nueva página del texto (beta)
Español (pdf)
Artículo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar artículo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
Permalink
Introducción
En los últimos años, la industria alimentaria ha sufrido cambios en términos de sostenibilidad y efectividad en el envasado de alimentos. Los envases plásticos en los alimentos son la principal causa de contaminación en el ambiente y representan el 50% de contaminación a nivel global (Ncube et al., 2021). Una alternativa innovadora para hacer frente a este problema es el uso de envases y películas comestibles (PCs) biodegradables. Las PCs se basan de polímeros naturales renovables, los cuales proporcionan una capa protectora a los productos vegetales o cárnicos frescos, lo que aumenta la vida útil al retrasar el deterioro del producto; ya que actúan como barrera contra la humedad y el oxígeno. Además, representan una alternativa para sustituir a los envases plásticos; sin embargo, la efectividad de estas películas depende en gran parte de las propiedades mecánicas y de barrera que posean.
Los biopolímeros que se emplean en las PCs son polisacáridos, lípidos y proteínas; los cuales forman una matriz transparente, delgada y comestible (Salama y Aziz, 2020). Estos biopolímeros son solubilizados, vertidos en un recipiente y secados para formar una película delgada; la cual posteriormente, puede dar forma de bolsa para contener un alimento. Esta película evita la pérdida de peso de un vegetal durante el almacenamiento y además pueden contener compuestos activos (antimicrobianos y antioxidantes) para extender la conservación del alimento (Abdel y Salama, 2021a). Entre los polisacáridos, el alginato obtenido a partir de las algas pardas marinas, forman PCs y recubrimientos comestibles (RCs) fácilmente, debido a sus propiedades coloidales únicas, biodegradabilidad y bioadhesividad (Pereira et al., 2011). Existen investigaciones de la aplicación del alginato en PCs y RCs de alimentos. Tapia et al. (2007) reportaron que películas de alginato poseen una mayor resistencia para disolverse en agua, por lo éstas tienen potencial de recubrir frutas recién cortadas con alta humedad. Las películas de alginato son insípidas, resistentes al aceite e inodoras (Theagarajan et al., 2019); sin embargo, estas PCs carecen de propiedades mecánicas, de barrera, antioxidantes entre otras (Abdel et al., 2018). Estas propiedades son necesarias para la proteger y conservar el alimento. No obstante, la adición de otros componentes permite mejorar sus propiedades al ser aplicados en alimentos. La incorporación de aceite esencial de ajo (Allium sativum) y sábila Aloe vera L. en películas de alginato de sodio mejoraron las propiedades térmicas y mecánicas, se redujo la permeabilidad al vapor de agua; al ser aplicado como recubrimiento en tomates se logró incrementar la vida útil (Abdel et al., 2018).
Por otra parte, la miel de melipona proveniente de la península de Yucatán, México es producida por la abeja Melipona beecheii, y es preferida por la población a comparación de la miel de Apis mellifera (Castillo et al., 2016). Esta miel cuenta con propiedades bioactivas, curativas, fisicoquímicas y antibacterianas; las cuales se deben a la composición típica de sus azúcares simples (glucosa y fructosa), aminoácidos, lípidos, proteínas y lactobacilos (Zarei et al., 2019). En la literatura, no se halla reportado el uso de la miel melipona como agente plastificante en PCs basadas en alginato.
Por lo anterior, en este trabajo se han realizado distintas mezclas del alginato con un agente activo, como la miel, para producir PCs; contemplando que la miel de melipona pueda actuar como plastificante, agente antioxidante y antimicrobiano. El objetivo de este trabajo es desarrollar y caracterizar las propiedades fisicoquímicas y bioactivas de películas basadas en alginato y diferentes concentraciones miel melipona; las cuales, puedan emplearse eventualmente en la conservación de alimentos.
Materiales y metodos
Se utilizó alginato de sodio (A) de medio peso molecular y aditivo grado alimenticio de la marca Deiman S.A. de C.V. (Ciudad de México) con alta tasa de solubilidad. La miel de melipona producida por la abeja Melipona beecheii, la cual fue colectada de un apiario rural en la población de Maní, Yucatán, México (20.385444114994154 N, - 89.39841799586078 O) en el mes de marzo del 2021. Las formulaciones se elaboraron a partir de diferentes concentraciones de miel melipona (M) manteniendo constante la concentración de A, como se presentan en la Tabla 1. Las PCs se realizaron mediante la técnica de solución-vaciado en placa (casting). El A al 2 % p/v se solubilizó en agua destilada durante 4 h de agitación a 60 ºC. Posteriormente, a la solución de A se adicionó la solución de M a las diferentes concentraciones, la mezcla se mantuvo en agitación durante 1 h a la misma temperatura. La solución filmogénica se vació en cajas Petri y se secaron a 60 °C durante 24 h en una estufa de convección marca Binder modelo ED115 (Tuttlingen, Alemania). Las películas formadas se retiraron de los moldes manualmente y se almacenaron en un desecador y a la obscuridad, esto es para evitar la ganancia o pérdida de humedad y que la luz natural afecte los compuestos activos presentes en la película.
Caracterización de las películas
Espesor y densidad aparente
El espesor de las películas se midió en seis puntos aleatorios, a temperatura ambiente con un micrómetro digital marca Mitutoyo modelo H2780 (Aurora, IL) con una precisión de ± 0.001 mm. Se reportó el valor promedio del espesor ± la desviación estándar en mm. En una balanza analítica, se determinó el peso de cada película con medidas de aproximadamente 4.0 cm2 y se calculó el volumen para hallar la densidad aparente (g/cm3).
Humedad
El contenido de humedad de las películas fue determinado por gravimetría, se pesaron muestras cuadradas de 4.0 cm2 de las películas en una balanza analítica modelo Adventure, marca Ohaus Corp. (Parsippany, NJ). Posteriormente, éstas fueron colocadas en una estufa de convección a 80 °C por 24 h, para después ser enfriadas en un desecador y registrar su peso de nuevo. El porcentaje de humedad se calcula por diferencia de peso mediante la siguiente Ecuación 1.
Donde W 0 es el peso inicial y W f es el peso seco de las películas después del secado.
Velocidad de transmisión de vapor de agua (VTVA)
Los ensayos de VTVA fueron realizados mediante el método ASTM E96/E96M, con modificaciones realizadas por Chan et al. (2021). Un recipiente conteniendo 30 mL de agua destilada, en cuya tapa se colocó la muestra de PC. El espacio de cabeza entre la muestra y el agua genera la humedad relativa (vapor de agua saturada), el recipiente cerrado se almacenó a 27 °C en un desecador y se tomó el peso del recipiente cada 2 h hasta completar 12 h de registro. La VTVA se calculó de acuerdo con la siguiente Ecuación 2.
Donde b es la pendiente de la recta (g/h) del gráfico diferencia de peso vs tiempo y A es el área de transferencia de la película (m2).
Propiedades ópticas
Opacidad
Los valores de transmisión de luz de las películas se obtuvieron mediante los resultados de la medición de la transmitancia de las longitudes de onda seleccionadas entre 200 y 800 nm, empleando un espectrofotómetro UV-Vis modelo Cary 50 de la marca Varian, Inc. (Walnut Creek, CA). Las películas se recortaron en rectángulos de 40 x 10 mm y se colocaron en la celda del espectrofotómetro, utilizando la celda libre de cualquier sustancia como blanco de calibración. La opacidad se determinó por la medida de la absorbancia a 600 nm con espectrofotómetro UV-Vis y calculada por la Ecuación 3.
Donde O es el % de opacidad, 𝐴??𝑠600 es el valor de absorbancia a 600 nm, 𝛿 es el espesor de la película (mm).
Color
El color de los recubrimientos se determinó empleando un colorímetro X-rite, modelo SP62, marca X-Rite, Inc. (Grandville, MI), calibrado con un mosaico estándar (Y = 94.05333, x = 1.1366667, y = - 4.36) y una referencia del rango de opacidad (5.32 %). Evaluando las muestras experimentadas con los parámetros de color empleando la escala del CIELab, siendo éstos la luminosidad (L*), el valor de a* (rojo-verde) y b* (amarrillo-azul); calculando la cromaticidad (C*) y el ángulo Hue (°Hue). Las mediciones se realizaron en 8 puntos de cada una de las muestras. La diferencia total de color (ΔE), se determinó tomando como referencia estándar la película control (solamente alginato, A). Los parámetros ΔE, °Hue y C* fueron calculados a partir de las Ecuaciones 4, 5 y 6:
Donde L* es el valor de luminosidad, a* valores rojo-verde, b* valores amarillo-azul y L 0 , a 0 , b 0 son valores de la película control.
Propiedades mecánicas
La evaluación de las propiedades mecánicas se realizó de acuerdo al método ASTM D882. Las muestras fueron cortadas en rectángulos de 60 x 10 mm. Para las pruebas mecánicas a tensión se utilizó una máquina universal de pruebas mecánicas marca Instron modelo 4442 (Canton, MA). Se midió el espesor de la película empleando un micrómetro digital marca Mitutoyo modelo H2780 (Aurora, IL) con una precisión de ± 0.001 mm, en la parte central del rectángulo para calcular su área transversal. A los extremos, se le colocaron cinta adhesiva para evitar el desgarre la película entre mordazas. El ensayo a tensión se utilizó una celda de carga de 50 kg y la separación entre mordazas fue de 30 mm con una velocidad de estiramiento de 5 mm/min. La resistencia a la tensión, el porcentaje de elongación a la ruptura y el módulo de elasticidad se determinaron a partir de los datos de fuerza y desplazamiento registrados durante el ensayo de cada una las muestras. Se realizaron 5 mediciones por cada muestra. Los parámetros mecánicos registrados fueron la resistencia a la tensión (RT), porcentaje de elongación a la ruptura (% Er) y módulo de elasticidad (ME) se utilizaron las siguientes Ecuaciones 7, 8 y 9.
Donde: F max es la fuerza máxima a la ruptura (N), At es el área transversal de la muestra (mm2), L f es la longitud final (mm), L i es la longitud inicial (mm), f es la fuerza en (N) correspondiente al esfuerzo y ϵ = es la deformación correspondiente al esfuerzo.
Análisis morfológico
La morfología de la superficie de los recubrimientos fue caracterizada usando un microscopio electrónico de barrido (SEM) modelo Phillips XL 30 ESEM (Hillsboro, OR). Previo al análisis, las películas se montaron en un porta muestras cilíndrico de 10 mm de diámetro con cinta adhesiva conductora de carbono de doble cara. Posteriormente, las muestras se recubrieron con una capa fina de Au-Pd usando un recubridor de plasma marca Quorum modelo QI5OR-(Sussex, UK) antes de su análisis. La morfología de la superficie se observó en muestras de 5 x 5 mm, la magnificación de 200x fue utilizada para observar la superficie de las PCs.
Análisis estructural
Los espectros de infrarrojo de las PCs se obtuvieron de un espectrómetro de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR)de la marca Thermo Scientific™ modelo Nicolet™ iS50™ utilizando la técnica ATR (Attenuated Total Reflection). Los espectros se registraron en el intervalo de 4000 a 600 cm-1 a una resolución de 4 cm-1, una velocidad de exploración de 0.675 cm-1/s y después de 100 barridos.
Propiedades bioactivas
Contenido fenoles totales
Mediante la técnica de Folin-Ciocalteu se determinó el contenido de fenoles totales, propiedad basada en la reacción de los o-fenoles en presencia de agentes oxidantes (Cruzado et al., 2013). Un g de cada recubrimiento se colocó en tubos de ensayo y se le añadieron 9 mL de agua destilada, después 2 h se le agregó nuevamente 4 mL de agua destilada. Posteriormente, las muestras se introdujeron en un sonicador modelo UP200st de la marca Hielscher USA, Inc. (Wanaque, NJ) a 31 ºC durante 30 min. Las muestras se leyeron a una longitud de onda de 765 nm, para la obtención de los resultados se realizó una curva de calibración en un rango de concentración de 0 a 0.5 mg/mL, usando ácido gálico como estándar. El resultado es expresado como mg equivalentes de ácido gálico en 100 g de muestra (mg EAG/100 g de muestra).
Capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante de las PCs formuladas se realizó mediante el método del ABTS (2,2’-azino-bis (3-etilbenzotiazolina)-6 sulfonato de amonio) descrito por Re et al. (1999). Los resultados se expresaron como % de inhibición de radicales libres mediante la Ecuación 10.
Donde ABTS 0 es la absorbancia a 734 nm y ABTS f es la absorbancia a 734 nm después de 7 min.
Análisis estadístico
Los resultados de los análisis físicos, mecánicos, ópticos, de barrera y bioactivas se realizaron por triplicado y se sometieron al análisis de varianza de una vía (ANOVA), mediante la comparación de medias por la prueba de Tukey-Kramer empleando un nivel de significancia (α) del 5 %. se utilizó el paquete estadístico STATGRAPHIC Centurión (The Plains, VA). Los resultados se presentan como el valor promedio ± la desviación estándar.
Resultados y discusion
Espesor y densidad
El espesor es un parámetro para considerar ya que de éste dependerá que se forme adecuadamente la PC o el RC sobre el alimento. Los espesores de las películas formuladas presentaron diferencias significativas entre las concentraciones (p ≤ 0.05), el rango de espesor fue de 0.03 a 0.07 mm (Tabla 2). Las PCs que contienen miel presentaron un incremento en el espesor, siendo las formulaciones AM1.2 y AM1.6 las que obtuvieron un valor mayor de espesor. Esto se atribuye a la existencia de una relación entre el grosor y la cantidad de solutos incorporados en la película. El espesor de una película es un factor importante en el intercambio de agua y gases con el ambiente, a mayor grosor menor será la tasa de difusión (García et al., 2019). Chen et al. (2018) reportaron una relación directa entre espesor y sólidos en recubrimientos a base de quitosanozeína producidos por plasma frío. Joshi et al. (2014) mencionan que la variación de espesores de las películas puede ser muy amplio, ya que depende tanto de las condiciones del procesamiento como de la composición.
Table 2 Thickness, density, moisture content, and opacity values of the formulated EFs*.
| Muestra | Espesor (mm) | Densidad (g/cm3) | Humedad (%) | Opacidad (mm-1) |
|---|---|---|---|---|
| A | 0.03±0a | 0.14±0.03a | 40.98±7.85a | 1.53±0.03a |
| AM.2 | 0.02±0b | 0.28±0.07b | 19.18±6.64b | 1.73±0.03b |
| AM.4 | 0.03±0.01ca | 0.34±0.03c | 13.27±4.41c | 1.37±0.02c |
| AM.8 | 0.04±0d | 0.31±0.08d | 13.56±3.03cd | 1.47±0.02acd |
| AM1.2 | 0.07±0.02e | 0.21±0.09e | 13.07±2.01cde | 1.02±0e |
| AM1.6 | 0.07±0fe | 0.29±0.06f | 14.58±2.27df | 1.11±0ef |
* Valor promedio ± desviación estándar. Literales diferentes en la misma columna indican diferencia significativa (p < 0.05).
En cuanto a la densidad de las PCs, los resultados presentaron diferencias significativas (p<0.05), encontrándose la misma relación que en el espesor, siendo la PC de A la que presentó una menor densidad, a diferencia de las PCs de AM.4 y AM.8, las cuales presentaron valores de densidad mayores en función del contenido de sólidos presentes en la miel. Dhanapal et al. (2012) comentaron que, para asegurar la estabilidad de las películas, se requiere tener una apropiada densidad con el fin de que se mantenga la integridad estructural al recubrir el alimento.
Humedad
El contenido de humedad de las PCs disminuyó al añadirse la miel a la matriz de alginato, esto se refleja en las interacciones entre el alginato y la miel. La disminución del contenido de humedad de las PCs se debe a que la miel en el alginato promueve una disminución de la disponibilidad de grupos hidroxilo (-OH) y C-H, limitando las interacciones (alginato-agua) a través de enlaces de hidrógeno (Ore et al., 2020). Rodríguez et al. (2014) reportaron este comportamiento en películas basadas de quitosano y alcohol polivinílico (PVA), indicaron la formación de enlaces de hidrógeno entre el plastificante y las moléculas de agua, las cuales disminuyen la capacidad de retener agua por la película.
Tasa de transmisión al vapor de agua
La transmisión al vapor de agua (TVA) es de los parámetros de mayor importancia en la caracterización de las PCs, tiene como objetivo optimizar el ambiente de los productos alimenticios e incrementar la vida útil. En cuanto a la tasa de TVA de las películas formuladas, en la Figura 1 se observa que los valores significativamente mayores (p < 0.05) corresponden a las formulaciones AM1.2 y AM1.6; mientras que las películas A y AM.2 presentaron los valores menores de TVA. Estos resultados presentan una relación directa con el espesor y el contenido de miel. Al incrementar el espesor de la PC, hay un aumento en la resistencia para la transferencia de masa de la presión parcial del vapor de agua de equilibrio en la superficie inferior de la PC; es decir aumenta la propiedad de barrera del vapor de agua de la película. Algunos autores han reportado un efecto contrario en el cambio del espesor y atribuyen que el incremento de la TVA se debe a los cambios en la estructura de la película debido al hinchamiento producido por el vapor de agua (Ramos et al., 2018). Por otra parte, la miel es altamente hidrofílica y presenta determinada compatibilidad con el alginato, debido a que aumenta la capacidad de absorción de molécula polares como el agua, incrementando la permeabilidad al vapor de agua. Además, este componente actúa como plastificante, disminuye las fuerzas intermoleculares en las cadenas del alginato, dando una mayor movilidad y el espacio molecular entre las cadenas, aumentando su permeabilidad al agua.
Opacidad
La opacidad es una propiedad de calidad de gran importancia, particularmente cuando se emplea una película o un recubrimiento sobre un alimento, debido a que éstas actúan como un catalizador para evitar la oxidación y degradación de sus diversos compuestos nutricionales. La adición de diferentes componentes en las PC o RC tienden a absorber luz ultravioleta y visible, y actúan como una barrera a estas zonas del espectro electromagnético (Solano et al., 2018). La opacidad de las PCs analizadas presentaron diferencias significativas (p < 0.05) como se muestran en la Tabla 2; sin embargo, la película AM.2 mostró el mayor % de opacidad a comparación de las demás. Lo cual podría atribuirse a que presentó una mayor interacción con la región de UV-Vis de esta formulación en particular. Por otro lado, se observa que al incrementar el contenido de miel se observa una disminución en el valor de opacidad, esto podría indicar que la región de la absorbancia de 600 nm (color amarillo-naranja) no interacciona en las PCs con mayor contenido de miel (AM1.2 y AM1.6). Rojas & Tim (2016) mencionan que el aumento de la opacidad puede ser efecto de una biodegradación térmica, debido a la reducción del factor de luminosidad, lo cual indica que la muestra, al ser expuesta a una ligera degradación térmica reduce su luminosidad y aumenta su opacidad.
Color
Uno de los parámetros importantes para determinar cambios en las PCs, es el color (Nouraddini et al., 2018). En la escala CIELab (L*, a* y b*), parámetros cuantitativos del color de un material que visualmente no se puede diferenciar; es por ello, que es ampliamente utilizada para determinar el color de una película o material (Bodor et al., 2021). El efecto de las distintas concentraciones de miel en las PCs se presenta en la Tabla 3. Mediante los parámetros de color, se determinó la diferencia de color (ΔE), el ángulo (°Hue) y la cromaticidad (C*); las cuales presentaron variación en sus valores en función de las diferentes concentraciones de miel.
Table 3 Optical properties of formulated EFs*.
| Muestra | L* | ΔE* | °Hue | C* |
|---|---|---|---|---|
| A | 59.55 ± 3.93 a | -48.18 ± 4.77 a | 4.54 ± 0.29 a | |
| AM.2 | 55.49 ± 3.01 b | 3.53 ± 0.82 a | -44.25 ± 3.25 b | 5.04 ± 0.43 b |
| AM.4 | 59.67 ± 0.41 ca | 4.56 ± 0.32 b | -51.3 ± 14.24 ac | 4.23 ± 0.21 c |
| AM.8 | 61.07 ± 0.80 acd | 5.85 ± 0.76 c | -75.37 ± 6.67 d | 4.97 ± 0.79 abd |
| AM1.2 | 51.93 ± 1.22 e | 5.96 ± 0.84 cd | -81.09 ± 2.63 de | 8.41 ± 0.52 e |
| AM1.6 | 54.50 ± 1.61 ef | 7.53 ± 0.58 e | -88.68 ± 1.33 f | 10.8 ± 0.57 f |
* Valor promedio ± desviación estándar. Letras diferentes en la columna indican diferencia significativa (p < 0.05).
En la Tabla 3 se presentan los valores de L* de las muestras. Se puede observar una tendencia a disminuir el valor de L* al incrementar el contenido de miel en las PCs. Sin embargo, las películas AM.4 y AM.8 muestran lo contrario, aunque estos valores no presentan diferencia significativa con la película de A (control) (p > 0.05). García et al. (2019) mencionan que los valores promedio de la luminosidad en distintas PCs presentan una tendencia similar al aumentar su grosor, disminuyendo su luminosidad.
En cuanto a la diferencia de color (ΔE) cuyos valores se muestran en la Tabla 3, la PC de A fue la que se empleó con los parámetros de color iniciales (L 0 *, a 0 *, b 0 *). La PC que presentó la mayor diferencia de color fue la AM1.6 (p < 0.05), debido a su mayor concentración de miel. En tanto la que presentó menor diferencia de color fue la AM.2 (p < 0.05), indicando que el aumento de color va a estar influenciado directamente por el incremento en la concentración de miel en una matriz de alginato. Abdel y Salama (2021b) reportaron resultados similares utilizando alginato con la adición de sábila Aloe vera y aceite de ajo, obteniendo películas amarillentas y oscuras registrando un aumento de los valores del parámetro b* y la disminución de L*; no obstante, la transparencia de la película no se vio afectada significativamente. Es importante señalar, de que el color que presentan las PCs influirá en la conservación de las características organolépticas visuales del producto y en la aceptación del consumidor.
El °Hue representa el matiz o el grado de la tonalidad de un color, como se describen los colores (rojo-verde, azul-amarillo) en la esfera de color de CIELab (Fairchild, 2005). Los resultados del °Hue de las PCs que se presentan en la Tabla 3, presentaron diferencias significativas (p < 0.05) entre las formulaciones. La PC A presentó un mayor valor del °Hue, en contraste, la PC con mayor concentración de miel (AM1.6) presentó menor valor, siendo un valor negativo, debido a que uno de los parámetros a* o b* lo son. Sin embargo, se pudo observar que mayor concentración de miel, las PCs mantienen la tonalidad amarilla. Este mismo efecto, se refleja observando el valor de cromaticidad (C*), el cual representa el grado de saturación específica. La adición de una mayor concentración de miel conduce al incremento del grado de saturación de las PCs, la cual es significativamente diferente en las formulaciones AM1.2 y AM1.6 (p < 0.05), notándose en estas una ligera tonalidad oscura.
Pruebas mecánicas
En la Tabla 4, se presentan los resultados de los parámetros mecánicos a tensión de las PCs formuladas. Los resultados señalan que la presencia de la miel en las PCs presenta un efecto plastificante, como lo revelan los parámetros mecánicos a tensión (esfuerzo máximo, elongación a la ruptura y módulo elástico). La PC de A presentó el mayor valor promedio de esfuerzo máximo, la adición de miel a las diferentes concentraciones ocasionó una disminución gradual en los valores de este parámetro, como se observa en las formulaciones AM1.2 y AM1.6, las cuales fueron significativamente inferiores (p < 0.05). La adición de hasta un 1.6 % de miel (AM1.6) en las PCs formuladas exhibieron características de plastificación en la matriz de alginato. Rocha et al. (2021) reportaron resultados similares, en un sistema basado en óxido de grafeno reducido, agar y miel melipona, reportando una resistencia a la tensión de 18.10 MPa, elongación a la ruptura de 21.49 % y módulo elástico de 368.13 MPa; estos autores concluyeron que la miel de melipona muestra un comportamiento plastificante en películas de agar y oxido de grafeno reducido. Con respecto a la elongación a la ruptura de las PCs formuladas, la PC A (sin miel) presentó un valor menor en comparación con la PC AM1.6, la cual fue significativamente mayor (p < 0.05) con respecto a las PCs formuladas. Lo anterior, nos indica que la miel le imparte a la película la característica de agente plastificante, capaz de inter penetrar a través de las cadenas del biopolímero, disminuyendo las fuerzas intermoleculares y aumentando la flexibilidad de éstas (Rodríguez et al., 2014). En el módulo elástico (ME), parámetro relacionado con la rigidez del material a bajas deformaciones, se observa que las películas presentan una tendencia decreciente conforme la concentración de miel se incrementa, presentando diferencias significativas (p < 0.05). Una tendencia similar ha sido reportada por Cazón et al. (2020) para películas de celulosa combinadas con glicerol y alcohol polivinílico con valores de ME de 227.8 MPa. La rigidez de las PCs formuladas presentó una disminución gradual conforme la concentración de miel se incrementa. Por lo anterior, los resultados manifestaron un efecto plastificante sobre las películas de alginato a partir del 0.2 %, aunque es más significativo con 1.6 % de miel debido a que se mejora la movilidad en las cadenas del polímero, disminuyendo su esfuerzo máximo y módulo elástico, así como el aumento a la elongación a la ruptura.
Table 4 Mechanical properties of formulated EFs*.
| Muestra | Esfuerzo máximo (MPa) | Elongación a la ruptura (%) | Módulo elástico (MPa) |
|---|---|---|---|
| A | 96.63±10.82 a | 5.94±0.6 a | 3173.3±187.34 a |
| AM.2 | 51.49±19.76 b | 3.95±0.29 b | 2167.63±315.48 b |
| AM.4 | 85.27±9.65 c | 3.56±0.31 ca | 3174±686.45 ca |
| AM.8 | 73.79±7.19 d | 2.05±0.59 d | 5075±819 d |
| AM1.2 | 35.67±6.27 e | 2±0.55 ed | 2036.63±148.9 e |
| AM1.6 | 18.36±1 f | 9±2 f | 283.88±40 f |
* Valor promedio ± desviación estándar. Letras diferentes en la misma columna indican diferencia significativa (p < 0.05).
Análisis morfológico
La morfología de la superficie de las películas realizada mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) se presentan en la Figura 2. Las micrografías a 200X correspondientes a las PCs A y AM.2; se observan en ambas imágenes una superficie porosa, rugosa con ligeras ondulaciones. A comparación de las micrografías de las PCs AM.4, AM.8 y AM1.2; en estas se observa una reducción en la porosidad debido a que contienen una mayor concentración de miel, y presentaron una mejor dispersión de este componente en la matriz de alginato. Lo anterior favorece que la superficie de las películas se observe una mejor homogeneidad a nivel de microdominios, ya que no se observaron evidencias de separación de fases, así como mayor cohesión de los componentes, redundando en las interacciones entre el alginato y la miel. Acevedo et al. (2018) evaluó las propiedades de las películas de alginato de sodio adicionadas con aceite esencial de tomillo, observando que estos aceites en función de su concentración lograban desaparecer las rugosidades del recubrimiento conservando una superficie más lisa, resultado similar se observa en la PCs AM1.6, la cual; presentó una superficie más lisa, de textura suave y elástica.
Espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier
Los espectros de IR permitieron identificar los cambios en los grupos funcionales de las películas formuladas. Los espectros de las PCs formuladas se presentan en la Figura 3. Los grupos funcionales principales del alginato correspondientes a la película A presentaron las bandas características de grupos hidroxilos (-OH) a 3300 cm-1, a 2930 cm-1 de enlaces carbono hidrógeno (C-H) y grupos carboxílicos (-COO) a 1600 cm-1. Así como las señales características de vibraciones del estiramiento de C-C-H, O-C-H y C-O-C entre 1300 a 1000 cm-1, asociados a la piranosa como ha reportado Ore et al. (2020). Sin embargo, en las películas AM1.2 y AM1.6 se observa un aumento de la intensidad de la señal a 3300 cm-1 correspondiente al grupo funcional hidroxilo (-OH) (Sun et al., 2021), debido a la alta concentración de -OH en la glucosa y fructosa presente en la miel (Svečnjak et al., 2017). Así mismo, se puede visualizar un aumento de las intensidades de la señal de absorción de las bandas predominantes del alginato 1600 y 1410 cm-1 atribuido a vibraciones simétrica y asimétrica del grupo carboxilo (-COO) (Sun et al., 2017; 2019). lo que conlleva a que la adición de miel hasta un 1.6 % no afecta la química estructural de las películas basadas en alginato de sodio.
Propiedades bioactivas
El contenido de fenoles totales (FT) de los recubrimientos formulados se presenta en la Tabla 5. La película de alginato (A) presentó el menor valor de contenido de FT, siendo este valor muy similar al reportado por Santos et al. (2021) para el alginato. Las películas formuladas mostraron un aumento significativo (p < 0.05) en el contenido de FT, siendo las formulaciones AM1.2 y AM1.6 las que presentaron valores significativamente mayores (p < 0.05); esto se debe a la retención de compuestos fenólicos relacionados con el aumento de la concentración de miel presentes en las películas (Yousuf y Srivastava, 2019). Así mismo, se ha reportado la presencia de polifenoles en la miel indicando la capacidad de atrapar radicales libres causantes del estrés oxidativo, reduciendo la probabilidad de padecer enfermedades crónicas (Hossen et al., 2017). Por lo anterior, varios compuestos presentes en las PCs formuladas podrían desempeñar un papel muy importante para el tratamiento de diversas enfermedades.
Tabla 5 Valores del contenido de fenoles totales (FT) y actividad antioxidante (ABTS) de las PCs formuladas*.
Table 5 Total phenol content (TP) and antioxidant activity (ABTS) values of the formulated EFs*.
| Muestra | FT (mg EAG/100 g) | ABTS (% inhibición) |
| A | 55.06 ± 0.94 a | 7.02 ± 0.21 a |
| AM.2 | 106.34 ± 2.35 b | 9.21 ± 0.28 b |
| AM.4 | 117.16 ± 1.88 c | 10.07 ± 0.42 bc |
| AM.8 | 146.33 ± 2.82 d | 13.75 ± 0.28 d |
| AM1.2 | 151.98 ± 0.94 e | 14.96 ± 0.21 de |
| AM1.6 | 165.62 ± 3.29 f | 16.31 ± 0.28 f |
* Valor promedio ± desviación estándar. Letras diferentes en la misma columna indican diferencia significativa (p < 0.05).
Las PCs formuladas presentaron una relación directa entre el contenido de FT y la capacidad antioxidante de compuestos captadores de radicales libres (Tabla 5). Las PCs con menor concentración de miel A y AM.2 son las que presentaron menor capacidad de inhibición del radical libre ABTS, valores similares fueron reportados por Benslima et al. (2021). Se ha reportado que la miel tiene la capacidad de actuar como antioxidante inhibiendo la formación de radicales libres (Rodríguez et al., 2007). Es por ello, que las PCs con mayor contenido de miel presentaron mayor inhibición del radical libre ABTS, actuando como secuestradores de radicales libres y donadores de hidrógenos (Gheldof et al., 2002), los cuales crean un sistema antioxidante único en la miel mejorando el sistema de defensa en un alimento evitando su deterioro aumentando su tiempo de vida útil.
Conclusiones
El uso de la técnica de solución-vaciado en placa permitió la elaboración de PCs basadas en alginato y diferentes concentraciones de miel melipona. Las PCs fabricadas fueron homogéneas y uniformes en color, con una ligera tonalidad amarilla. La caracterización de las PCs formuladas presentaron diferencias en sus propiedades tanto el espesor, densidad, humedad, ópticas, estructurales, de barrera, morfológicas, contenido de polifenoles y actividad antioxidante, en función del contenido de miel presente. Sin embargo, el estudio de la evaluación de las propiedades mecánicas se observó que la miel presentó características de agente plastificante; lo cual, significó una mejora en la flexibilidad de la PC, para ser empleada como envase en alimentos. Por otro lado, las películas elaboradas que contienen miel melipona han presentado propiedades bioactivas, de aquí que la miel melipona sea considerada como agente funcional plastificante, representan una alternativa en el desarrollo de recubrimientos alimenticios bioactivos que permitan conservar la calidad de los alimentos.
