Desarrollan nanofibras comestibles y biodegradables mediante electrohilado para envases alimentarios

La creciente preocupación por la sostenibilidad y la seguridad alimentaria ha impulsado la búsqueda de materiales alternativos para el envasado y conservación de alimentos. En este contexto, el electrohilado se presenta como una técnica versátil para la fabricación de nanofibras a partir de polímeros naturales, permitiendo la creación de recubrimientos y empaques comestibles y biodegradables.

Por ello, investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE. UU.) desarrollaron nanofibras comestibles y biodegradables mediante electrohilado.

Las nanofibras de origen proteico son muy solicitadas por su potencial en soluciones de envasado comestible, que ofrecen conservación y seguridad alimentaria.

El electrohilado consiste en usar un voltaje para forzar una solución líquida a adoptar una forma cónica que la transforma en fibras.

Posteriormente, los investigadores combinaron la caseína, una proteína de la leche, con hidroxipropilmetilcelulosa (generalmente derivada de pulpa de madera o algodón) para crear nanofibras.

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Principios del electrohilado

El electrohilado es un proceso que utiliza un campo eléctrico de alto voltaje para estirar una solución polimérica, formando fibras con diámetros en el rango nanométrico. Este método permite la producción de fibras con alta relación superficie-volumen, porosidad y propiedades mecánicas ajustables, sin necesidad de altas temperaturas, lo que es ideal para materiales sensibles al calor.

Materiales Utilizados

Diversos polímeros naturales han sido empleados en el electrohilado para aplicaciones alimentarias:

• Quitosano y gelatina: Combinados, han demostrado mejorar significativamente las propiedades mecánicas y de barrera de los recubrimientos alimentarios.
• Zeína: Una proteína del maíz utilizada para encapsular compuestos bioactivos como la curcumina, ofreciendo propiedades antimicrobianas y antioxidantes.
• Caseína y celulosa: Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han desarrollado nanofibras a partir de caseína y celulosa, creando estructuras comestibles y biodegradables con aplicaciones potenciales en el envasado de alimentos.

• Proteínas vegetales: Se han explorado proteínas de soya, papa y chícharo para la fabricación de nanofibras, ofreciendo alternativas veganas y sostenibles.

Avances recientes

Los avances en el electrohilado permiten la creación de nanofibras con propiedades funcionales específicas:

• Recubrimientos activos: Nanofibras que liberan compuestos antimicrobianos o antioxidantes para prolongar la vida útil de los alimentos.
• Indicadores de frescura: Integración de colorantes naturales sensibles al pH en las nanofibras para detectar la frescura de los alimentos.
• Empaques inteligentes: Desarrollo de empaques que responden a cambios en el ambiente, como la presencia de gases o humedad, para garantizar la calidad del producto.

Aplicaciones en la industria alimentaria

El electrohilado ofrece múltiples aplicaciones en el sector alimentario:

• Recubrimientos comestibles: Aplicación de nanofibras directamente sobre frutas y verduras para reducir la pérdida de humedad y proteger contra microorganismos.
• Envasado biodegradable: Fabricación de películas y empaques que se degradan naturalmente, reduciendo el impacto ambiental.
• Liberación controlada de aditivos: Encapsulación de sabores, aromas o conservantes para su liberación gradual durante el almacenamiento o consumo.

Investigaciones previas

La investigación surge tras múltiples estudios que evaluaron el impacto del electrohilado en la caseína, proteína de la leche.

En estudios previos, el grupo de investigación evaluó el electrohilado de caseína combinado con carragenina, un aditivo alimentario derivado de algas rojas que se utiliza como espesante y estabilizador en productos alimenticios.

Sin embargo, los investigadores sugieren que las nanofibras resultantes eran débiles y no eran adecuadas para aplicaciones posteriores.

Los investigadores esperan desarrollar un estudio de prueba de concepto. El equipo afirma estar enfocado en mejorar la resistencia mecánica, la biocompatibilidad y las propiedades antimicrobianas de las aplicaciones de envasado de alimentos, a la vez que optimiza la fabricación para aplicaciones de ingeniería de tejidos.

Recientemente, investigadores de la Universidad McMaster en Canadá cultivaron una especie de hongo que puede emplearse para producir un material biodegradable  adecuado para su uso en envases.

El año pasado, investigadores de la Universidad Shinshu en Japón descubrieron un método sencillo para extraer fibras de hongos blanqueándolos bajo la luz del sol para fabricar  envases o productos de cuero.

Desafíos y perspectivas futuras

A pesar de los avances, existen desafíos que deben abordarse para la implementación a gran escala del electrohilado en la industria alimentaria:

• Escalabilidad: Desarrollo de equipos y procesos que permitan la producción masiva de nanofibras de manera eficiente y económica.
• Regulación: Establecimiento de normativas que garanticen la seguridad y calidad de los materiales comestibles y biodegradables.
• Aceptación del consumidor: Educación y sensibilización sobre los beneficios de los nuevos materiales para fomentar su adopción en el mercado.

El electrohilado representa una herramienta prometedora para la creación de materiales comestibles y biodegradables en la industria alimentaria.

La combinación de polímeros naturales y técnicas avanzadas permite el desarrollo de soluciones innovadoras que responden a las demandas de sostenibilidad y seguridad alimentaria.

Con la superación de los desafíos actuales, el electrohilado tiene el potencial de transformar significativamente las prácticas de envasado y conservación de alimentos.

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