Biopolímeros activos obtenidos a partir de subproductos agroalimentarios: envases o recubrimientos comestibles
Ana Alicia Pardo-Ruiz1; Javier Rocha-Pimienta 1; Irene Palacios 1; Sara Martillanes 2; Jonathan Delgado-Adámez 1
1Centro de Investigaciones Científicas Y tecnológicas de Extremadura (CICYTEX)
2 Escuela de Ingenierías Agrarias, Universidad de Extremadura
Europa, y por consiguiente España, utiliza los recursos agroindustriales de forma poco sostenibles y, por ello, se han puesto en marcha políticas basadas en economía circular y bioeconomía como respuesta. Esta transición, desde un modelo lineal que utiliza recursos naturales desechando gran cantidad de residuos, hacia un modelo circular basado en el uso y consumo responsable de productos, pretende mantenerlos en la cadena de valor durante el mayor tiempo posible. Un claro ejemplo en la industria alimentaria es el empleo de envases plásticos derivados de petroquímicos, en su mayoría de un solo uso, que generan gran cantidad de materiales no biodegradables conllevando a un problema medioambiental grave. Esta situación de emergencia debe ser enfocada desde la innovación para obtener nuevos envases sostenibles elaborados a partir de subproductos agroindustriales, lo cual otorga un valor añadido y mayor rentabilidad para el sector.
Todos los envases, ya sean plásticos de petroquímicos o materiales eco-sostenibles, deben cumplir con una serie de características mecánicas, ópticas, de termosellado y hermeticidad que les permitan llevar a cabo su función. El reto de los nuevos sistemas de envasados eco-sostenibles está en lograr que estos polímeros adquieran dichas características, constituyendo una alternativa viable.
Los polímeros son matrices constituidas por moléculas monoméricas que en el caso de los biopolímeros son obtenidas de fuentes naturales. Entre ellos destacan el quitosano, obtenido a partir de la cáscara de crustáceos, la gelatina con origen animal o la celulosa de origen vegetal. Los biopolímeros son respetuosos con el medio ambiente y biodegradables, capaces de formar una matriz tridimensional en la que podemos incluir principios activos con actividad antioxidante y antimicrobiana, para obtener envases activos. Estos envases son diseñados para liberar de forma controlada estas moléculas al producto, aportándole nuevas propiedades al alimento o aumentando su vida útil. En este sentido, los nuevos sistemas de envasado aportan nuevas funcionalidades más allá de contener el alimento.
Los subproductos agroindustriales pueden suponer una fuente de material polimérico (sangre, huesos y cartílagos, etc.) y de principios activos (pieles de fruta, fruta de destrío, etc.). El colágeno procedente de la industria cárnica da lugar partículas más pequeñas que pueden ser empleadas para la formación de biopolímeros. Del mismo modo, la industria de procesado de vegetales a través de sus subproductos agroalimentarios puede proporcionar materia prima para la obtención de compuestos principalmente fenoles con propiedades antimicrobianas y antioxidantes útiles en la formación de envases activos. Además de estas moléculas, podemos utilizar como principios activos compuestos como el dióxido de titanio o extractos procedentes de partes de plantas como las hojas de té y olivo. Asimismo, hay moléculas de origen natural como el quitosano que cumplen esta doble función: actuar como matriz polimérica y como principio activo exhibiendo actividad antimicrobiana. Por supuesto, todos los aditivos utilizados en la formulación de biopolímeros están aprobados para su uso como ingredientes alimentarios por las autoridades competentes.
En industrias como la cárnica, el deterioro de sus productos se debe principalmente a procesos oxidativos y crecimiento microbiano dando lugar a grandes pérdidas económicas y generación de gran cantidad de desperdicios alimentos a lo largo de la cadena. Es por ello que, en la industria cárnica, los sistemas de envasado activo más demandados son aquellos con propiedades antimicrobianas y antioxidantes, capaces de garantizar inocuidad de los alimentos.
Los componentes activos pueden ser aplicados como un sistema multipelícula por impregnación de la superficie del biopolímero, incluidos en su formulación o en un dispositivo independiente. Esta tecnología puede ser combinada, en lo que se conoce como sistemas de conservación multibarrera, buscando el efecto sumatorio y/o sinérgico de los tratamientos.
Para dar respuesta a este reto, recientes estudios llevados a cabo por nuestro grupo de investigación han permitido comprobar la actividad antimicrobiana de biopolímeros basados en quitosano y extracto de hoja de olivo o de salvado de arroz contra los principales patógenos de productos cárnicos. Se ha observado que estos sistemas de envasado activo permiten reducir las poblaciones de estos patógenos e inhibir su desarrollo durante el periodo de almacenamiento y comercialización de los productos. De este modo, se logra ampliar la vida útil de estos productos y mejorar la competitividad del sector empresarial puesto que les permite acceder a nuevos mercados y valorizar subproductos propios de su actividad. Sin embargo, estos estudios deben ser complementados para formular biopolímeros cada vez más resistentes, baratos y fáciles de producir a gran escala, constituyendo una alternativa viable a los sistemas actuales
En conclusión, innovadoras tecnologías como los biopolímeros permiten la obtención de envases sostenibles y biodegradables. Estos materiales forman una estructura a la que podemos añadir compuestos antimicrobianos y antioxidantes naturales para la producción de envases con capacidad de interactuar con el alimento, mejorando sus propiedades organolépticas y prolongando su vida útil.
