TESE DE DOUTORAMENTO
DESARROLLO DE FILMS
OBTENIDOS CON
HIDROCOLOIDES MODIFICADOS
POR NANOARCILLA Y
RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
Da inia Candia Balsei o
ESCOLA DE DOUTORAMENTO INTERNACIONAL. CAMPUS TERRA
PROGRAMA DE DOUTORAMENTO EN INNOVACION EN SEGURIDADE E TECNOLOXÍA
ALIMENTARIAS
LUGO
2018
DECLARACIÓN
DO AUTOR/A DA TESE
Desa ollo de ilms ob enidos con hid ocoloides modi icados po
nanoa cilla y adiación ul a iole a
Dna.
Da inia Candia Balsei o
P esen oamiña ese,seguindoop ocedemen oaxei adoaoRegulamen o,edecla oque:
1) A eseaba caos esul adosdaelabo acióndomeu aballo.
2) Deselocaso,na ese aise e e enciaáscolabo aciónsque i oes e aballo.
3) A eseéa e siónde ini i ap esen adapa aasúade ensaecoincidecoa e siónen iadaen
o ma oelec ónico.
4) Con i moquea esenoninco eenningún ipodeplaxiodou osau o esninde aballos
p esen adospo minpa aaob encióndou os í ulos.
En Lugo, 7 de xuño de 2018
Asdo.
Da inia Candia Balsei o
AUTORIZACIÓN
DO
DIRECTOR
/
TITOR DA TESE
Desa ollo de ilms ob enidos con hid ocoloides modi icados po
nanoa cilla y adiación ul a iole a
D.
Ángel Cobos Ga cía
, Ca ed á ico de Uni e sidade do Depa amen o de Química Analí ica,
Nu ición e B oma oloxía da Uni e sidade de San iago de Compos ela, e
Dna.
Olga Díaz Rubio
, P o eso a Ti ula de Uni e sidade do Depa amen o de Química Analí ica,
Nu ición e B oma oloxía da Uni e sidade de San iago de Compos ela,
INFORMAN:
Que a p esen e ese, co espóndese co aballo ealizado po Dna. Da inia Candia Balsei o, baixo a
nosa di ección, e a
u o izamos
a súa
p esen ación, conside ando
que eúne os
equisi os
esixidos no R
egulamen o
de Es udos de
Dou o amen o da USC,
e
que
como di ec o es
des a
non inco e nas causas de
abs ención
es ablecidas
na Lei
40/2015.
De aco do co a igo 41 do Regulamen o de Es udos de Dou o amen o, decla a amén que a
p esen e ese de dou o amen o é idónea pa a se de endida en base á modalidade de COMPENDIO
DE PUBLICACIÓNS
, nos que a pa icipación da dou o anda oi decisi a pa a a súa
elabo ación.
A u ilización des es a igos nes a memo ia, es á en coñecemen o dos coau o es, an o
dou o es como non dou o es. Ademais, es es úl imos eñen coñecemen o de que ningún
dos aballos aquí eunidos pode á se p esen ado en ningunha ou a ese de
dou o amen o.
En Lugo, 7 de xuño de 2018
Asdo.
Ángel Cobos Ga cía
Asdo.
Olga Díaz Rubio
ii
Ag adecimien os
A mi di ec o a Olga Díaz Rubio, po in oduci me en el mundo
de la in es igación y po da me la opo unidad de ap ende jun o a
ella. A mi di ec o Ángel Cobos Ga cía, po su paciencia in ini a, po
su comp ensión y po odos los conocimien os que me ha ansmi ido.
Sin ues a ayuda no lo hab ía conseguido y os es a é e e namen e
ag adecida.
A mi ma ido Félix, po es a siemp e a mi lado, a pesa de odo
el iempo que le he obado.
A mi amilia, po apoya me incondicionalmen e en odos mis
p oyec os y po escucha me an as eces, como lo he necesi ado.
A la ida, po que odo depende de dónde, cómo y cuándo.
Al des ino que me ha hecho encon a me con pe sonas
ma a illosas, an o en el ámbi o p o esional como en el pe sonal.
A Suiza, mi país de acogida, po la opo unidad que me ha
o ecido pa a desa olla me en el ámbi o p o esional. Y g acias al
cual he podido compa ibiliza mi abajo con la ealización de es e
g an p oyec o.
A Ja ie a Rubila Pa a, po su gene osidad, su posi i idad y
po deja me o ma pa e de su p oyec o de in es igación.
A la Uni e sidad de San iago de Compos ela, po da me la
opo unidad de o ma me odeada de los mejo es p o esionales.
Es e abajo de in es igación ha sido inanciado po la Xun a de
Galicia, Conselle ía de Cul u a, Educación e O denación
Uni e si a ia, a a és de una Axuda do P og ama de Consolidación e
Es u u ación de Unidades de In es igación Compe i i as, modalidad
de G upos de Po encial C ecemen o (GPC), e e encia ED431B
2016/008, y desa ollado en la Facul ad de Ciencias de Lugo, Campus
Te a, Uni e sidade de San iago de Compos ela.
ix
ÍNDICE
RESUMEN/RESUMO/SUMMARY 1
1. INTRODUCCIÓN 9
1.1. HIDROCOLOIDES 11
1.2. ENVASES DE HIDROCOLOIDES: CARACTERÍSTICAS
Y FUNCIONES 12
1.3. HIDROCOLOIDES EMPLEADOS PARA LA
ELABORACIÓN DE FILMS 16
1.3.1. Polisacá idos 16
1.3.1.1. Qui osano 17
1.3.2. P o eínas 20
1.3.2.1. P o eínas de lac osue o 22
1.4. OTROS COMPONENTES 26
1.4.1. Plas i ican es 27
1.4.2. Lípidos 28
1.4.3. Nanopa ículas 29
1.4.4. An imic obianos 36
1.5. FILMS DE QUITOSANO 39
1.6. FILMS DE PROTEÍNAS DE LACTOSUERO 41
1.7. APLICACIÓN DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA EN
LA ELABORACIÓN DE FILMS 45
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
6
alcalinización das solucións o mado as dos ilmes, obse ándose
in e accións en e ambos os ac o es. O a amen o ul a iole a
p oduciu mello as máis impo an es nas p opiedades mecánicas dos
ilmes cando se aplicou nas solucións a pH 9. Des es es udos
concluíuse que a aplicación de adiación ul a iole a ou a combinación
do de andi o a amen o con alcalinización pode se ú il pa a ob e
ilmes de concen ados de p o eínas de lac oso o con p opiedades
adecuadas pa a o en asado de alimen os.
Tamén a ouse de mello a as películas de qui osano a a és
da aplicación de dis in as doses de adiación ul a iole a, ou a
inco po ación dun an imic obiano [LAE (e il lau oil a gina o)] e
dunha nanoa xila (Cloisi a 30B). O a amen o con adiación
ul a iole a nas condicións nas que se aplicou, non achegou mello as
signi ica i as ás p opiedades dos ilmes de qui osano. Con odo, a
adición do an imic obiano e/ou a nanoa xila si mello a on as
p opiedades mecánicas dos ilmes, obse ándose in e acción en e
ambos os compos os e in luencia da concen ación engadida de cada
un deles. Os ilmes aos que se lles engadi on as máximas
concen acións es udadas (1 g/ L de LAE e/ou 10 g/ L de nanoa xila)
mos a on as mello es p opiedades mecánicas. A adición de
nanoa xila a esa concen ación aumen ou a opacidade das películas e,
po an o, a súa po encial u ilidade pa a p o exe os alimen os da luz.
Palab as cla e: en ases comes ibles, en ases biodeg adables,
p o eínas de lac oso o, qui osano, adiación ul a iole a, nanoa xila,
an imic obiano
Resumen/ esumo/summa y
7
SUMMARY
The en i onmen al p oblems caused by he excessi e use o
pe oleum-based ma e ials as ood packaging ma e ials inc ease he
need o de elop en i onmen al- iendly new packaging ma e ials, in
pa icula , hose biodeg adable, edible o no . Hyd ocolloids a e
biodeg adable and can be used o p oduce ilms wi h good p ope ies
o ood packaging. In his s udy, wo ypes o hyd ocolloids ha e
been used: whey p o eins and chi osan. They a e also in e es ing
because hey a e ob ained om by-p oduc s o he ood indus y.
The main objec i e o his Doc o al Thesis was he de elopmen
o whey p o eins o chi osan ilms using inno a i e echnologies such
as ul a iole adia ion (combined o no wi h he change in pH) o he
addi ion o a nanoclay and an an imic obial wi h he pu pose o
imp o e i s p ope ies and so, o be candida es o eplace, a leas in
pa , pe oleum-based packaging ma e ials. In o de o ge his
objec i e, di e en ilm cha ac e is ics such as mechanical p ope ies,
wa e apo pe meabili y, solubili y, colo and mic os uc u e we e
e alua ed.
Fi s ly, he imp o emen o whey p o eins edible ilms using he
applica ion o ul a iole adia ion a di e en doses and applica ion
momen ( o ilm- o ming solu ion a pH 7 o o p e o med ilms) was
e alua ed. Signi ican imp o emen in p ope ies o ilms could be
obse ed by ul a iole adia ion only when his ea men was applied
o ilm- o ming solu ions and a leas a a dose o 12 J cm-2. Wi h his
ea men , s uc u al changes in p o eins we e p oduced and he
mechanical p ope ies o he ilms we e imp o ed. Besides, a dec ease
in he solubili y and a subs an ial modi ica ion o he colo o he ilms
we e obse ed. The combina ion o ul a iole adia ion wi h
alkalisa ion o ilm o ming solu ions was also s udied, obse ing
in e ac ions be ween bo h ac o s. Ul a iole ea men p oduced
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
8
majo imp o emen s in he mechanical p ope ies o he ilms when
applied o solu ions a pH 9. I is concluded ha he applica ion o
ul a iole adia ion o a combina ion o ea men wi h alkalisa ion
may be use ul o whey p o ein concen a e ilms wi h p ope ies
sui able o ood packaging.
I was also s udied he imp o emen o chi osan ilms h ough he
applica ion o di e en doses o ul a iole adia ion, o he
inco po a ion o an an imic obial agen [LAE (e hyl lau oyl a gina e)]
and a nanoclay (Cloisi e 30B). Ul a iole adia ion, in he condi ions
in which i was applied, did no p o ide signi ican imp o emen s o
he p ope ies o chi osan ilms.
Howe e , he addi ion o he an imic obial and/o he nanoclay
imp o ed he mechanical p ope ies o he ilms; in e ac ion be ween
bo h compounds and in luence o he added concen a ion we e
obse ed. The ilms ob ained wi h he highes concen a ions o LAE
(1 g/L) o nanoclay (10 g/L) showed he bes mechanical p ope ies.
The addi ion o his nanoclay concen a ion inc eased he opaci y o
he ilms which i is o po en ial u ili y o he ligh p o ec ion o ood.
Key wo ds: edible packaging, biodeg adable packaging, whey
p o eins, chi osan, ul a iole adia ion, nanoclay, an imic obial
compound
INTRODUCCIÓN
In oducción
11
1. INTRODUCCIÓN
1.1. HIDROCOLOIDES
El é mino “hid ocoloides” se emplea pa a desc ibi un amplio
núme o de polisacá idos y p o eínas que se u ilizan en muchos
sec o es indus iales con muy a iadas unciones (espesan es,
geli ican es, es abilizan es de emulsiones y espumas, libe ación
con olada de la o es, e c.). Muchos de ellos se u ilizan cada ez más
en la indus ia alimen a ia con es os ines, in luyendo en las
ca ac e ís icas o ganolép icas y en la ex u a de los alimen os aunque
se añadan en concen aciones bajas, no malmen e menos del 1%
(Williams y Phillips, 2009).
Los polisacá idos que se emplean come cialmen e ienen un
o igen muy a iado; pueden así p ocede de á boles (celulosa),
exudados de á boles (como la goma a ábiga), plan as (almidones,
pec inas, celulosa), semillas (como la goma gua ), algas (ca agena os,
algina os, aga ), de e men ación mic obiana (goma xan ana, goma
gelana) o de o igen animal como el qui osano (Williams y Phillips,
2009).
Una g an a iedad de p o eínas ambién se emplean con los
obje i os mencionados. No malmen e las que se u ilizan p oceden de
plan as (de soja, igo, maíz, a oz, guisan e, cacahue e, gi asol,
algodón, pa a a, e c.), de animales (caseínas, p o eínas del lac osue o,
albúmina de hue o, gela ina, e c.) o incluso de hongos (hid o obinas)
(Col elli e al., 2016).
En e las aplicaciones de los hid ocoloides ac ualmen e se incluye
la elabo ación de en ases comes ibles.
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
12
1.2. ENVASES DE HIDROCOLOIDES: CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES
La calidad de los alimen os y su ida ú il dec ecen cuando es os
in e accionan con el medio que les odea, po ejemplo, pe diendo agua
o a omas, en ando oxígeno que causa oxidaciones lipídicas o
acili ando la en ada y c ecimien o de mic oo ganismos que los
al e an o incluso p o ocan oxiin ecciones alimen a ias. La mane a de
lucha con a es as in e acciones es el empleo de en ases.
En la ac ualidad, los plás icos sin é icos, undamen almen e los
de i ados del pe óleo (polie ileno, polies i eno, polip opileno, e c.),
son los que más se u ilizan como en ases pa a alimen os.
Reemplaza on en el siglo XX al papel y a o os p oduc os basados en
la celulosa po sus mejo es p opiedades ísicas y químicas: son
esis en es, ienen excelen es p opiedades de ba e a, son opacos,
es ables, no se es opean con el agua y además son ba a os. Po ello,
en la ac ualidad se u ilizan en la mayo ía de los alimen os y bebidas
que consumimos. Sin emba go, su uso plan ea p oblemas
medioambien ales debido a que no se deg adan o su deg adación es
muy len a en el medio ambien e (Shah e al., 2008). Po es e mo i o,
ha su gido un g an in e és en el desa ollo de en ases biodeg adables
y a se posible comes ibles, aunque engan el incon enien e de ene
un cos e más ele ado. En e ellos, es án los en ases ob enidos a pa i
de hid ocoloides.
Los en ases biodeg adables son aquellos que se deg adan
comple amen e po la acción de mic oo ganismos, dando luga a
dióxido de ca bono, agua, me ano y algo de biomasa. Se necesi a un
ambien e húmedo, emplado, con un pH ap opiado, nu ien es,
oxígeno y iempo pa a que los mic oo ganismos p ocedan al p oceso
de biodeg adación (K och a, 2002). Los en ases comes ibles son los
que cub en al alimen o y pueden consumi se como pa e de él. Le
impa en algunas ca ac e ís icas, pe o man eniendo su calidad al
disminui las pé didas de agua, las eacciones químicas ad e sas,
modi ica el in e cambio de gases, mejo a la es abilidad
mic obiológica, e c. Se di iden en es ca ego ías dependiendo del ipo
de compues o empleado en su o mulación: en ases de hid ocoloides,
de lípidos y de mezclas de lípidos e hid ocoloides (Oso io e al.,
2011).
In oducción
13
Los en ases elabo ados con hid ocoloides son comes ibles y/o
biodeg adables, dependiendo de su o mulación, mé odo de o mación
y a amien os de modi icación. Cuando pa a su elabo ación se
emplean p o eínas, ca bohid a os y adi i os (como plas i ican es) de
calidad alimen a ia, y se ealizan sólo cambios pa a su elabo ación
como a amien os é micos, modi icación del pH, adición de sales o
enzimas y eliminación pos e io del agua, el en ase esul an e es
comes ible (K och a y De Mulde -Johns on, 1997). Sin emba go, es
posible que los en ases elabo ados con hid ocoloides sean
biodeg adables pe o no comes ibles. La comes ibilidad se pie de
cuando se añade algún componen e no comes ible a la o mulación del
ma e ial de en asado, po ejemplo, nanoa cillas.
Es os en ases se pueden elabo a de dos mane as. La p ime a
consis e en la o mación del en ase an es de con ac a con el alimen o,
al y como se hace con o os ma e iales como los plás icos. En es e
caso se denomina ilm o película ( ilm en inglés) y iene in eg idad
p opia e independien e del p oduc o. Al coloca se sob e el alimen o,
debe ene una buena adhesión a su supe icie, p opo cionando así una
p o ección uni o me. Puede u iliza se como en ol u a ex e na o pa a
sepa a componen es. La segunda mane a consis e en la o mación del
en ase di ec amen e sob e la supe icie del alimen o que a a p o ege .
Se denomina ecub imien o, en uel a o cubie a (coa ing en inglés) y
o ma pa e del alimen o pe maneciendo jun o a él has a que és e se
consume (K och a, 2002).
Las u ilidades que pueden ene los en ases basados en
hid ocoloides dependen en g an pa e de los alimen os que an a
ecub i , pe o de una mane a gene al se puede señala que se emplean
con la unción de se una ba e a a la humedad, oxígeno, a omas,
lípidos, e c. (K och a, 2002) (Figu a 1). Es a ba e a, dependiendo de
los casos, puede se o al o pa cial, conside ándose el en ase como
impe meable o semipe meable, espec i amen e. La sepa ación puede
eje ce se en e el alimen o y el medio que le odea o en e los
di e en es componen es del alimen o (G eene Donhowe y Fennema,
1994).
Po ejemplo, el en ase puede egula la en ada y salida de agua
del alimen o; en gene al, lo que se busca es educi o con ola la
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
14
pé dida de humedad del p oduc o, como en las cubie as de las u as.
Sin emba go, ambién puede se i pa a es abiliza los g adien es de
ac i idad de agua en e ing edien es con di e en es con enidos de agua
p ese ando así las p opiedades de ex u a de los dis in os
componen es alimen a ios, po ejemplo en las pizzas, man eniendo los
p oduc os esponjosos (G eene Donhowe y Fennema, 1994). En o os
alimen os, la abso ción de humedad puede a ec a nega i amen e a su
es uc u a, ex u a y sabo , especialmen e en los que ienen baja
ac i idad de agua ( u os secos, alimen os deshid a ados, e c.).
Igualmen e el en ase puede se ba e a en e a los lípidos, lo que
puede se ú il pa a sepa a di e en es ing edien es como en el caso de
la indus ia de la con i e ía, educiendo la mig ación po ejemplo en
las cubie as de chocola e (G eene Donhowe y Fennema, 1994).
También si e pa a la disminución de la abso ción de g asa du an e la
i u a de alimen os, mejo ándolo desde el pun o de is a nu i i o al
ob ene un p oduc o con menos acei e (Pa la h y O s, 2009).
En u as y e du as, se necesi a que los en ases sean
semipe meables al O2 y CO
2; no malmen e se a a de educi la
abso ción de O2 po la u a pa a alen iza su espi ación pe o no
deben se en ases o almen e impe meables. Sin emba go, en los
alimen os icos en g asa, que el en ase sea impe meable al O2 puede
se impo an e pa a disminui la oxidación lipídica y ala ga la ida
ú il del p oduc o (G eene Donhowe y Fennema, 1994). En es os
alimen os ambién es in e esan e que los en ases sean opacos, ya que
la luz, sob e odo la adiación ul a iole a, ca aliza la oxidación
lipídica (Debeau o e al., 1998).
Los en ases comes ibles ambién pueden ayuda a man ene las
ca ac e ís icas o ganolép icas del alimen o, po un lado, impidiendo la
salida de los componen es olá iles, pe o ambién e i ando la en ada
de a omas que causan una pé dida de calidad. Pe o además, en cie os
alimen os, pueden mejo a la apa iencia del p oduc o, dando un colo
o b illo más a ac i o, como es el caso de las manzanas en los
supe me cados que p esen an un b illo no na u al o de cie os dulces
como los M&M (Pa la h y O s, 2009).
In oducción
15
Figu a 1. P opiedades uncionales de un ecub imien o comes ible.
Un aspec o impo an e a conside a es que pueden p opo ciona
in eg idad es uc u al a los alimen os (como en las cubie as de las
pizzas man eniendo cada componen e en su si io du an e la
dis ibución) y p e eni daños du an e su anspo e y manejo como en
u as y e du as (G eene Donhowe y Fennema, 1994).
Las películas de hid ocoloides pueden se ú iles pa a las unciones
comen adas excep o cuando se busque e i a la en ada o salida de
agua, ya que no impiden la mig ación del apo de agua; aunque
poseen buenas p opiedades de ba e a en e a los lípidos, al O
2
y al
CO
2.
Además, la mayo ía ienen p opiedades mecánicas adecuadas lo
que les hace muy ú il pa a mejo a la es uc u a in eg al de p oduc os
ágiles (G eene Donhowe y Fennema, 1994).
Su na u aleza hid o ílica sí puede se ú il pa a o a de las
unciones de los ilms, ya que pueden po a adi i os como
an imic obianos, an ioxidan es, a oma izan es, colo an es, i aminas,
mine ales, p obió icos, p ebió icos, e c. (Figu a 1). Además, pueden
ehicula nu ien es y nu acéu icos que es én p esen es en baja
can idad en los alimen os (Ta assoli-Ka ani e al., 2016). Es as
adiciones pueden mejo a las p opiedades uncionales, o ganolép icas
y nu icionales de los ilms comes ibles. Muchas de es as
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
22
Pa a la elabo ación de ilms y cubie as comes ibles, se han
empleado p o eínas globula es, an o de o igen ege al (glu en de
igo, de sal ado de a oz, zeína de maíz, de soja, de guisan e,
cacahue e, al amuz, pis acho, gi asol, algodón, so go, pa a a, e c.)
como animal (p o eínas de lac osue o y albúmina de hue o) y úngico
(hid o obinas). También se han u ilizado p o eínas animales ib osas
como la caseína, colágeno/gela ina, que a ina y la mio ib ila de
pescado (Col elli e al., 2016).
Se p o undiza á en las p o eínas de lac osue o po se las
empleadas pa a la elabo ación de ilms en la pa e expe imen al de
es a Tesis Doc o al.
1.3.2.1. P o eínas de lac osue o
El lac osue o es el subp oduc o o iginado du an e la elabo ación
de queso as la sepa ación de la cuajada, aunque se o igina ambién
du an e la ob ención de caseina os (Cas illo e al., 1996; Foegeding e
al., 2002). Es un líquido con un 6% de ex ac o seco, cons i uido po
lac osa (70% de los sólidos), mine ales, azas de lípidos y
ap oximadamen e 0,7% de p o eínas sé icas (8-10% de los sólidos)
(Zall, 1992; Jelen, 2003). Exis en dos ipos básicos de sue o lác eo,
que se di e encian po el con enido mine al, la acidez y la
composición de la acción p o eica (Jelen, 2003): el dulce y el ácido.
El lac osue o dulce es el más abundan e y es el subp oduc o de la
coagulación enzimá ica de las caseínas du an e la ab icación de queso
a un pH 5,6 (Zall, 1992). El sue o ácido esul a de la ab icación de
quesos de coagulación ácida y de la ob ención indus ial de caseínas.
P esen a mayo con enido en ácido lác ico y calcio, y meno de
lac osa, siendo su pH 5,1 (Jelen, 2003). Las p o eínas mayo i a ias
son la -lac oglobulina (la más abundan e), la -lac oalbúmina, la
se oalbúmina y las inmunoglobulinas; el glucomac opép ido, p oduc o
de la hid ólisis de la -caseína po el cuajo, sólo apa ece en can idades
impo an es en los lac osue os dulces. O as p o eínas mino i a ias
pe o de al o alo come cial son la lac o e ina y la lac ope oxidasa
(Doul ani e al., 2003).
El sue o lác eo es á ca alogado como un esiduo al amen e
con aminan e, con una Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) de
In oducción
23
ap oximadamen e 45.000 mg O2/l; así, 100 li os de sue o con aminan
igual que una población de 45 pe sonas (Rie a e al., 1996). El sue o
se puede u iliza di ec amen e en la alimen ación animal o como
e ilizan e, pe o se han desa ollado p ocesos de ap o echamien o de
di e sos componen es del sue o lác eo. En e ellos, des acan las
p o eínas, que p esen an impo an es p opiedades, an o
ecno uncionales (capacidad emulsionan e, geli ican e, e c.) como
nu i i as o bene iciosas pa a la salud (al a concen ación de
aminoácidos esenciales, po encial an icance ígeno, p ecu so es de
pép idos ac i os, e c.) (Díaz Rubio y Cobos Ga cía, 2004). El
lac osue o iene baja concen ación p o eica, pe o median e la
educción o eliminación de lípidos, mine ales y lac osa, se ele a su
po cen aje, ob eniéndose los denominados concen ados de p o eínas
de lac osue o (“whey p o ein concen a es”, WPC), con 25-80% de
p o eína, y los aislados de p o eínas de sue o (“whey p o ein isola es”,
WPI), con con enidos iguales o supe io es al 90% (Foegeding e al.,
2002). La ma e ia p ima suele se lac osue o bo ino. Pa a la ob ención
de los WPC se emplean écnicas de il ación po memb anas,
p incipalmen e ul a il ación/dia il ación (UF/DF). Pa a los WPI, se
complemen a la UF/DF con mic o il ación o écnicas de adso ción
como el in e cambio iónico (Figu a 4). Pos e io men e se pas e izan y
concen an. Ambos se come cializan en o ma de deshid a ados as su
a amien o en a omizado es (Foegeding y Luck, 2003).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
24
Figu a 4. Esquema gene al de ob ención de concen ados (WPC) y aislados (WPI) de
p o eínas de lac osue o.
Lac osue o
Eliminaciónde inos
Desna ado
Pas e ización
Ul a il ación/
Dia il ación
In e cambio
iónico
Mic o il ación
Pas e ización
E apo ación
Deshid a ación
WPC/WPI
WPIWPIWPI
In oducción
25
La β-lac oglobulina es la p incipal p o eína del lac osue o; en
WPC se encuen a en una concen ación en e 48 y 63% (Bonnaillie y
Tomasula, 2008; Sanma ín e al., 2012; S anbo g e al., 2016). Su
es uc u a p ima ia cons a de 162 aminoácidos con un peso molecula
de 18.300 Da (Pé ez-Gago y K och a, 2002). Hay a ias a iedades
gené icas, siendo las A y B las más abundan es, di i iendo la una de la
o a en dos esiduos aminoacídicos. Las es uc u as secunda ia y
e cia ia ienen un al o g ado de o ganización con un 43-50% de
láminas β, 10-15% de hélices α y 15-20% de gi os β. P esen a cinco
esiduos de cis eína, de los que cua o o man dos enlaces disul u o
in amolecula es (en e las cis eínas 160 y 66 y las 119 y 106)
quedando un g upo SH lib e (en la posición 121). Es una p o eína
globula con los g upos SH e hid o óbicos localizados en el in e io de
la molécula na i a. La con o mación y asociación de la β-
lac oglobulina dependen del pH y de la empe a u a. En el ango de
pH en e 5,1 y 7,5 exis e como díme o de 36.700 Da. Es os díme os se
disocian a pH supe io es a 8. Sin emba go, a pH en e 3,5 y 5,2, los
díme os e ame izan o mando oc áme os de ap oximadamen e
147.000 Da. Cuando el pH baja de 3, se disocian en monóme os. En
elación a la empe a u a, la β-lac oglobulina se desna u aliza po
encima de 65ºC, exponiéndose los g upos SH e hid o óbicos al
ex e io (Pé ez-Gago y K och a, 2002). Es en onces cuando el g upo
iol de la cis eína 121 eacciona con o os g upos ioles de o as
p o eínas del lac osue o o mando puen es disul u o, lo que, como se
señala a pos e io men e, iene una g an in luencia en la o mación de
ilms comes ibles.
La α-lac oalbúmina es la segunda más abundan e, ep esen ando
en e el 12 y el 19% del o al de p o eínas del lac osue o en WPC
(Bonnaillie y Tomasula, 2008; Sanma ín e al., 2012; S anbo g e al.,
2016). Es ambién una p o eína globula y con iene 123 esiduos
aminoacídicos con un peso molecula de 14.000 Da y cua o enlaces
disul u o. Tiene una es uc u a secunda ia poco o ganizada con 30%
de hélices α, un 9% de láminas β y un 61% no o denada, lo que le da
una g an lexibilidad. No obs an e, la ijación de calcio y los cua o
enlaces disul u o man ienen su es uc u a globula y la es abiliza
en e a la desna u alización (Pé ez-Gago y K och a, 2002). La
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
26
con o mación de la α-lac oalbúmina ambién depende del pH y de la
empe a u a. A pH meno de 4, pie de el calcio iónico lo que le causa
un cambio de con o mación. A empe a u as de 62ºC empieza a
desna u aliza se pe o si se en ía uel e a su con igu ación na i a. Sin
emba go, con calen amien os supe io es se ompen los enlaces
disul u o y se p oducen nue os enlaces S-S con la β-lac oglobulina
po lo que la e e sibilidad ya no es posible (Pé ez-Gago y K och a,
2002).
La se oalbúmina bo ina (BSA) es una g an p o eína globula con
582 aminoácidos, un peso molecula de 66.000 Da, 17 enlaces
disul u o y un g upo iol lib e (Pé ez-Gago y K och a, 2002) y
ep esen a ap oximadamen e el 4-6% de las p o eínas del lac osue o
(Bonnaillie y Tomasula, 2008; Sanma ín e al., 2012). Mayo
can idad suele habe de inmunoglobulinas (8-12%) siendo la p incipal
la inmunoglobulina G (Bonnaillie y Tomasula, 2008; Sanma ín e al.,
2012).
La can idad de caseinomac opép ido en WPC es muy a iable en
unción de que el sue o de p ocedencia sea dulce o
p edominan emen e ácido siendo mayo en el p ime caso; en dulces
suele oscila en e el 11 y 20% (Bonnaillie y Tomasula, 2008;
Sanma ín e al., 2012), pudiendo llega a alo es del 31%, lo que
puede in lui en las p opiedades ecno uncionales de los WPC
(S anbo g e al., 2016). Los sue os p oceden es de cuajadas
exclusi amen e ácidas ca ecen de caseinomac opép ido.
1.4. OTROS COMPONENTES
La base de los ilms de hid ocoloides son los polisacá idos o
p o eínas, pe o a menudo se le añaden plas i ican es pa a mejo a la
lexibilidad de los en ases. También es posible inco po a al
hid ocoloide un ma e ial lipídico pa a comple a las p opiedades en
las que es os son de icien es (pe meabilidad al apo de agua).
O os cons i uyen es son agen es emulsionan es, an ioxidan es,
an imic obianos, e c., que se inco po an pa a mejo a la e ec i idad
del ilm. De es as adiciones, nos cen a emos en las inco po aciones
que han sido impo an es pa a el desa ollo de es a Tesis Doc o al: las
In oducción
27
nanopa ículas, pa a mejo a sus p opiedades mecánicas y de ba e a,
y los an imic obianos, pa a ala ga la ida ú il del alimen o.
1.4.1. Plas i ican es
A las películas elabo adas con hid ocoloides se les suele añadi un
plas i ican e pa a inc emen a su lexibilidad y elas icidad, ya que sin
él son queb adizas (Pe ez e al., 2016). El mo i o de la agilidad de
es os ilms es que las ue zas de a acción in e molecula es son
excesi as. Los plas i ican es ac úan debili ando es as ue zas de
a acción al in oduci se en e las cadenas polimé icas, inc emen ando
la mo ilidad de las mismas (Mali e al., 2005). Los g upos hid oxilo
del plas i ican e desa ollan puen es de hid ógeno con el políme o,
eemplazando así las in e acciones políme o-políme o (Gennadios e
al., 1993a).
Los plas i ican es son sus ancias de bajo peso molecula po que se
necesi a que se mezclen bien con el biopolíme o (Cas o-Rosas e al.,
2016). Los que se han u ilizado en ilms son so bi ol, glice ol,
mani ol, azúca es, como saca osa y glucosa, polie ilenglicol (Amini e
al., 2015; Cabello e al., 2015) y líquidos iónicos p epa ados con sales
de imidazolio (Sank i e al., 2010). De odos ellos, el so bi ol y el
glice ol son los más empleados; su adición in luye sob e las
p opiedades mecánicas del ilm (módulo elás ico, elongación, ue za
ensil); cuan o más al a es la concen ación empleada, mayo es la
elongación y meno la ue za ensil (Cas o-Rosas e al., 2016).
El p oblema de la inco po ación de plas i ican es en los ilms de
hid ocoloides es que puede aumen a la pe meabilidad al apo de
agua debido a su na u aleza hid o ílica. El inc emen o de dicha
pe meabilidad iene una elación di ec a con la concen ación de
plas i ican e. Es o sucede en ilms comes ibles po que, como se ha
señalado an e io men e, los plas i ican es debili an las ue zas
in e molecula es en e cadenas molecula es adyacen es, lo que hace
que la ed o mada sea menos densa y, po an o, más pe meable
(Cas o-Rosas e al., 2016). El g ado de in luencia en la pe meabilidad
al oxígeno depende del ipo de plas i ican e u ilizado (So ho n i y
K och a, 2000).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
28
1.4.2. Lípidos
Los lípidos se han u ilizado desde hace mucho iempo pa a la
elabo ación de cubie as comes ibles; ya en China en el siglo XII se
sume gían na anjas y limones en ce as pa a e asa la pé dida de agua
(Ha denbe g, 1967). Hay dis in os ipos de lípidos con los que se
pueden elabo a cubie as comes ibles: ce as (de abeja, de ca nauba,
de candelilla, pa a ina, de polie ieno oxidado), ácidos g asos,
monoglicé idos, esinas (shellac), e c. Su u ilización se debe a que
ac úan como ba e as en e al agua. Hoy en día, las cubie as con
ce as en o ma de emulsiones acei e en agua se aplican
indus ialmen e en u as, y son ú iles no sólo po que p e ienen la
pé dida de agua, sino que ambién alen izan la espi ación ala gando
su ida ú il, mejo an la apa iencia dando b illo, educen la ab asión de
la supe icie du an e las ope aciones de manejo y apan los pequeños
asguños que pueda habe en la supe icie de es os alimen os
(He nandez, 1994).
Sin emba go, aunque hay cubie as que sí se elabo an con lípidos,
la elabo ación de ilms con g asas ienen el p oblema de que quedan
muy queb adizos y opacos (Cas o-Rosas e al., 2016). Las g asas
pueden se ú iles en las películas con hid ocoloides ya que su adición
puede ayuda a con a es a la p incipal des en aja de los ilms con
p o eínas o ca bohid a os, que es su pe meabilidad al agua. Cualquie a
de es as sus ancias hid o óbicas (ce as, acei es ege ales y mine ales,
ácidos g asos) pueden mejo a las p opiedades de ba e a en e al
agua de los ilms (Kowalczyk y Ba aniak, 2014; Rocca-Smi h e al.,
2016; Sla us sky y Be uzzi, 2016).
La inclusión de los lípidos en el ilm de hid ocoloides se puede
ealiza de dos mane as: po laminación o emulsión. Las películas bi-
capa se ob ienen po laminación de la capa de lípidos hid o óbica
sob e un ilm hid o ílico p e o mado mien as que en los ilms
emulsionados se o man po dispe sión de los lípidos en el ilm
hid o ílico (Rhim y Shellhamme , 2005). Hay muchos abajos sob e
películas que combinan hid ocoloides y lípidos, desde Kampe y
Fennema (1984) que elabo a on ilms con me ilcelulosa y ácidos
g asos has a algunos de los más ac uales como los elabo ados con
almidón de pa a a y di e en es ácidos g asos (es eá ico, oleico o
In oducción
29
linoleico) (Liu e al., 2016), con ce a y almidón (Musca e al., 2014);
con ce a candelilla y di e en es hid ocoloides (ca boxime ilcelulosa,
almidón de pa a a, p o eína de soja y gela ina) (Kowalczyk y
Ba aniak, 2014), con acei e de palma y goma de semilla de mezqui e
(Rod igues e al., 2016) o con glu en de igo y una mezcla de
di e en e lípidos (ce a de abeja y és e es acé icos de mono y
diglicé idos) (Rocca-Smi h e al., 2016); odos ellos con el obje i o de
disminui la ansmisión de agua. En muchos casos ambién se les
suele inco po a agen es emulsionan es como Tween-80 (Musca e al,
2014; Rod igues e al., 2016).
1.4.3. Nanopa ículas
La adición de nanopa ículas a los biopolíme os pa a la
elabo ación de en ases biodeg adables se ha desa ollado
ecien emen e pa a la mejo a de sus p opiedades mecánicas y de
ba e a (Dhall, 2013; Wihodo y Mo a u, 2013). Con los biopolíme os
y las nanopa ículas se elabo an los ma e iales “nanocomposi e”.
Es os se o iginan median e la combinación de al menos dos ases
di e en es, una es la ma iz y la o a es la ase dispe sa
nanoes uc u ada. Las in e acciones en e ellas son muy ue es po lo
que el ma e ial nanocomposi e mues a mejo es p opiedades que la
ma iz o iginal (de Aze edo, 2013).
Las nanopa ículas son pa ículas con al menos una de sus
dimensiones en el ango de nanoescala (1-100 nm) (Zhao e al., 2008)
y se pueden clasi ica en es ipos dependiendo del núme o de sus
dimensiones que es án en la escala nanomé ica (de Aze edo, 2009).
a) T es dimensiones nanomé icas; son pa ículas isodimensionales,
po ejemplo nanopa ículas de sílica es é icas.
b) Dos dimensiones nanomé icas: son los nano ubos o “whiske s”.
c) Sólo una dimensión en la escala nanomé ica, en o ma de láminas
muy inas o monocapas.
Las nanopa ículas pueden se de na u aleza o gánica (basadas en
hid ocoloides) pe o las más u ilizadas son de na u aleza ino gánica,
p incipalmen e las de a cillas y silica os, aunque ambién se han
in es igado o as como las de sílica (SiO2), dióxido de i anio (TiO2),
selenio y pla a.
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
30
Las nanopa ículas de a cillas y silica os se u ilizan pa a la
o mación de nanocomposi e po que se pueden consegui a un bajo
cos e, es án ácilmen e disponibles y se pueden aplica usando
mé odos sencillos. Se emplea on po p ime a ez en la ab icación de
coches en los años 80, siendo en la siguien e década cuando empezó la
in es igación pa a su aplicación en la elabo ación de en ases pa a
alimen os. Ac ualmen e ya se u ilizan pa a la elabo ación de bo ellas
ex usionadas y en ilms de alimen os (de Aze edo, 2009).
Hay a ios ipos de a cillas (mon mo illoni a, saponi a, hec o i a,
kaolini a, e c.) que pueden o ma nanoes uc u as ú iles pa a el
en asado de alimen os. La más es udiada de odas es la
mon mo illoni a o cloisi a (MMT). Es una a cilla consis en e
básicamen e en un hid oxisilica o de aluminio y magnesio. En
conc e o, la es uc u a química es Mx (Al4-x Mgx)Si8O20(OH)4 donde
M es un ca ión mono alen e y x es el g ado de sus i ución isomo a, y
es á o mada po una hoja oc ahéd ica en e dos hojas e ahéd icas
(Alexand e y Dubois, 2000; Weiss e al., 2006). Las láminas
pe manecen con cie a unión debido a que las ca gas de supe icie
nega i a es án pa cialmen e compensadas po ca iones
in e cambiables como Na+ y Ca2+ (De Aze edo, 2009). La supe icie
de la MMT es hid o ílica, lo que hace que sea mezclable con
políme os hid o ílicos, como los biopolíme os na u ales. No obs an e,
cuando se necesi a que in e accionen con políme os hid o óbicos, se
puede modi ica la MMT eemplazando los iones ino gánicos (Na+,
Ca2+) con o os iones como amonio o gánico, con lo que se o ma
o ganomon mo illoni a (OMMT). Hay a ios ipos de cloisi a
modi icadas come ciales, como las Cloisi as 30B, 25A y 20A (Rhim y
Ng, 2007).
Las nanoa cillas mejo an las p opiedades de los ilms de
biopolíme os ya que dec ecen las pe meabilidades al oxígeno y al
apo de agua. También mejo an la es abilidad é mica y las
p opiedades mecánicas de es as películas, p incipalmen e la ue za
ensil. Sin emba go, los e ec os en la elongación no es án cla os,
algunos au o es señalan que la disminuye mien as que o os indican
que la aumen a (Pa k e al., 2002a; A ella e al, 2005; Tang e al.,
2012). O a p opiedad in e esan e que las a cillas pueden mejo a en
In oducción
31
los en ases es que, al pode dispe sa la adiación isible y
ul a iole a, p o egen a los alimen os del e ec o nega i o de la luz
(Sanchez-Ga cía y Laga on, 2012).
Respec o a o as nanopa ículas de na u aleza ino gánica, se ha
obse ado que las de sílica (SiO2) mejo an las p opiedades mecánicas
y dec ecen la pe meabilidad al apo de agua en ilms, como los de
almidón (Xiong e al., 2008). Más ecien emen e, Vejdan e al. (2016)
encon a on que las nanopa ículas de dióxido de i anio (TiO2)
a ec an a la ansmisión de luz ul a iole a y mejo an la ba e a al
apo de agua y la ue za mecánica de los ilms. Jam òz e al. (2018)
des aca on que las nanopa ículas de selenio y de pla a ambién
mejo an las p opiedades mecánicas, dando las de pla a p o ección
en e a la luz ul a iole a y la de selenio p opiedades an imic obianas;
sin emba go, hay que ene en cuen a la po encial oxicidad de es as
nanopa ículas.
Se ha in es igado la aplicación de hid ocoloides, an o p o eínas
como ca bohid a os, como nanopa ículas o gánicas en la elabo ación
de en ases. Den o de los ca bohid a os, se ha es udiado la celulosa, el
almidón, la qui ina y el qui osano.
Los nanoc is ales o nanowhiske s de celulosa pueden mejo a las
p opiedades de ba e a en e al apo de agua y los gases de los ilms
pe o ienen el incon enien e de que se necesi a mucho iempo pa a el
p oceso de elabo ación, el endimien o que se ob iene es bajo y
además ienen p oblemas de dispe sión en biopolíme os hid o óbicos
(Sanchez-Ga cia y Laga on, 2010; Sanchez-Ga cia e al., 2010;
Geo ge y Sidda amaiah, 2012).
Los nanoc is ales de almidón en películas de pululano dec ecen la
pe meabilidad en e al apo de agua y mejo an las p opiedades
mecánicas de los ilms (K is o y Biliade is, 2007).
También se ha obse ado que las nanopa ículas de qui osano
mejo an las p opiedades mecánicas y de ba e a de algunas películas
basadas en pu é de u as (De Aze edo, 2009; Ma elli e al., 2013).
Los nanowhiske s de qui ina se han empleado en ilms de p o eínas y
ca bohid a os pa a mejo a su ue za ensil y esis encia al agua y
dec ece su pe meabilidad al apo de agua y su elongación a la o u a
(Lu e al., 2004, S iupayo e al., 2005; Zeng e al., 2012).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
38
ideales de no ene la o , colo y se esis en e a al as empe a u as.
El LAE iene p opiedades an imic obianas en e a bac e ias
G amposi i as, G amnega i as, mohos y le adu as. Su mecanismo de
acción se basa en que a ec a a las p o eínas mic obianas ca gadas
nega i amen e p esen es en las memb anas celula es o en sis emas
enzimá icos causando su desna u alización (Pezo e al., 2012).
El e ec o del LAE sob e los mic oo ganismos pa ógenos ha sido
es udiado in i o u ilizando di e sas me odologías y se ha concluido
que el LAE inhibe el c ecimien o de Salmonella yphimu ium,
S aphylococus au eus, Lis e ia monocy ogenes, Esche ichia coli y
Salmonella en e ica. El LAE ac úa de mane a más e icien e con a las
bac e ias G amposi i as, ya que las G amnega i as poseen doble
memb ana celula (ex e na y ci oplasmá ica), lo que es inge la
di usión de compues os hid o óbicos a a és de su ecub imien o de
lipopolisacá idos; po es e mo i o son menos suscep ibles a la acción
de es e agen e an imic obiano. Se ha es udiado ambién la ac i idad
an imic obiana del LAE cuando se emplea en la elabo ación de
en ases ac i os, y pa a ello se ha combinado con o os compues os
como biopolíme os, nisina o qui osano. Di e en es es udios han
demos ado que la adición de qui osano en películas con LAE
inc emen a signi ica i amen e la ac i idad an imic obiana con a
mesó ilos, psic ó ilos, pseudomonas, bac e ias coli o mes, le adu as,
hongos y bac e ias ácido lác icas (Mu iel-Gale e al., 2016).
Se ha e i icado que el LAE no es óxico y se me aboliza
ápidamen e as su consumo a a ginina y ácido láu ico (Mu iel-Gale
e al., 2014). Po es a azón, el LAE es á econocido como
“gene almen e econocido como segu o” (GRAS) po la Food and
D ug Adminis a ion (FDA) (Higue as e al., 2013) y po la Au o idad
Eu opea de Segu idad Alimen a ia (EFSA) (Pezo e al., 2012). Es á
ecogido en la lis a de adi i os como E-243. Todas es as
ca ac e ís icas hacen del LAE un compues o muy in e esan e pa a
añadi lo como agen e an imic obiano en en ases ac i os pa a ex ende
la ida ú il de los alimen os.
In oducción
39
1.5. FILMS DE QUITOSANO
El qui osano iene excelen es p opiedades pa a elabo a ilms,
siendo dichas películas comes ibles, lexibles, anspa en es y con
buenas p opiedades mecánicas, p esen ando una al a ba e a al O2 y
CO2 y ac i idad an imic obiana; pe o, como sucede con los demás
polisacá idos, ienen una al a pe meabilidad al apo de agua (Elsabee
y Abdou, 2013; Wang e al., 2018). Sin emba go, es as p opiedades
a ían en unción de las ca ac e ís icas del qui osano empleado pues el
g ado de desace ilación y su peso molecula in luyen en sus
p opiedades mecánicas (Pa k e al., 2002b). Respec o a su al a
pe meabilidad al apo de agua, puede inc emen a se su
hid o obicidad y mejo a es a p opiedad, como señalamos
an e io men e, con la adición de ce as y a cillas como la
mon mo illoni a (Elsabee y Abdou, 2013).
Wang e al. (2018) han publicado una e isión donde se ecogen
los abajos publicados con en ases en los que se emplea qui osano.
Hay in es igaciones sob e ilms elabo ados sólo con él, a los que se
les añadió únicamen e en algunos casos plas i ican es (glice ol,
so bi ol) o emulsionan es (Tween 80, Tween 20, e c.) y que se han
u ilizado pa a ala ga la ida ú il de di e sos alimen os como
zanaho ias, oma e, mango, pescado, papaya, e c. Sin emba go, hay
muchas más publicaciones de en ases elabo ados median e
combinación de qui osano y biopolíme os que incluyen ca bohid a os
(almidón, celulosa, algina o, pec ina, e c.), p o eínas (caseina o,
colágeno, gela ina, e c.) y o os compues os (ce a de abeja, ex ac o de
na anja, acei es esenciales, e c.) pa a mejo a sus p opiedades
mecánicas y de pe meabilidad. Incluso se ha combinado qui osano con
algunos políme os sin é icos como polie ileno de baja densidad pa a
in oduci les ac i idad an ibac e iana (Ma inez-Camacho e al., 2013;
Wang e al., 2015). Po su ac i idad quelan e, el qui osano se ha
empleado pa a p epa a complejos con sus ancias ino gánicas como
pla a, óxido de cinc, mon mo illoni a o dióxido de i anio, pa a su
u ilización en ilms y po encia sus p opiedades an imic obianas y de
ba e a (Wang e al., 2018).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
40
El mé odo más habi ual pa a la elabo ación de ilms de qui osano
es el de “cas ing”, ambién conocido como mé odo húmedo, debido a
su simplicidad (Wang e al., 2018). Se ealiza en placas de Pe i,
pla os de plás ico, id io, aluminio, e c. La p epa ación se ealiza
básicamen e median e disolución del qui osano en solución ácida (con
ácido acé ico, po ejemplo) a un pH de e minado, mezclado,
calen amien o (gene almen e a empe a u as en e 25 y 50ºC) y
agi ación con o os componen es pa a ob ene una solución iscosa
homogénea; il ación, sonicación o ul a il ación pa a elimina
pa ículas insolubles y bu bujas de ai e; llenado de las placas o
bandejas y secado a una empe a u a, humedad ela i a y iempo
de e minado. Después se sepa a la lámina de la placa y se almacena
pa a su pos e io u ilización. También es posible la elabo ación de
ilms median e ex usión, un mé odo ambién llamado p oceso seco.
P e iamen e, se mezclan los ing edien es en condiciones de humedad
baja. Los o os mé odos pa a la elabo ación de en ases a pa i de
qui osano se basan en cubie as que se o man sob e el p opio
alimen o median e inme sión o ociado (Wang e al., 2018).
Las películas de qui osano ienen po enciales aplicaciones en
alimen os de o igen animal como ca ne, p oduc os lác eos, hue os,
pescado y ma iscos; se u ilizan pa a ala ga su ida ú il po sus
p opiedades an imic obianas (Valenzuela y A ias, 2012). Muchas de
es as aplicaciones se u ilizan en combinación con o os hid ocoloides
y con la adición de compues os an ioxidan es y an imic obianos; po
ejemplo, se ha comp obado su u ilidad en la conse ación de pescado
de ilms de qui osano con gela ina y con la adición de acei es
esenciales como agen es an imic obianos (Gomez-Es aca e al., 2010).
Sin emba go, su u ilización es á más desa ollada en alimen os de
o igen ege al. Se ha demos ado la u ilidad de las cubie as de
qui osano pa a ala ga la ida ú il de u as y ege ales (na anjas,
manzanas, u as, mango, esas, lechuga, zanaho ias, oma e, e c.) as
su cosecha po un doble mo i o. En p ime luga educen el
c ecimien o de mic oo ganismos pa ógenos y hongos. El segundo
mo i o es que o man un ilm semipe meable sob e la supe icie del
alimen o, alen izando el i mo de espi ación y disminuyendo la
pé dida de agua, lo que man iene la calidad del alimen o du an e más
In oducción
41
iempo (Romanazzi e al., 2016). Desde hace iempo, exis e un
p epa ado come cial, p epa ado a pa i del qui osano, denominado
Nu i-Sa e (No a Chem, Hali ax, NS, Canadá) que se ha u ilizado
como cubie a pa a ala ga la conse ación de u as y ho alizas
(Baldwin, 1994). Pa a cí icos, a la cubie a de qui osano se le pueden
añadi an i úngicos pa a mejo a su e icacia (Palou e al., 2015).
Además, el ecub imien o puede inco po a o os adi i os como
i aminas, mine ales y compues os nu acéu icos que inc emen an el
bene icio de su empleo (Romanazzi e al., 2016).
1.6. FILMS DE PROTEÍNAS DE LACTOSUERO
Se pueden elabo a ilms comes ibles con soluciones de p o eínas
de lac osue o incluso sin a a é micamen e con un p ocesado
adecuado. Como se ha señalado an e io men e, las p o eínas
globula es del sue o con ienen la mayo ía de los g upos hid o óbicos y
SH en el in e io de la molécula. Cuando el agua se e apo a de las
soluciones, se pueden o ma ilms comes ibles a a és de
in e acciones elec os á icas, puen es de hid ógeno y ue zas Van de
Waals man eniendo las p o eínas su es uc u a globula . Sin emba go,
pueden mejo a se las p opiedades de ba e a y mecánicas de los ilms
cuando se desna u alizan las p o eínas del lac osue o, p incipalmen e
median e un a amien o é mico de la solución p o eica (Pe ez-Gago
e al., 1999; Pe ez-Gago y K och a, 2001; Schmid e al., 2014a). Es a
desna u alización expone los g upos in e nos hid o óbicos y SH
p omo iendo enlaces in e molecula es S-S e in e acciones
hid o óbicas (Pe ez-Gago y K och a, 2002; Danga an y K och a,
2008). Ocu e p incipalmen e una polime ización de la β-
lac oglobulina a pa i del g upo iol del aminoácido cis eína 121,
siendo es a eac i idad dependien e de la empe a u a y del pH. Hay
que calen a las soluciones p o eicas po encima de 75-80ºC pa a
ob ene ilms con buenas p opiedades mecánicas y de ba e a
(Danga an e al., 2009; Pe ez-Gago, 2012). Cuando el pH sube de 6,8,
el i mo de o mación de enlaces disul u o aumen a. No obs an e, la
polime ización no es la única eacción química que ocu e en la
o mación de la ed en ilms de p o eínas de lac osue o
desna u alizadas. También hay ag egaciones no co alen es a a és de
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
42
in e acciones hid o óbicas, iónicas y Van de Waals en e los g upos
expues os de las p o eínas po el calen amien o. Es as in e acciones se
inc emen an cuando el pH desciende al pun o isoeléc ico de las
p o eínas del lac osue o (Danga an y K och a, 2008).
Las películas elabo adas con p o eínas de lac osue o (Figu a 6),
an o con las na i as como con las desna u alizadas, son anspa en es
y en gene al ienen simila es pe meabilidades al apo de agua; sin
emba go, poseen di e en es solubilidades y p opiedades mecánicas. La
es uc u a abie a de las p o eínas del lac osue o desna u alizadas po
el calo y los enlaces co alen es S-S o mados du an e el secado
conducen a la insolubilidad en agua y p oducen ilms más ue es y
que esis en mayo es de o maciones. De odas mane as, se necesi a
inc emen a su lexibilidad median e la adición de plas i ican es como
glice ol, so bi ol y polie ilenglicol. Lo consiguen ompiendo enlaces
de hid ógeno en e las cadenas polimé icas, educiendo las ue zas
in e molecula es y aumen ando po an o la mo ilidad de las cadenas.
Sin emba go, puede inc emen a la pe meabilidad de los ilms. Las
películas de p o eínas de lac osue o con plas i ican es son
anspa en es, lexibles y con excelen es p opiedades de ba e a al
oxígeno, acei es y a omas. Sin emba go, son pob es ba e as de la
humedad po su ca ác e hid o ílico. La adición de lípidos puede
mejo a sus p opiedades de ba e a a la humedad al inc emen a su
hid o obicidad (Pe ez-Gago y K och a, 2002). Hay muchos abajos
de ilms de p o eínas de lac osue o a los que se han inco po ado
lípidos pa a inc emen a sus p opiedades de ba e a como ce as
(Janja asskul e al., 2014), acei e de oli a (Ja anma d y Goles an,
2008), monoglicé idos ace ilados (Anke e al., 2002) y acei e de
almend as o nueces (Galus y Kadzinska, 2016).
Po su di e en e composición, hay di e encias en e los ilms
elabo ados con WPC y WPI. Bane jee y Chan (1995) encon a on una
meno pe meabilidad al apo de agua de los ilms elabo ados con
WPC (76,6% de p o eína) que los elabo ados con WPI (93,6% de
p o eína) lo cual se debió al mayo con enido de lípidos en los WPC
(en es e caso, enían un 6,8% de g asa) que inc emen a la
hid o obicidad del ilm y mejo a las p opiedades de ba e a en e a la
humedad. En cuan o a las p opiedades de ba e a al oxígeno, no se han
In oducción
43
encon ado di e encias en e ilms elabo ados con WPC y WPI (Hong
y K och a, 2006).
Figu a 6. Película de concen ado de p o eína de lac osue o.
La elabo ación de ilms de p o eínas de lac osue o se suele
ealiza empleando los dos mismos mé odos que los señalados pa a el
qui osano: el de “cas ing” o mé odo húmedo, u ilizando no malmen e
agua como sol en e, y el de ex usión, siendo, como en el caso del
polisacá ido, el mé odo “cas ing” el más habi ual. Aunque, como se ha
señalado an e io men e, se pueden elabo a ilms con p o eínas de
lac osue o sin a amien o é mico, las p opiedades mejo an cuando se
desna u alizan dichas p o eínas. Se suelen a a soluciones acuosas de
p o eínas de lac osue o en una concen ación de 8-12% (p/p) a una
empe a u a en e 80 y 100ºC du an e unos 20 minu os y después seca
a unos 21-23ºC a una humedad ela i a del 50% pa a consegui
películas adecuadas; el con ol del p oceso de secado es muy
impo an e pues si se ealiza demasiado ápido p oduce películas
menos lexibles (Ramos e al., 2012).
Una ca ac e ís ica de las p o eínas de lac osue o que las hace muy
in e esan es pa a la elabo ación de ilms comes ibles es su capacidad
an ioxidan e. Cuando se desna u alizan las p o eínas, los g upos
sul hid ilo que han dejado de es a ocul os son p obablemen e el
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
44
componen e más impo an e de es a p opiedad; no obs an e, o os
mecanismos an ioxidan es juegan un papel c ucial, como la capacidad
de neu alización de adicales lib es po algunos aminoácidos
(cis eína, ip ó ano y i osina) y la habilidad de las p o eínas de
lac osue o de quela me ales (Tong e al., 2000; Elias e al., 2005;
Rod iguez-Tu ienzo e al., 2011). La β-lac oglobulina, la p incipal
p o eína del lac osue o, mues a una ac i idad an ioxidan e impo an e
debido a algunos esiduos aminoacídicos que puede inc emen a se
cuando es os se exponen al ex e io as la desna u alización (Elias e
al., 2005; Rod iguez-Tu ienzo e al., 2011). Es as p opiedades
acili an que se hayan desa ollado cubie as y ilms pa a p o ege
alimen os icos en ácidos g asos poliinsa u ados, como el salmón
(Rod iguez-Tu ienzo e al., 2011). También en combinación con o os
componen es se han elabo ado películas pa a p o ege la g asa; po
ejemplo, Phupoksakul e al. (2017) han desa ollado bolsas con WPI y
ácido polilác ico pa a en asa o mulas in an iles a base de leche y
g asas añadidas icas en ácidos g asos poliinsa u ados (ácidos
linoleico, linolénico y docosahexaenoico), ala gando la ida ú il del
p oduc o.
Los cambios en el pH de la solución p o eica ambién pueden
in lui en las ca ac e ís icas de las p o eínas y de las películas, como
se ha obse ado, po ejemplo en las de p o eína de soja y glu en de
igo (Gennadios e al., 1993b). En las de lac osue o, ele a el pH po
encima de 7 p omue e su desna u alización, desdoblamien o y
solubilización causando in e acciones disul u o y no co alen es en e
dis in as p o eínas y po an o su polime ización. A pH alcalinos, las
p o eínas de lac osue o es án po encima de su pun o isoeléc ico
mos ando ca gas nega i as; los g upos ca gados nega i amen e se
epelen y p oducen modi icaciones en la es uc u a de la cadena
p o eica y en los enlaces in e molecula es en e las moléculas en los
ilms (Bou oom e al., 2006). Quinn e al. (2003) in es iga on la
impo ancia de las in e acciones co alen es y no co alen es en las
películas de p o eínas de lac osue o no calen adas elabo adas con
soluciones a pH alcalino y obse a on que las in e acciones
hid o óbicas y los puen es de hid ógeno ue on los enlaces más
des acables mien as que las in e acciones disul u o ue on menos
In oducción
45
impo an es en la o mación de los ilms. Es os au o es obse a on
di e encias en las p opiedades mecánicas y en la solubilidad en e las
películas de soluciones alcalinas no calen adas y las a adas
é micamen e a pH neu o.
Las películas de p o eínas de lac osue o ienen muchas posibles
aplicaciones en la indus ia alimen a ia ya que son ob ias sus en ajas
de comes ibilidad y biodeg adabilidad. Además ambién pueden se
ec o es de an imic obianos, an ioxidan es, compues os nu acéu icos,
e c. No obs an e, su implemen ación indus ial necesi a oda ía de más
in es igación y además hay que ene en cuen a en el e ique ado de los
alimen os su posible ale genicidad (Ramos e al., 2012).
Además del a amien o é mico y del pH, se han desa ollado
o os mé odos que modi ican la es uc u a p o eica y pueden mejo a
los ilms de es as p o eínas de lac osue o. Son a amien os de es
ipos: químicos ( o maldehído, glu a aldehído, almidón dialdehídico,
ca bonildiimidazol) (Us unol y Me , 2004), bioquímicos como la
adición de ansglu aminasa (Schmid e al., 2014b; Yild im y
He ia achchy, 1998) y ísicos como la adiación ionizan e (Ciesla e
al., 2006), ul asonidos (Rod iguez-Tu ienzo e al., 2012) y adiación
ul a iole a (Us unol y Me , 2004; Schmid e al., 2015). Sob e es e
úl imo mé odo, se p o undiza á en el siguien e apa ado al se el
u ilizado en es a Tesis Doc o al.
1.7. APLICACIÓN DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA EN LA
ELABORACIÓN DE FILMS
Respec o a los a amien os ísicos capaces de modi ica las
p o eínas, la adiación ul a iole a supone una opción in e esan e. En
el espec o elec omagné ico, la adiación ul a iole a (UV) ocupa un
in e alo amplio de longi udes de onda en la egión no ionizan e,
comp endido en e 200 y 400 nm, es deci , en e las longi udes de
onda co espondien es a los ayos X y la luz isible. Den o del
espec o ul a iole a se di e encian es egiones: UV de co a longi ud
de onda o UV-C (200-280 nm), UV de media longi ud de onda o UV-
B (280-320 nm) y UV de la ga longi ud de onda o UV-A (320-400
nm) (Iba z e al., 2015).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
46
Los emiso es de adiación UV-C más ecuen emen e empleados
en aplicaciones alimen a ias son lámpa as de desca ga de al a
in ensidad de me cu io, o madas po un ubo lleno de una pequeña
can idad me cu io y de un gas ine e (a gón) a a és del cual luye
una co ien e eléc ica. En unción de la p esión del gas en el in e io
del ubo se di e encian es ipos de lámpa as, de al a, media y baja
p esión. Las dos úl imas son las que cuen an con aplicaciones en la
indus ia alimen a ia. Las de media p esión emi en en un in e alo de
longi udes de onda amplio que a desde 200 has a 600 nm (den o del
espec o isible). Las de baja p esión emi en mayo i a iamen e a 253,7
nm (al ededo del 85% de la in ensidad de UV o al emi ida), aunque
ambién pueden emi i adiación a 185 nm en unción del ipo de
cua zo empleado en la cons ucción del ubo. (Kou chma e al., 2009;
Falgue a e al., 2011).
La adiación UV-C se conside a en la ac ualidad una ecnología
e icien e pa a la inac i ación no é mica de nume osos
mic oo ganismos; su e ec o se debe p incipalmen e al daño en la
es uc u a del ADN mic obiano y se aplica en el a amien o de agua
de p ocesado, ai e y en la desin ección supe icial de alimen os
sólidos (Iba z e al., 2015). No obs an e, ambién es capaz de induci
eacciones químicas en políme os o gánicos. A 253,7 nm los
compues os químicos que con ienen dobles enlaces conjugados, ales
como anillos a omá icos y dobles anillos, y moléculas que con engan
enlaces disul u o son abso ben es e ec i os; así, p o eínas,
ca bohid a os y lípidos, en e o as biomoléculas, se en a ec ados
(Kou chma e al., 2009).
Los políme os o o eac i os se ca ac e izan po la p esencia de un
c omó o o incluido en la ma iz mac omolecula . Al inicio, cuando la
adiación UV incide sob e el políme o, el c omó o o cap u a la
ene gía elec omagné ica y la con ie e en ene gía química, lo que
pe mi e la o oisome ización. De es a mane a, la ene gía química se
as ie e a la zona uncional del políme o que con ola su es uc u a y
unción, de mane a que puede modi ica se su con o mación y
p oduci se enómenos de disociación y en ec uzamien o (Manzocco y
Nicoli, 2015).
In oducción
47
Las p o eínas son compues os o o eac i os debido a la
abundancia de c omó o os endógenos que con ienen en su es uc u a,
ales como cie os aminoácidos ( ip ó ano, i osina, enilalanina,
his idina, cis eína), y g upos p os é icos ( la ín y hemo). Se conside a
que la o ooxidación de las p o eínas se p oduce po dos u as
p incipales; la p ime a implica la o ooxidación di ec a p o enien e de
la abso ción de la adiación UV po los c omó o os de la p o eína
(p incipalmen e las cadenas la e ales de los aminoácidos ci ados
an e io men e), gene ándose especies en es ado exci ado (single e o
iple e) o adicales como esul ado de la o oionización. La segunda
u a es la oxidación indi ec a de la p o eína a a és de la o mación y
pos e io es eacciones del oxígeno single e p oducido po la ene gía
ans e ida po los c omó o os de la p o eína (Da ies y T usco ,
2001).
Las eacciones de o ooxidación p oducidas en las p o eínas po la
abso ción de adiación UV son muy complejas y ienen como
consecuencia cambios es uc u ales impo an es que modi ican su
uncionalidad, como son los enómenos de agmen ación,
desplegamien o y ag egación (Manzocco, 2015). La agmen ación de
las cadenas p o eicas se ha obse ado con mucha menos ecuencia
que los o os cambios y sólo en algunas p o eínas, ales como el
colágeno, lo que se ha a ibuido a la oxidación de la p olina (Ka o e
al., 1992; Kuan e al., 2013), o la lisozima en la p esencia de un
c omó o o, posiblemen e debido a la oxidación de esiduos de
ip ó ano y/o a la o mación de adicales gene ados de pe óxidos
o mados a pa i de his idina y i osina (Da ies y T usco , 2001).
La adiación ul a iole a induce en las p o eínas modi icaciones
en las ue zas de unión de las p o eínas, como los enlaces de
hid ógeno, iónicos, in e acciones hid o óbicas y enlaces disul u o.
Así, po ejemplo la o u a y o mación de enlaces de hid ógeno e
hid o óbicos dan luga al desplegamien o de las cadenas, lo que a su
ez hace que se expongan g upos eac i os, como esiduos
hid o óbicos y g upos sul hid ilo lib es que luego in e ienen en la
o mación de ag egados de ele ado peso molecula (Manzocco, 2015).
El g ado de o ooxidación de los aminoácidos puede no es a
di ec amen e elacionado con la in ensidad del desplegamien o de las
Obje i os
55
2. OBJETIVOS
El obje i o p incipal es el desa ollo de ilms basados en p o eínas
de lac osue o o qui osano empleando ecnologías no edosas como la
adiación ul a iole a (combinado o no con la modi icación del pH) o
la adición de una nanoa cilla y un an imic obiano con la inalidad de
mejo a sus p opiedades mecánicas y ísico-químicas.
Pa a ello se abo da on los siguien es obje i os pa ciales:
1. Mejo a de las películas comes ibles de p o eínas de
lac osue o median e:
- la aplicación de la adiación ul a iole a en di e en es dosis y
momen os de aplicación (sob e la solución p o eica o sob e
ilms o mados p e iamen e), o
- la combinación de adiación ul a iole a y la alcalinización de
las soluciones o mado as de los ilms.
2. Mejo a de las películas de qui osano a a és de:
- la aplicación de dis in as dosis de adiación ul a iole a, o
- la inco po ación del an imic obiano LAE (e il lau oil a gina o)
y de la nanoa cilla Cloisi a 30B.
PUBLICACIONES
A ículo 1
59
ARTÍCULO 1.
EFFECTS OF ULTRAVIOLET RADIATION
ON PROPERTIES OF FILMS FROM
WHEY PROTEIN CONCENTRATE TREATED
BEFORE OR AFTER FILM FORMATION
Olga Díaz, Da inia Candia, Ángel Cobos
Á ea de Tecnología de Alimen os. Depa amen o de Química
Analí ica, Nu ición y B oma ología. Facul ad de Ciencias.
Uni e sidad de San iago de Compos ela. 27002 Lugo, Spain
Re e encia de la publicación:
Díaz O., Candia, D., Cobos, A. (2016). E ec s o ul a iole adia ion
on p ope ies o ilms om whey p o ein concen a e ea ed be o e o
a e ilm o ma ion. Food Hyd ocolloids, 55, 189-199.
doi: 10.1016/j.FOODHYD.2015.11.019
Edi o ial: Else ie L d.
ISSN: 0268-005X
Enlace:
h ps://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S0268005X1530151
X
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
60
A ículo 2
61
ARTÍCULO 2.
WHEY PROTEIN FILMS PROPERTIES AS
AFFECTED BY ULTRAVIOLET
TREATMENT AT ALKALINE CONDITIONS
Olga Díaz, Da inia Candia, Ángel Cobos
Á ea de Tecnología de Alimen os. Depa amen o de Química
Analí ica, Nu ición y B oma ología. Facul ad de Ciencias.
Uni e sidad de San iago de Compos ela. 27002 Lugo, Spain
Re e encia de la publicación:
Díaz O., Candia, D., Cobos, A. (2017). Whey p o ein ilms p ope ies
as a ec ed by ul a iole ea men a alkaline condi ions.
In e na ional Dai y Jou nal, 73, 84-91.
h p://dx.doi.o g/10.1016/j.idai yj.2017.05.009
Edi o ial: Else ie L d.
ISSN: 0958-6946
Enlace:
h ps://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S0958694617301309
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
62
A ículo 3
63
ARTÍCULO 3.
EFFECT OF NANOCLAY AND ETHYL-N-
DODECANOYL-L-ARGINATE
HYDROCHLORIDE (LAE) ON PHYSICO-
MECHANICAL
PROPERTIES OF CHITOSAN FILMS
Ja ie a F. Rubila a, Da inia Candiab, Ángel Cobosb, Olga Díazb,
F anco Ped eschia
aDepa men o Chemical and Biop ocesses Enginee ing, Pon i icia
Uni e sidad Ca ólica de Chile, A enida Vicuña Mackenna 4860,
Macul, San iago, Chile.
bDepa amen o de Química Analí ica, Nu ición y B oma ología, Á ea
de Tecnología de Alimen os, Uni e sidade de San iago de
Compos ela, Facul ad de Ciencias, 27002 Lugo, Spain.
Re e encia de la publicación:
Rubila , J.F., Candia, D., Cobos, A., Díaz O., Ped eschi, F. (2016).
E ec o nanoclay and e hyl-N-dodecanoyl-L-a gina e hyd ochlo ide
(LAE) on physico-mechanical p ope ies o chi osan ilms. LWT –
Food Science and Technology, 72, 206-214.
doi: 10.1016/j.lw .2016.04.057
Edi o ial: Else ie L d.
ISSN: 0023-6438
Enlace:
h ps://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S0023643816302481
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
70
p opo cionales a la dosis empleada y di e en es a los del a amien o
é mico aplicado (80ºC, 20 min). Los cambios p oducidos po el calo
ue on mucho más in ensos, con un inc emen o muy impo an e de la
concen ación de g upos sul hid ilos y la o mación de ag egados
insolubles y de g an amaño, unidos sob e odo po enlaces disul u o.
La écnica aplicada pa a el es udio de la ag egación ue SE-HPLC,
con lo que, al se p eciso il a la mues a an es de inyec a la en el
equipo, en es e caso los ag egados queda on e enidos en el il o. Po
lo an o solamen e se pudie on sepa a aquéllos que e an solubles y de
pesos molecula es meno es (A ículo 1, igu a 1). La adiación UV,
especialmen e a la dosis más ele ada (12 J cm-2), indujo la
desna u alización y pos e io ag egación de las p o eínas. Dicha
desna u alización se e lejó en un inc emen o de los g upos sul hid ilo
lib es, a ibuido a la o oexci ación del ip ó ano y la o u a de
enlaces S-S (K is o e al., 2012), aunque dicho aumen o, aun siendo
signi ica i o, ue mucho menos impo an e que el p oducido po el
calo (A ículo 1, abla 1). Los ag egados gene ados po la adiación
UV ue on solubles y de meno amaño que los p oducidos po el
calo , y la unión en e ellos p obablemen e se deba en pa e a la
o mación de enlaces disul u o y no co alen es, po ejemplo
in e acciones hid o óbicas (Ishizaki e al., 1994). Po o o lado se sabe
que los dobles enlaces y los anillos a omá icos de algunos
aminoácidos, ales como i osina, enilalanina y ip ó ano, abso ben
la adiación UV, conduciendo a la o mación de adicales lib es en
ellos; es e hecho puede conduci a la o mación de enlaces co alen es
in e molecula es en e los adicales de esiduos a omá icos (Masu ani
e al., 2014). En e es os aminoácidos, el ip ó ano es p obablemen e
el p incipal esponsable, ya que posee el coe icien e de abso ción más
ele ado a la longi ud de onda UV empleada (254 nm).
Las di e encias en cuan o a la desna u alización p o eica en e el
a amien o é mico y la adiación UV se obse a on ambién cuando
se e aluó el g ado de la misma y la pa icipación de las dos
p incipales p o eínas, -lac oalbúmina y -lac oglobulina, en la
o mación de los ag egados solubles (A ículo 1, abla 1). En las
soluciones calen adas, la mayo ía de es as p o eínas p obablemen e
o ma on ag egados insolubles y solamen e una pequeña p opo ción
Discusión gene al
71
de ellas pe maneció en o ma soluble y sin ag ega . La -
lac oglobulina na i a esidual soluble se encon ó en una p opo ción
in e io a la de -lac oalbúmina, lo que quie e deci que se io más
a ec ada po la desna u alización y pos e io ag egación. La adiación
UV a ec ó de o ma di e en e a es as dos p o eínas, modi icación que
se p odujo con las dos dosis más ele adas. La -lac oalbúmina se
desna u alizó con una dosis más baja (el cambio se obse a ya a 4 J
cm-2) y con más in ensidad que la -lac oglobulina. El e ec o en la
desna u alización p o eica de la adiación UV a la dosis más ele ada
pod ía compa a se en es os aspec os a la que o os au o es (de la
Fuen e e al., 2002; Kazmie ski y Co edig, 2003) han desc i o cuando
se aplican a p o eínas de lac osue o a amien os é micos a baja
empe a u a (meno de 75ºC).
Los esul ados ob enidos en a ias de las p opiedades de las
películas que se e alua on pueden elaciona se con el g ado de
ag egación de las p o eínas en las soluciones o mado as de ilms. El
a amien o con adiación UV ue más e ec i o cuando se aplicó a
ellas y no a los ilms p e o mados, po lo que se concluyó que e a el
momen o de aplicación más adecuado (A ículo 1, ablas 3, 4 y 5).
La o mación de enlaces co alen es in e molecula es en e
aminoácidos a omá icos se ha elacionado con el aumen o de la
esis encia a la acción que p oduce la adiación UV en ilms de
di e sas p o eínas (Gennadios e al., 1998; Rhim e al., 1999).
Respec o a las p opiedades mecánicas de los ilms (A ículo 1, abla
3), el a amien o de la solución p o eica con la dosis más al a de
adiación UV, 12 J cm-2 ( ilms SUV 12.0) inc emen ó de o ma
signi ica i a la esis encia a la acción (TS), el módulo elás ico (EM),
la esis encia a la pe o ación (PS) y la de o mación a la punción
(PD); la elongación a la o u a (EB) ue meno espec o a los ilms no
a ados y en gene al pa a los a ados a dosis in e io es en las mismas
condiciones. Es o quie e deci que es as películas ue on más ue es y
menos ex ensibles. Su esis encia a la acción ue simila a la de las
películas de p o eínas a adas é micamen e, pe o posiblemen e se
p ecisen ni eles más ele ados de desna u alización y ag egación pa a
que las o as p opiedades mecánicas sean compa ables a las de és as.
O as p opiedades, como el g oso , la solubilidad, el colo y la
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
72
mic oes uc u a se ie on a ec adas signi ica i amen e po el
a amien o UV de las soluciones a la dosis más ele ada. Todas ellas
se pueden elaciona con di e encias en la ag egación y en los enlaces
o mados. La solubilidad más baja se obse ó en las películas de
p o eínas a adas po el calo , lo cual se ha elacionado con la
o mación de enlaces disul u o in e molecula es en e las moléculas
p o eicas (Pé ez-Gago, 2012). Los ilms SUV 12.0 ambién ue on
más insolubles que los de p o eínas no a adas o las some idas a dosis
in e io es, aunque menos que las a adas é micamen e. En es e caso
el descenso de la solubilidad se debe ía a un inc emen o de la
hid o obicidad supe icial po exposición de egiones hid o óbicas as
la desna u alización y a la o mación de enlaces co alen es dis in os a
los disul u o, p incipalmen e en e los aminoácidos a omá icos (Rhim
e al., 1999, 2000; K is o e al., 2012; Schmid e al., 2015), como ya se
mencionó espec o a la ag egación.
En cuan o al colo , los ilms SUV 12.0 ue on signi ica i amen e
más oscu os, e dosos (meno es alo es de L* y a*) y más ama illos
(mayo b*) que el es o de las películas e aluadas. El colo más
ama illen o de los ilms a ados con UV ha sido desc i o po o os
au o es en películas de o as p o eínas, como p o eína de soja, de cla a
de hue o, glu en de igo o caseina o sódico (Gennadios e al., 1998;
Rhim e al., 1999), aunque no hay una explicación cla a sob e el
o igen de es e cambio de colo . Se ha suge ido que puede debe se a un
subp oduc o de la eacción de en ec uzamien o en el cual es a ía
implicado un azúca a a és de la glicación de la p o eína (Masu ani
e al., 2014), lo cual se ía posible dado que el WPC empleado con iene
lac osa, o ambién po la o mación de enlaces dobles conjugados
(Schmid e al., 2015).
El es udio de la mic oes uc u a po SEM (A ículo 1, igu a 3)
pe mi ió obse a el mayo g ado de ag egación en las películas de
p o eínas a adas é micamen e y en las SUV 12.0. El calo indujo la
o mación de ag egados de di e en es amaños unidos po cadenas
g uesas debidas a la desna u alización p o eica. La adiación UV
aplicada en solución dio luga a aglome ados i egula es, con cie a
simili ud con los obse ados en los ilms de p o eínas calen adas pe o
con una es uc u a menos densa que la de es os. Es os ag egados no se
Discusión gene al
73
obse a on en las películas no a adas y sólo en pequeña can idad en
las a adas con UV p e o madas. Es as obse aciones pod ían
co elaciona se con los esul ados de la e aluación de las p opiedades
de los ilms y del g ado de desna u alización-ag egación de las
soluciones o mado as de películas. La adiación UV aplicada en los
ilms p e o mados no modi icó sus p opiedades mecánicas ni su
solubilidad espec o a las de los no a ados; p obablemen e se debió a
que la adiación no ue capaz de pene a lo su icien e pa a
modi ica las, pe o ambién po que ya exis ían ue es in e acciones
p o eicas o madas du an e el secado de las películas. En cambio, al
aplica el a amien o sob e las soluciones p o eicas y a la dosis más
al a sí se p odujo una desna u alización y ag egación su icien e pa a
a ec a a las p opiedades de los ilms. Es as modi icaciones se
pudie on obse a en la es uc u a e cia ia de las p o eínas, pe o no en
la secunda ia según los esul ados ob enidos del es udio de los ilms
median e FTIR (A ículo 1, igu a 2). En es e caso no se de ec a on
di e encias en e los espec os de las mues as sin a a , a adas
é micamen e ni a adas po ul a iole a. Las modi icaciones
p oducidas po la ase de secado du an e la p epa ación de las
películas en la es uc u a secunda ia de las p o eínas p obablemen e
enmasca a on los cambios p oducidos po los a amien os (Le è e e
al., 2005), po lo que las di e encias que se obse a on en las
p opiedades de los ilms no pueden a ibui se al e ec o de los mismos
en dicha es uc u a.
De acue do con los esul ados ob enidos se abo dó la segunda
pa e de es a in es igación (A ículo 2). Así, se seleccionó la dosis
más ele ada de adiación UV, 12 J cm-2, y la aplicación de la misma a
las soluciones p o eicas, dado que son las condiciones que pe mi ían
ob ene películas con p opiedades más modi icadas. En el p ime
a ículo, siemp e se había abajado a pH ajus ado a 7. En es a segunda
pa e se in es igó el e ec o de la alcalinización de las soluciones
p o eicas, las cuales ue on ajus adas a dos alo es de pH (9 y 11)
combinada o no con la adiación UV en los ilms de WPC. Además se
elabo a on ilms a pa i de soluciones a pH 7, a adas o no con
adiación UV, los cuales ac ua on como con oles. Se e ec ua on las
mismas de e minaciones analí icas que en la in es igación desc i a en
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
74
el A ículo 1.
El pH de la soluciones iene una g an impo ancia en las
p opiedades de las películas a las que dan luga . Los alo es de pH
alcalinos, alejados del pI de las p o eínas, p oducen desna u alización,
desplegamien o y solubilización, lo que expone g upos ca gados
nega i amen e que se epelen en e sí y modi ican la es uc u a de las
cadenas p o eicas. Todo es o conduce a la o mación de enlaces S-S
in e molecula es, de in e acciones no co alen es y de
polime izaciones (Bou oom e al., 2006). En ilms de p o eínas de
sue o sin a a a pH alcalino las in e acciones hid o óbicas y los
enlaces de hid ógeno son impo an es, mien as que los enlaces
disul u o, muy ele an es en los ilms de p o eínas a adas
é micamen e, son menos decisi os en su o mación (Quinn e al.,
2003). Exis en nume osos es udios sob e los e ec os conjun os de la
modi icación del pH y el a amien o é mico sob e las p opiedades de
los ilms (Gennadios e al., 1993; Anke e al., 2000; Bou oom e al.,
2006; de la Caba e al., 2012; Jiang e al., 2012), pe o no sob e la
combinación de la alcalinización y el a amien o con adiación UV
has a el momen o de inicio de es a Tesis Doc o al.
Tan o la alcalinización como la aplicación de adiación UV de las
soluciones o mado as de películas modi ica on las p opiedades de los
ilms de WPC y se obse a on in e acciones en e ambos a amien os
en la mayo ía de los pa áme os e aluados.
La adiación UV inc emen ó la ag egación espec o a las
soluciones sin a a a odos los alo es de pH. El con enido en
políme os y oligóme os (A ículo 2, abla 1) ue mayo en las
soluciones a pHs alcalinos, aunque la p opo ción en e unos y o os
a ió en unción del pH; a pH 11 la acción conjun a de ambos agen es
desna u alizan es p odujo una ag egación más in ensa, con la
o mación de ag egados de mayo peso molecula (políme os),
disminuyendo como consecuencia la de oligóme os en elación a las
soluciones a pH 9. Es a obse ación concue da con el mayo descenso
del con enido de g upos sul hid ilo lib es en las soluciones a pH 11,
p obablemen e debido a la o mación de ag egados unidos po enlaces
S-S, dado que las eacciones de in e cambio disul u o se en
acili adas a alo es ele ados de pH (Tan o d, 1968).
Discusión gene al
75
Sin emba go se obse a on di e encias en el g ado de a ec ación
de las dos p incipales p o eínas del lac osue o. La in ensidad del
e ec o de la adiación UV en la p o eína del lac osue o bo ino más
abundan e, la -lac oglobulina, ue dis in a en unción del pH de las
soluciones. El e ec o del a amien o UV ue mayo a pH 7 y 9; en
cambio, el g ado de desna u alización de es a p o eína debido a
condiciones de al a alcalinidad (pH 11) ue muy ele ado y la adiación
UV solamen e la inc emen ó lige amen e. La desna u alización de es a
p o eína ue más in ensa a pH 11 que la de la -lac oalbúmina, y
p obablemen e ue la -lac oglobulina la que pa icipó en mayo
cuan ía en la o mación de políme os. En el caso de las soluciones
p o eicas a pHs 7 y 9, el compo amien o de la -lac oalbúmina pod ía
se compa able al de los a amien os é micos a baja y al a
empe a u a, espec i amen e (de la Fuen e e al., 2002; Kazmie ski y
Co edig, 2003); a pH neu o es a p o eína se desna u alizó en mayo
p opo ción que la -lac oglobulina, mien as que el g ado de
desna u alización a pH 9 ue simila (A ículo 2, abla 1, alo es de
p o eínas esiduales y elación -lac oglobulina/-lac oalbúmina).
La solubilidad de los ilms (A ículo 2, abla 2) se io a ec ada
po la in e acción de los dos a amien os desna u alizan es y puede
se modi icada pa a ob ene ilms con di e en es p opiedades. El
a amien o ul a iole a disminuyó la solubilidad a pH 7 mien as que
la aumen ó a pHs 9 y 11. La alcalinización de las soluciones causó la
desna u alización de las p o eínas an es del a amien o UV; es os
esul ados pudie on debe se a que in e acciones hid o óbicas y enlaces
de hid ógeno que se o ma on en e las p o eínas en dichas
condiciones se ompie an po acción de la adiación UV. Como
consecuencia, es posible que se p oduje a la exposición de g upos
hid o ílicos y es o pudo inc emen a las in e acciones p o eína-agua y
la solubilidad de los ilms.
El a amien o UV de las soluciones a pHs 7 y 9 p odujo películas
más ue es (mayo ue za ensil) y esis en es a la punción que las
p oceden es de soluciones no a adas, especialmen e en el caso de los
ilms de soluciones a pH 9 (A ículo 2, abla 3). Sin emba go, a pH 11
el g ado de desna u alización y ag egación inducido en las p o eínas
po la al a alcalinización ue an in enso que la adiación UV no
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
76
mejo ó las p opiedades mecánicas de los ilms. La elas icidad de los
mismos, e lejada en los esul ados de la elongación a la o u a,
disminuyó al aplica el a amien o en las soluciones a pH alcalino.
Es os e ec os en la ue za y en la elas icidad han sido a ibuidos po
o os au o es (Gennadios e al., 1998) a la o mación de una es uc u a
p o eica más ígida y densa, la cual se pudo co obo a en el es udio
de la mic oes uc u a de los ilms po SEM (A ículo 2, igu a 2). La
alcalinización p odujo un inc emen o de la p esencia de ag egados
o mando una es uc u a compac a, más densa en el caso de las
mues as a pH 11 en las que además apa ecen unas es uc u as g andes
y lisas ausen es en las o as películas. Es o se puede elaciona
ambién con la mayo o mación de políme os obse ada en las
soluciones co espondien es (A ículo 2, abla 1).
Ambos a amien os modi ica on el colo de las películas
(A ículo 2, abla 4). El a amien o UV de las soluciones a pH 11 dio
luga a ilms más ama illos (aumen ó el alo de la coo denada b*) y
con una di e encia de colo o al (E) mayo que las películas de
soluciones a pHs 7 y 9. Las eacciones de Mailla d son p obablemen e
las esponsables de es os cambios, dado que se in ensi ican en las
mezclas de p o eínas y azúca es educ o es an o po las condiciones
alcalinas como po la acción de la adiación UV (Whi ake y Feeney,
1983; Masu ani e al., 2014).
O o de los p oduc os con al a concen ación de p o eínas de
sue o que se come cializan son los aislados de p o eínas de lac osue o
(WPI). Es os aislados poseen mayo con enido en p o eína y, en
consecuencia, meno del es o de componen es, lo cual puede
ocasiona un compo amien o di e en e al de los concen ados cuando
se emplean en la ob ención de películas, como ya se mencionó en la
In oducción de es a Tesis Doc o al (apa ado 1.6. Films de p o eínas
de lac osue o). Po es a azón se conside ó in e esan e e alua las
p opiedades de ilms ob enidos con WPI a pa i de soluciones
ajus adas a alo es de pH alcalinos (9 y 11) y some idas a un
a amien o de adiación UV, y compa a los esul ados con aquellos
ob enidos a pa i de WPC (A ículo 2). Dichos esul ados ue on
p esen ados en la siguien e comunicación:
Díaz, O. Candia, D., Cobos, A. (2017). Whey p o ein isola e
Discusión gene al
77
based ilms as a ec ed by pH and ul a iole adia ion. 2nd Inno a ions
in Food Packaging, Shel Li e and Food Sa e y Con e ence. Pós e
P035. E ding (Alemania). 3-6 oc ub e.
La me odología empleada en la ob ención de las películas ue
simila a la u ilizada en la p epa ación de las elabo adas con WPC ( e
A ículo 2), aunque la composición del p oduc o inicial e a di e en e.
Se pa ió del aislado de p o eínas de sue o (WPI) “Isola e whey 90”
suminis ado po A mo P o éines (Sain -B ice en Coglès, F ancia).
De acue do con el ab ican e, la composición del p oduc o e a 91% de
p o eína, 4% de humedad, 0,5 % de g asa, 2 % de lac osa y 2,5% de
cenizas. Se p epa a on soluciones con eniendo un 8% (p/p) de
p o eína en agua desionizada e ec uando una agi ación len a du an e
30 min a 20ºC pa a e i a la o mación de espuma; después se añadió
glice ol como plas i ican e en una p opo ción 2:1
(p o eína:plas i ican e) y se ajus ó el pH a 7, 9 u 11 con NaOH 2M.
Después se agi a on o os 30 min y se e ie on en placas Pe i (8,5
cm de diáme o in e no) olúmenes de las soluciones con eniendo 1,2
g de sólidos o ales po placa. Pos e io men e se aplicó a las
soluciones p o eicas la dosis UV más al a de en e las u ilizadas en los
expe imen os an e io es con WPC (12 J cm-2). A con inuación se
seca on en es u a de ai e o zado a 50ºC y se almacena on a 20ºC y
50% de humedad ela i a du an e 72 h. Se elabo a on ambién
películas no a adas. A con inuación se desc iben los esul ados
ob enidos y las di e encias encon adas en e las mues as a adas con
adiación UV y las no a adas, así como las di e encias con las
películas ob enidas con WPC. Todos los expe imen os se hicie on po
iplicado, y se ealizó un análisis de a ianza (ANOVA de una ía)
pa a de e mina la signi icancia es adís ica en e las medias de cada
alo de pH en cada g upo usando las di e encias menos signi ica i as
con signi icancia a p<0,05. La compa ación de medias de cada
a amien o den o del mismo pH se ealizó u ilizando - es pa a
mues as independien es con una signi icancia de p<0,05.
El e ec o del pH en las películas no a adas ue muy impo an e,
ya que sólo ue posible despega las de las placas y, po lo an o,
analiza las cuando el pH de la solución o mado a se había ajus ado a
11; po ello no se ob u ie on esul ados de las películas no a adas de
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
78
soluciones a pHs 7 y 9 y po an o no apa ecen en las ablas incluidas
en es a sección. Es o se puede a ibui a un desplegamien o muy
in enso de las moléculas p o eicas a pH 11, que expone g upos
inaccesibles en la o ma na i a y pe mi e la o mación de ag egados.
La ex ensión de la polime ización pH-dependien e y pa icula men e a
pH 11 ha sido obse ada po o os au o es (Monahan e al., 1995) y en
es a Tesis Doc o al en la in es igación sob e el e ec o de es e ac o en
ilms de WPC ecogida en el A ículo 2. La imposibilidad de despega
las películas de WPI de soluciones sin a a a pH 7 y 9 con as a con
los esul ados con WPC, en las que no exis ió es e p oblema. Es a
di e encia pod ía a ibui se al mayo con enido en compues os no
p o eicos en el WPC, como la lac osa o los lípidos (9 y 3,5%,
espec i amen e), los cuales pudie on mejo a el compo amien o de
los ilms ya que ac úan en ellos como plas i ican es (So ho n i y
K och a, 2005; Ghanba zadeh y O omiehi, 2008). El a amien o con
adiación UV pe mi ió que ue a posible despega es as películas de
las placas y e ec ua los análisis, p obablemen e debido a que es a
adiación es capaz de induci la o mación de enlaces in e molecula es
co alen es e in e acciones no co alen es (Rhim e al., 1999), lo que las
hizo más esis en es a la manipulación du an e la sepa ación del
sopo e.
Los esul ados ob enidos en el análisis de las películas de WPI se
ecogen en las ablas 4.1 (pe meabilidad al apo de agua, ex ac o
seco, g oso y solubilidad en agua), 4.2 (p opiedades mecánicas) y 4.3
(pa áme os de colo ).
Respec o al e ec o de la adiación UV en los pa áme os
analizados, solo ue posible obse a lo en las películas a pa i de
soluciones a pH 11 po las azones explicadas an e io men e. En los
ilms a ados se obse a on descensos signi ica i os en el g oso
(Tabla 4.1), la elongación a la o u a, la esis encia a la pe o ación, la
de o mación a la punción (Tabla 4.2) y la luminosidad (Tabla 4.3),
mien as que los pa áme os de colo b* y E mos a on inc emen os
signi ica i os (Tabla 4.3). Es os e ec os se obse a on ambién en las
películas de WPC en las mismas condiciones (A ículo 2, ablas 3 y
4). Los esul ados ob enidos en el g oso y las p opiedades mecánicas
pod ía debe se al inc emen o en las in e acciones molecula es a a és
Discusión gene al
79
de enlaces disul u o y a la o mación de una es uc u a más densa y
ígida, que hizo a los ilms a ados con UV menos ex ensibles
(Gennadios e al., 1998). En cuan o a los pa áme os de colo , según
los cuales las películas ue on menos luminosas y más ama illas,
pod ía a ibui se a las mismas azones ci adas pa a los ilms de WPC.
Al compa a los ilms a ados con adiación UV en e sí se
obse a que la alcalinización modi icó signi ica i amen e di e sos
pa áme os. Se encon a on di e encias en la solubilidad en agua,
exis iendo un aumen o en las películas de soluciones alcalinas aunque
solo ue signi ica i o en los ilms a pH 9. P obablemen e el
a amien o UV pudo ompe enlaces no co alen es en e las p o eínas,
lo que pod ía habe expues o g upos hid o ílicos, inc emen a las
in e acciones p o eína-agua y así aumen a la solubilidad. Un
compo amien o simila se obse ó en los ilms de WPC (A ículo 2,
abla 2). En lo que espec a a las p opiedades mecánicas, la
alcalinización aumen ó la elongación a la o u a, la esis encia a la
pe o ación y la de o mación a la punción, es deci , es as películas
ue on más elás icas que las ob enidas de soluciones a pH 7. Es e
compo amien o ue simila al obse ado en películas de WPC en lo
que se e ie e a la p uebas de punción. La luminosidad descendió y la
coo denada b* y E aumen a on signi ica i amen e en los ilms de
soluciones a pH 11, lo que implica que ue on menos luminosos y más
ama illos que los demás. Es e e ec o se debe p obablemen e a que las
eacciones de Mailla d son más in ensas a pH alcalino, al y como
obse a on o os au o es (Whi ake y Feeney, 1983).
Cuando se compa an los e ec os de la adiación UV en las
películas de WPI con lo obse ado en las de WPC ob enidas en las
mismas condiciones se puede deci que son simila es, siemp e
eniendo en cuen a que solo puede hace se en e ilms de soluciones a
pH 11. El e ec o del pH iene ambién una endencia bas an e
semejan e en ambos ipos de ilms. Si se compa an los alo es medios
de los ilms a ados de WPI con los de WPC se obse an ci as más
ele adas de la pe meabilidad al apo de agua, la esis encia a la
acción ( ue za ensil) y la esis encia a la pe o ación, así como una
meno elas icidad de las películas de WPI. Es as di e encias pueden
a ibui se al mayo con enido en lípidos del WPC; su na u aleza no
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
86
placas con las películas se almacena on en un desecado a empe a u a
ambien e y 50% de humedad ela i a du an e 48 h has a su análisis.
También se elabo ó un lo e con ol sin a a . Todos los expe imen os
se hicie on po iplicado, aplicando las me odologías ecogidas en el
A ículo 1, y se ealizó un análisis de a ianza (ANOVA de una ía)
pa a de e mina la signi icancia es adís ica de las di e encias en e los
a amien os (p<0,05). Las ablas 4.4, 4.5 y 4.6 ecogen los esul ados
ob enidos en los pa áme os isicoquímicos, p opiedades mecánicas y
colo espec i amen e, así como las di e encias encon adas en e las
mues as a adas y las no a adas.
La aplicación de adiación UV a las soluciones o mado as de
ilms sólo a ec ó a algunos pa áme os, obse ándose di e encias
signi ica i as espec o a las películas no a adas en solubilidad, ue za
ensil y elongación a la o u a. El a amien o UV edujo la solubilidad
de los ilms signi ica i amen e cuando se aplica on dosis de 2,0 y 4,0
espec o a los no a ados. Respec o a las p opiedades mecánicas, la
ue za ensil disminuyó con odas las dosis, mien as que la
elongación a la o u a sólo aumen ó cuando se aplica on 2,0 J cm-2.
Es o implica que las películas ue on menos ue es en odos los casos
y solamen e se hicie on más lexibles cuando se some ie on en
solución a es a úl ima dosis. Sionkowska e al. (2015), en ilms
p e o mados a ados con adiación UV, obse a on ambién un
descenso de la ue za ensil, lo que a ibuyen a la deg adación de las
películas. La adiación UV p oduce o u as de la cadena de
biopolíme o pe o simul áneamen e se o iginan en ec uzamien os
en e las cadenas de los que pod ían se esponsables adicales lib es
muy ac i os (Sionkowska e al. 2013); el inc emen o del po cen aje de
elongación a la o u a cuando se aplicó una dosis de 2 J cm-2 pod ía
a ibui se a una modi icación en el balance de o u a-en ec uzamien o
de las cadenas de qui osano.
De acue do con los esul ados ob enidos, el a amien o con
adiación UV no apo a mejo as a las p opiedades de las películas de
qui osano al menos en las condiciones en que se aplicó.
Discusión gene al
87
Tabla 4.4. Pe meabilidad al apo de agua, ma e ia seca, g oso y solubilidad
de las películas de qui osano a adas con adiación ul a iole a
Pa áme o Sin a a SUV 1,0 SUV 2,0 SUV 4,0
T ansmisión del apo de agua
(g h-1m-2) 20,76±0,78 20,71±0,68 21,06±1,79 20,89±1,97
Pe meabilidad al apo de agua
(g mm kPa-1h-1m-2) 0,56±0,04 0,54±0,02 0,57±0,06 0,53±0,04
G oso (m) 63,11±1,86 61,82±0,35
63,22±4,87 59,96±1,01
Ex ac o seco
(g/100g)
66,11±2,80 65,68±2,74 62,25±3,57 64,62±1,69
Solubilidad
(% ex ac o seco) 36,60±5,76a 31,53±5,15ab 23,86±1,50b 26,93±4,55b
a, b: medias con di e en es le as en la misma ila son signi ica i amen e
di e en es (p<0,05).
Tabla 4.5. P opiedades mecánicas de las películas de qui osano a adas con
adiación ul a iole a
Pa áme o Sin a a SUV 1,0 SUV 2,0 SUV 4,0
Fue za ensil al máximo (MPa)
24,22±1,87a 20,26±0,37b 19,66±1,90b 19,64±0,72b
Elongación a la o u a (%)
38,72±3,08b 36,74±5,00b 49,35±7,19a 35,62±1,09b
Resis encia a la pe o ación (MPa)
18,32±3,53 18,47±2,34 18,39±2,87 17,24±2,64
De o mación a la punción (%)
21,00±4,58 22,29±2,83 25,23±4,81 22,20±2,38
a, b: medias con di e en es le as en la misma ila son signi ica i amen e
di e en es (p<0,05).
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
88
Tabla 4.6. Pa áme os de colo CIELab, di e encia de colo y opacidad de las
películas de qui osano a adas con adiación ul a iole a en solución.
Pa áme o Sin a a SUV 1,0 SUV 2,0 SUV 4,0
L* 88,33±1,04 88,10±1,22 87,07±0,17 87,70±1,27
a* -1,26±0,09 -1,33±0,17 -1,40±0,10 -1,46±0,17
b* 9,01±2,25 8,60±2,39 8,98±2,39 9,05±2,57
ΔE 11,02±2,18 10,89±2,44 11,92±1,07 11,53±2,62
Opacidad 13,99±2,14 13,78±2,73 12,93±2,68 13,92±2,66
4.2.2. E ec o de la adición de nanoa cilla y de LAE en las
p opiedades de las películas de qui osano.
Es a in es igación su gió de una colabo ación con los
in es igado es Ja ie a F. Rubila y F anco Ped eschi del
Depa amen o de Ingenie ía Química y de Biop ocesos de la Pon i icia
Uni e sidad Ca ólica de Chile y se desa olló po en e o en los
labo a o ios de la Facul ad de Ciencias del Campus de Lugo de la
Uni e sidade de San iago de Compos ela. La D a. Ja ie a F. Rubila
pudo ealiza su es ancia en Lugo g acias una ayuda pos doc o al
inanciada po CONICIT (Comisión Nacional de In es igación
Cien í ica y Tecnológica de Chile) y la p opia Uni e sidad chilena.
Es a colabo ación pe mi ió a la au o a de es a Tesis Doc o al a anza
en el es udio de la modi icación de las p opiedades ísico-mecánicas
de los ilms de qui osano median e la adición de una nanoa cilla, la
Cloisi a 30B, y en el e ec o en dichas p opiedades de la inco po ación
de un conse an e, el LAE, con obje o de mejo a las p opiedades
an imic obianas del qui osano. Has a el momen o del desa ollo de
es e es udio no se conocía si la adición del an imic obiano podía
modi ica las p opiedades y mic oes uc u a de los ilms de qui osano
con y sin nanoa cilla añadida. Con el in de e alua el mayo núme o
de combinaciones en los ilms se lle ó a cabo un diseño expe imen al
incluyendo los dos compues os ( ac o es) a es ni eles de adición
di e en es (A ículo 3, abla 1). En el es udio es adís ico de los
esul ados se incluyó un análisis g á ico de los mismos, empleando
diag amas de Pa e o, con obje o de de e mina los e ec os
Discusión gene al
89
signi ica i os más impo an es.
En odos los casos se ob u ie on ilms lexibles y anspa en e-
anslúcidos. La adición de la Cloisi a 30B a la concen ación de 10
g/L a los ilms de qui osano p o ocó los siguien es e ec os
signi ica i os según e lejó el diag ama de Pa e o: un aumen o del
g oso y de la opacidad y un descenso del con enido de humedad, de
la solubilidad en agua y de la ansmisión del apo de agua de los
ilms. En cuan o a las ca ac e ís icas mecánicas de las películas, causó
a ese ni el de inco po ación un aumen o signi ica i o de la elongación
a la o u a. Se obse ó un descenso de la de o mación a la punción
sólo al añadi se 5 g/L; con esa concen ación la elongación a la o u a
disminuyó pe o no signi ica i amen e. La inco po ación de Cloisi a
30B a ambos ni eles de adición ocasionó un aumen o de la ue za
ensil y un descenso de la esis encia a la pe o ación pe o sin e ec os
signi ica i os. Xu e al. (2006) obse a on e ec os simila es de la
adición de Cloisi a 30B en ilms de qui osano en la ue za ensil;
encon a on un aumen o de ella aunque no signi ica i o con di e en es
dosis de adición; en la elongación a la o u a ambién obse a on
e ec os a iables en unción de la concen ación añadida. La adición
de Cloisi a 30B no causó en nues o abajo un cambio signi ica i o en
la pe meabilidad al apo de agua, lo que sí suele sucede al añadi
nanoa cillas a películas, ya que se ha señalado un descenso de dicha
pe meabilidad al adiciona MMT en ilms de qui osano (Abdollahi e
al, 2012; Kasi ga e al, 2012). Es as di e encias pueden debe se a
dis in os e ec os de la MMT y Cloisi a 30B, como Xu e al. (2006)
señalan en o os pa áme os.
Respec o del colo , sólo en el diag ama de Pa e o expues o se
obse a cla amen e el e ec o signi ica i o de la nanoa cilla sob e la
opacidad, comen ado en el pá a o an e io . En los esul ados de los
pa áme os de colo analizados median e ANOVA, las películas con
nanoa cillas y sin LAE (A ículo 3, abla 3, mues as F5 y F6) sólo
mos a on un inc emen o signi ica i o de L* espec o al lo e con ol
(mues a F9), mien as que los pa áme os a* y b* apenas se ie on
modi icados.
La adición de LAE a dis in os ni eles a los ilms de qui osano
ambién a ec ó signi ica i amen e a algunas p opiedades mecánicas
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
90
según e lejó el diag ama de Pa e o. Causó un aumen o signi ica i o
de la ue za ensil y de la esis encia a la o u a de las películas.
También p odujo un aumen o de los alo es de las o as dos
p opiedades mecánicas es udiadas (elongación a la o u a y
de o mación a la punción) aunque no de una mane a signi ica i a. Po
an o, la adición de LAE mejo a las p opiedades mecánicas de los
ilms, no habiéndose encon ado en la bibliog a ía exis en e mo i os
que expliquen dicha mejo ía; és a p obablemen e sea debido a que se
p oduzcan in e acciones de dicho adi i o con el qui osano.
En elación a los o os pa áme os de colo (A ículo 3, abla 3),
las combinaciones con LAE y sin nanoa cillas (mues as F1 y F3)
mos a on un descenso signi ica i o de a* y un aumen o signi ica i o
de b* espec o al lo e con ol (F9). La adición de LAE no in luyó en
la luminosidad (L*).
También en el ci ado diag ama de Pa e o se puede obse a un
e ec o signi ica i o de la in e acción en e ambos componen es,
causando dichas inco po aciones un aumen o de la solubilidad en agua
y un descenso de humedad y opacidad de los ilms. El inc emen o de
la solubilidad puede debe se a que la mezcla de LAE y nanoa cilla
p oduce un mayo hinchamien o que ompe las in e acciones
molecula es y aumen a el mo imien o de las cadenas de políme os,
pe mi iendo una mayo in e acción con las moléculas de agua (Dias e
al., 2014). Es o puede elaciona se con lo obse ado en la
mic oes uc u a po SEM, donde la película que iene al a
concen ación de nanoa cilla y LAE (Fig. F4a) es menos ugosa que la
que sólo iene nanoa cilla (Fig 6a).
En el diag ama de Pa e o no se obse a e ec os signi ica i os de
la in e acción en los o os pa áme os es udiados; sin emba go, en los
esul ados analizados median e ANOVA sí me ecen des aca se cie os
aspec os. Las mezclas de LAE y nanoa cilla mos a on esul ados
a iables en unción de la p opo ción de adición de es os compues os
en la mezcla. La mues a con los con enidos más ele ados de LAE y
nanoa cilla (F4) mos ó los mayo es alo es de ue za ensil y
esis encia a la o u a; sin emba go, o as combinaciones de LAE y
Cloisi a 30B (F2, F7 y F8) p esen a on alo es in e io es que la
adición de LAE (F3) y nanoa cilla (F6) en sus mayo es p opo ciones,
Discusión gene al
91
aunque sin e ec os signi ica i os (A ículo 3, abla 4). Po an o, se
equie e emplea can idades po encima de una concen ación mínima
de ambos compues os pa a consegui una in e acción posi i a.
En elación al colo , en el caso de la adición más ele ada de es os
compues os (mues a F4) p edominó el e ec o de la nanoa cilla
(aumen o signi ica i o de la luminosidad sin di e encias signi ica i as
en a* y b* espec o del con ol).
En esumen, los ilms que con enían las concen aciones más al as
de LAE (1 g/L) y/o nanoa cilla (10 g/L) mos a on mejo es
p opiedades mecánicas. La adición de nanoa cilla a es a concen ación
ambién aumen ó la opacidad de las películas, lo cual puede se
in e esan e pa a aplicaciones en las que se p ecisa p o ege al alimen o
de la acción de la luz. No obs an e, es necesa io ene en cuen a que
es os compues os in e acciona on en e sí, po lo que las p opiedades
se ie on a ec adas no solo po el hecho de combina los, sino ambién
po la concen ación añadida de cada uno de ellos. Es muy des acable
en las p opiedades mecánicas el e ec o del LAE en la ue za ensil y la
esis encia a la pe o ación, el cual p odujo un inc emen o de los
alo es de ambas p opiedades. Es posible que la inclusión del LAE
en e las moléculas de qui osano y su in e acción con ellas sea capaz
de modi ica a o ablemen e es as p opiedades; la na u aleza de
dichas in e acciones me ece se es udiada en in es igaciones u u as.
CONCLUSIONES
Conclusiones
95
5. CONCLUSIONES
1. Pa a que el a amien o con adiación ul a iole a p oduzca un
e ec o signi ica i o en las p opiedades de las películas de
concen ados de p o eínas de lac osue o (WPC) iene que se aplicado
en la solución p o eica a pH 7, no en los ilms p e o mados, y al
menos a una dosis de 12 J cm-2.
2. La adiación ul a iole a modi ica las p opiedades de los ilms de
di e en e mane a que el a amien o é mico. Los cambios que induce
en las p o eínas son menos in ensos y di e en es, siendo la -
lac oalbúmina más a ec ada p opo cionalmen e que la -
lac oglobulina.
3. Dicho a amien o a la dosis de 12 J cm-2 inc emen a la esis encia a
la acción y a la pe o ación y la de o mación a la punción, y
disminuye la solubilidad de los ilms; no obs an e sólo la esis encia a
la acción es simila a la de las películas donde se emplea a amien o
é mico. La modi icación en el colo es más in ensa con es a dosis de
adiación ul a iole a.
4. La aplicación conjun a de la adiación ul a iole a (dosis de 12 J
cm-2) con la alcalinización de las soluciones modi ica las p opiedades
de los ilms de WPC, obse ándose in e acciones en la mayo ía de los
pa áme os. El a amien o ul a iole a p oduce mayo es
modi icaciones en las soluciones a pH 9, dando luga a películas más
esis en es a la acción y a la pe o ación espec o a las no a adas.
5. El g ado de desna u alización y ag egación de las p o eínas
inducido po la alcalinización a pH 11 es an in enso que el
DAVINIA CANDIA BALSEIRO
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