Obtención y caracterización de biomateriales de interés tecnológico formulados a base de polímeros naturales y subproductos industriales

Abstract

Resumen: Los polímeros biodegradables derivados de fuentes naturales y renovables, han atraído la atención de los tecnólogos debido a su potencial para sustituir polímeros sintéticos derivados del petróleo en ciertas aplicaciones industriales. Especialmente en la industria plástica, el desarrollo de materiales utilizando polímeros biodegradables contribuiría a alivianar el problema de la contaminación ambiental con residuos sólidos y, en algunos casos, podría ser útil para encontrar nuevas aplicaciones a subproductos de la agroindustria. En particular, las proteínas aisladas o concentradas a partir del procesamiento del suero de quesería (lactosuero) han sido empleadas para la fabricación de films demostrando propiedades funcionales apropiadas para actuar como materiales para envoltura. Por lo tanto, su utilización en el desarrollo de envoltorios comestibles con potencial aplicación en la industria alimenticia sería una alternativa viable. En la literatura científica, se pueden encontrar numerosos estudios donde se utilizan proteínas del lactosuero para fabricar láminas o films con resultados promisorios mediante métodos que mayormente involucran el secado por evaporación, técnica conocida como «casting». Pero poco se conoce acerca del empleo de estas proteínas para el desarrollo de biomateriales sólidos, haciendo uso de tecnologías frecuentemente adoptadas por la industria plástica. En el presente estudio, se obtuvieron piezas plásticas por termocompresión empleando una prensa industrial calefaccionada a diferentes temperaturas combinando proteínas del lactosuero (WPC) y glicerol. Las propiedades mecánicas y físico-químicas del biomaterial desarrollado sufrieron modificaciones de acuerdo a la temperatura de procesamiento y obtención. Incluso, su capacidad de biodegradación se vio afectada debido al aumento en la generación de metabolitos tóxicos derivados de la reacción de Maillard.

Abstract: Biodegradable polymers derived from natural resources have attracted technologist attention since these materials are considered as a potential substitute for existing petroleumbased synthetic polymers. Especially at the plastic industry, materials development using biodegradable polymers could ease the solid waste contamination problem and, in some cases, also provide new applications for agro-industrial by-products. In particular, proteins isolated or concentrated from cheese whey (whey proteins) have been extensively employed for manufacturing films, and have demonstrated promising functional properties to act as wrapping materials. Therefore, the use of whey proteins for edible wrappings development with potential application at the food industry would be a suitable alternative. In the scientific literature, several studies can be found where whey proteins are used to make films mostly by methods that involved an evaporation drying step, usually known as «casting». But little is known about the use of these proteins for development of solid biomaterials making use of technologies frequently adopted by the plastic industry. In this work, plastic pieces were obtained by compression molding using an industrial press pre-heated at different temperatures, combining whey proteins (WPC) and glycerol. The mechanical and physic-chemical properties of the obtained bio-materials experienced modifications according to the processing temperature. Moreover, material biodegradability was also affected by the increase in the generation of toxic metabolites derived from the Maillard reaction.