propiedades térmicas (Decagon, KD2), y el calor específico se determinó por calorimetría diferencial de barrido (NETZSCH Mod. DSC 200 PC Phox). También se evaluó la permeabilidad al vapor de agua, termosellabilidad e imprimibilidad  de las películas. Se determinó que las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de las películas desarrolladas dependen de su composición y condiciones de proceso. Las películas desarrolladas en esta investigación fueron flexibles, transparentes, resistentes, termosellables e imprimibles. Los polímeros naturales y aditivos utilizados para fabricar estas películas aseguran su biodegradabilidad y compatibilidad ambiental. Las películas que se obtuvieron de cáscara de tuna tienen una aplicación potencial como material de empaque.

La gran cantidad de desechos de empaque que se generan actualmente causa graves problemas ambientales. Esto se debe a que la mayoría de estos materiales no son biodegradables y persisten en el ambiente por un largo tiempo (Simon et al., 1998). Todo esto ha hecho que se promueva su reducción y reciclaje, y que se busquen materiales biodegradables para la elaboración de películas de empaque (Schou et al., 2005).
En las últimas décadas, se han realizado múltiples investigaciones en el campo de películas y empaques biodegradables. Las fuentes de los materiales empleados han sido subproductos o excedentes de la industria de alimentos como gluten de trigo, caseínas, proteínas de suero de leche, almidón, zeína de maíz, amaranto, pectinas, proteínas de pescado, gelatina, pulpa de frutas (Del-Valle et al., 2005; Khwaldia et al., 2004; Mali et al., 2005; Mujica-Paz et al., 2005; Petersen et al., 1999; Ramadan & Mörsel, 2003; Schou et al., 2005, Jiménez-Elizondo et al., 2009). Otros materiales muy usados son derivados de celulosa, quitosano y carrageninas. Se han utilizado también mezclas entre estos materiales y combinaciones de biomateriales y polímeros sintéticos para favorecer su degradación (Tharanathan, 2003).

Desarrollar una película biodegradable/comestible a partir de cáscara de tuna, evaluar sus propiedades físicas (espesor, densidad, color), mecánicas (fuerza de estirabilidad y de punción), térmicas (conductividad, difusividad, capacidad calorífica y temperatura de transición de fase), de permeación al vapor de agua y determinar si es termosellable e imprimible.

La tuna es el fruto del nopal (Opuntia sp.) que pertenece a la familia de las cactáceas. Es una fruta muy abundante en México, ya que el nopal crece en zonas áridas y semiáridas y estas áreas representan la mayor parte del territorio nacional (Majdoub et al., 2001; Ramadan & Mörsel, 2003; IMAC, 2008).
Además de consumirse como fruta fresca, la tuna se utiliza para fabricar muchos productos en las industrias de alimentos, de cosméticos y farmacéuticas (Del-Valle et al., 2005). La cáscara de la tuna, que es un desecho de estas industrias, representa aproximadamente el 40% de la fruta. Está compuesta en promedio por 2.43% de lípidos, 8.30% de proteínas, 7.12% de almidón, y 27.6% de carbohidratos solubles en etanol (Ramadan & Mörsel, 2003). Además el mucílago de tuna, contiene residuos de D-galactosa, D-xilosa, L-arabinosa, L-ramnosa y ácido D-galacturónico (Majdoub et al., 2001; Del-Valle et al., 2005).