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La viscoelasticidad de biopelículas a base de goma gelana y proteína de suero lácteo

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Las películas y los recubrimientos comestibles han sido considerados particularmente para la preservación de alimentos debido a que pueden mejorar la calidad global de algunos alimentos. Las biopelículas pueden ser utilizadas para cubrir superficies alimentarias, separar zonas e ingredientes incompatibles, formar una barrera contra el oxígeno, aromas, etc. Entre otras características importantes, también pueden ser empleadas como acarreadores de agentes funcionales tales como antioxidantes y sustancias antimicrobianas para mejorar la seguridad y estabilidad de alimentos.

La producción de biopelículas con materiales poliméricos biodegradables es conveniente debido a las bajas consecuencias ambientales comparadas con los materiales plásticos sintéticos utilizados generalmente para el empacado de alimentos. Diversos materiales han sido utilizados como base para la elaboración de biopelículas, todos reconocidos como seguros para consumo humano. Entre ellos se encuentran polisacáridos, lípidos y proteínas. Los de mayor aplicación son las proteínas de suero, caseína, proteína de soja y algunas gomas.

En cuanto a las proteínas de suero lácteo, estas representan, el 20% del total de las proteínas en la leche; comercialmente conocidos como concentrados de proteína de suero lácteo (CPS) por su contenido en proteínas entre 25 - 80 %. Las principales proteínas de suero, la β-lactoglobulina y la α-lactoalbumina al ser desnaturalizadas por el calor producen películas transparentes e insípidas. La goma gelana, es un heteropolisacarido lineal aniónico producido por la bacteria Sphingomonas paucimobilis y consiste de unidades de repetición de un tetrasacárido (1,3-β-D-Glucosa; 1,4-β-D-Acido glucuronico; 1,4 β-D Glucosa; y 1,4 α-L-ramnosa), (González et al. 2012).

La caracterización reológica es importante en la formulación, procesamiento, transporte y almacenamiento de alimentos, además es una herramienta útil en el diseño y predicción de la estabilidad de muestras almacenadas. Además, proporciona información sobre los mecanismos de gelificación y ayudan a mejorar los atributos texturales impartidos por los biopolímeros y las proteínas a las biopelículas. 

La viscoelasticidad significa la existencia simultanea de propiedades viscosas y elásticas en el mismo material, por tanto, es razonable asumir que todos los materiales tienen una naturaleza viscoelástica; sin embargo, es importante mencionar que lo anterior es válido bajo ciertas circunstancias. Por muchos años, los trabajos científicos han estado enfocados en determinar la viscoelasticidad lineal de los materiales, esto es debido principalmente a tres razones: se puede dilucidar la estructura molecular de los materiales, los parámetros y funciones medidos pueden ser útil en el control de calidad de ciertos productos industriales y finalmente porque el conocimiento de la viscoelasticidad lineal es muy útil en diversas áreas de la industria.

En las biopelículas se han evaluado la capacidad biodegradable, antioxidante, la viscoelasticidad por espectroscopia de biopelículas microbianas, la viscoelasticidad de películas de almidón de tapioca en función de la concentración del glicerol, la reología de películas a base de gelana de alto y bajo acilo conteniendo ácido ascórbico, de las dispersiones formadoras de biopelículas, de películas comestibles a base de colágeno pero pocos estudios se han enfocado en la viscoelasticidad lineal de biopelículas a base de CPS y GG. Por tanto, la Universidad de Cartagena tuvo como objetivo el trabajo de  caracterizar el comportamiento viscoelástico de biopelículas elaboradas a base de goma gelana y proteína de suero lácteo utilizando CaCO3 como agente entrecruzante, ácido cítrico como agente inductor del gel y glicerol como plastificante.

Todas las biopelículas estudiadas presentaron un comportamiento reológico viscoelástico, en donde la componente elástica fue mayor que la componente viscosa (G’>G’’), lo que indica que son sistemas con características predominantemente elásticas, este comportamiento fue directamente proporcional a las concentraciones de CPS utilizadas. Sin embargo, las biopelículas con mayor concentración de CPS tienden a perder su flexibilidad, por lo cual es recomendable aumentar la concentración de plastificante. El comportamiento de los módulos dinámicos puede ser un indicativo de la formación de redes interdependientes de la GG y el CPS. Por tanto, es posible utilizar estos materiales (GG y CPS) individualmente o en mezclas, para la obtención de biopelículas activas y recubrir diversos sistemas alimentarios sólidos. Igualmente es recomendable llevar a cabo estudios de factibilidad de este tipo de biopelículas y de estimación de vida útil de los productos alimenticios que sean sometidos a recubrimiento. La caracterización reológica de las biopelículas es un factor importante en el diseño de biopelículas activas y su correcta aplicación en los diversos sistemas alimentarios.

parametrosobtenido curvas de Creep para el modelo Burgers

Investigación realizada por Rafael E. González Cuello y Lena Morón Alcázar de la Universidad de Cartagena, Colombia; Néstor A. Urbina de Universidad Francisco de Paula Santander Departamento de Medio Ambiente, Colombia.

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