Valorización de la cáscara de banano (Musa paradisiaca) como materia prima para la producción de biopolímeros

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María Alexandra Soto Velásquez
Jimena Carolina Taco Rivera
Ronald Ricardo Jiménez Delgado

Resumo

El uso de materiales plásticos y sus efectos negativos en la sociedad ha incrementado los estudios acerca de biomateriales como material sustituto. Durante la presente investigación se desarrolló una biopelícula obtenida a partir de cáscara de plátano (PBCP) y posteriormente se evaluaron varias propiedades. Mediante centrifugado se extrajo pulverizado de plátano variando el número de revoluciones por minuto (rpm) 900, 1500 y 3000. Para la formación de la PBCP se utilizó glicerol en concentraciones de 30% y 50%, adicionalmente se controlaron las temperaturas de calentamiento en 70, 80, y 90 ◦C. Los resultados  mostraron que debido a la baja cantidad proteica del pulverizado de plátano los tratamientos no muestran desnaturalización térmica, y los tratamientos sometidos a 3000 rpm y 90 ◦C muestran mayores valores de viscosidad (57570 Pa·s). Por el contrario, en el análisis de cinética de absorción de humedad se determinó que las variables de temperatura y de rpm no influyen en los resultados obtenidos; no obstante, mientras mayor es el porcentaje de glicerol en la película, mayor es la tasa de absorción de humedad pasando de (3,1×10−10 a 3,7×10−10) cm2/s y de (3,9×10−10 a 4,9×10−10) cm2/s, respectivamente. En la permeabilidad de vapor de agua se evidencia una diferencia significativa en los niveles de glicerol. Los valores de PVA de las PBCP en las diferentes condiciones oscilaron entre (2,8 a 5,0) g·mm/(kPa·h·m2). Por lo expuesto anteriormente se determina que es posible realizar PBCP y para mejorar los resultados de viscosidad se recomienda usar un emulsionante para evitar la reaglomeración de las moléculas.

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Referências

Altemimi, A.B. (2018) ‘Extraction and optimization of potato starch and its application as a stabilizer in yogurt manufacturing’, Foods, 7(2), p. 2. Disponible en: https://doi.org/10.3390/foods7020014

Anhwange, B.A., Ugye, T.J. y Nyiaatagher, T.D. (2009) ‘Chemical composition of Musa sapientum (banana) peels’, Electronic Journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, 8(6), pp. 437–442. Disponible en: https://n9.cl/kpc56

Avena-Bustillos, R.J., Olsen, C.W., Olson, D.A., Chiou, B., Yee, E., Bechtel, P.J. y McHugh, T.H. (2006) ‘Water vapor permeability of mammalian and fish gelatin films’, Journal of Food Science, 71(4), pp. E202–E207. Disponible en: https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2006.00016.x

Caicedo, C., Díaz-Cruz, C.A., Jiménez-Regalado, E.J. y Aguirre-Loredo, R.Y. (2022) ‘Effect of plasticizer content on mechanical and water vapor permeability of maize starch/PVOH/chitosan composite films’, Materials, 15(4), p. 1274. Disponible en: https://doi.org/10.3390/ma15041274

Cho, S.Y. y Rhee, C. (2004) ‘Mechanical properties and water vapor permeability of edible films made from fractionated soy proteins with ultrafiltration’, Lebensmittel-Wissenschaft und -Technologie (Food Science and Technology). Disponible en: https://n9.cl/lpztv0

Coma, V., Sebti, I., Pardon, P., Pichavant, F.H. y Deschamps, A. (2003) ‘Film properties from crosslinking of cellulosic derivatives with a polyfunctional carboxylic acid’, Carbohydrate Polymers, 51(3), pp. 265–271. Disponible en: https://doi.org/10.1016/S0144-8617(02)00191-1

Dangaran, K.L., Cooke, P. y Tomasula, P.M. (2006) ‘Effect of protein particle size reduction on the physical properties of CO2-precipitated casein films’, Journal of Food Science. Disponible en: http://hdl.handle.net/10113/1840

Dao, D.N., Le, P.H., Do, D.X., Dang, T.M.Q., Nguyen, S.K. y Nguyen, V. (2022) ‘Pectin and cellulose extracted from coffee pulps and their potential in formulating biopolymer films’, Biomass Conversion and Biorefinery. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s13399-022-02339-x

Eixenberger, D., Carballo-Arce, A.-F., Vega-Baudrit, J.-R., Trimino-Vazquez, H., Villegas-Peñaranda, L.R., Stöbener, A., … Liese, A. (2022) ‘Tropical agroindustrial biowaste revalorization through integrative biorefineries—review part II: Pineapple, sugarcane and banana by-products in Costa Rica’, Biomass Conversion and Biorefinery. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s13399-022-02721-9

Garcia, G. (2019) Obtención de un biopolímero a partir de harina de plátano de desecho (Musa x paradisiaca). Disponible en: https://n9.cl/gkcpd

García, M.A., Rodríguez, M., Castro, C. y de la Paz, N. (2020) ‘Water vapor permeability of chitosan/zeolite composite films as affected by biopolymer and zeolite microparticle concentrations’, Journal of Packaging Technology and Research, 4(2), pp. 157–169. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s41783-020-00092-y

Hendrix, K.M., Morra, M.J., Lee, H.-B. y Min, S.C. (2012) ‘Defatted mustard seed meal-based biopolymer film development’, Food Hydrocolloids, 26(1), pp. 118–125. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2011.04.013

Hoof, B.V., Monroy, N. y Saer, A. (2018) Producción más limpia: Paradigma de gestión ambiental (Primera edición). Universidad de los Andes. ISBN 9786077073598.

Iguardia, C. (2013) Síntesis y caracterización de bioplástico a partir de almidón de banano verd | IICA - catálogo bioeconomía. Disponible en: https://n9.cl/84drei

Juárez Chunga, A.S. (2022) Efecto del recubrimiento de almidón de maíz nativo (Zea mays L.) y de la temperatura de secado sobre características fisicoquímicas y sensoriales de snack de tiras de pimiento morrón rojo (Capsicum annuum L.). Universidad Privada Antenor Orrego (UPAO). Disponible en: https://n9.cl/4yy9pg

Kang, H.J., Won, M.Y., Lee, S.J. y Min, S.C. (2015) ‘Plasticization and moisture sensitivity of potato peel-based biopolymer films’, Food Science and Biotechnology, 24(5), pp. 1703–1710. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s10068-015-0221-x

Kim, D. y Min, S.C. (2012) ‘Trout skin gelatin-based edible film development’, Journal of Food Science, 77(9), pp. E240–E246. Disponible en: https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2012.02880.x

Lucero-Murillo, J., Manzano-Torres, J., Loaiza-Maldonado, I. y Orellana-García, Y. (2026) ‘In vitro propagation of banana (Musa spp.) by somatic embryogenesis’, La Granja: Revista de Ciencias de la Vida, 43(1), pp. 127–143. Disponible en: https://doi.org/10.17163/lgr.n43.2026.09https://doi.org/10.17163/lgr.n43.2026.07

McHugh, T.H. y Krochta, J.M. (1994) ‘Sorbitol vs glycerol-plasticized whey protein edible films: Integrated oxygen permeability and tensile property evaluation’, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 42(4), pp. 841–845. Disponible en: https://doi.org/10.1021/jf00040a001

Mejía Osorio, D.C. (2020) Estudio del manejo de residuos plásticos en Colombia. Disponible en: https://n9.cl/d69tg8

Mikus, M. y Galus, S. (2022) ‘Biopolymers from agriculture waste and by-products’, en Biopolymers: Recent updates, challenges and opportunities, pp. 111–128. Springer International Publishing. Disponible en: https://doi.org/10.1007/978-3-030-98392-5_6

Minelli, M., Baschetti, M.G., Doghieri, F., Ankerfors, M., Lindström, T., Siró, I. y Plackett, D. (2010) ‘Investigation of mass transport properties of microfibrillated cellulose (MFC) films’, Journal of Membrane Science, 358(1–2), pp. 67–75. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.04.030

Muscat, D., Adhikari, R., Tobin, M.J., McKnight, S., Wakeling, L. y Adhikari, B. (2014) ‘Effect of spatial distribution of wax and PEG-isocyanate on the morphology and hydrophobicity of starch films’, Carbohydrate Polymers, 111, pp. 333–347. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.04.072

NTE INEN 612 (2006) Harina de trigo. requisitos. Disponible en: https://n9.cl/o3mir

Ospina, S. (2015) ‘Biopolímeros y su aplicación en medio ambiente’, Revista Colombiana de Biotecnología, 17(2), p. 2. Disponible en: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v17n2.54295

Pacheco, M.A.M., Montealegre, V.J.G., Romero, H.R.C. y Campoverde, J.M.Q. (2021) ‘Análisis de la participación del banano en las exportaciones agropecuarias del Ecuador periodo 2015–2019’, Revista Metropolitana de Ciencias Aplicadas, 4(2), p. 2. Disponible en: https://n9.cl/yaaidr

Pak, E.S., Ghaghelestani, S.N. y Najafi, M.A. (2020) ‘Preparation and characterization of a new edible film based on Persian gum with glycerol plasticizer’, Journal of Food Science and Technology, 57(9), pp. 3284–3294. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s13197-020-04361-1

Pérez-Gago, M.B. (2012) ‘Protein-based films and coatings’. Disponible en: https://doi.org/10.3390/polym13050769

Ramos, T.P., Guevara-Llerena, D.J., Sarduy-Pereira, L.B. y Diéguez-Santana, K. (2020) ‘Producción más limpia y ecoeficiencia en el procesado del cacao: Un caso de estudio en Ecuador’, Investigación & Desarrollo, 20(1), pp. 135–146. Disponible en: https://doi.org/10.23881/idupbo.020.1-10i

Sablani, S.S., Dasse, F., Bastarrachea, L., Dhawan, S., Hendrix, K.M. y Min, S.C. (2009) ‘Apple peel-based edible film development using a high-pressure homogenization’, Journal of Food Science, 74(7), pp. E372–E381. Disponible en: https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2009.01273.x

Sanchez, C., Pouliot, M., Renard, D. y Paquin, P. (1999) ‘Uniaxial compression of thermal gels based on microfluidized blends of WPI and heat-denatured WPI’, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47(3), pp. 1162–1167. Disponible en: https://doi.org/10.1021/jf980577o

Sothornvit, R. y Krochta, J.M. (2005) ‘23—Plasticizers in edible films and coatings’, en Innovations in food packaging, pp. 403–433. Academic Press. Disponible en: https://doi.org/10.1016/B978-012311632-1/50055-3

Taghavi Kevij, H., Salami, M., Mohammadian, M., Khodadadi, M. y Emam-Djomeh, Z. (2021) ‘Mechanical, physical, and bio-functional properties of biopolymer films based on gelatin as affected by enriching with orange peel powder’, Polymer Bulletin, 78(8), pp. 4387–4402. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s00289-020-03319-9

Talja, R.A., Helen, H., Roos, Y.H. y Jouppila, K. (2008) ‘Effect of type and content of binary polyol mixtures on physical and mechanical properties of starch-based edible films’, Carbohydrate Polymers. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.05.037

Talja, R.A., Peura, M., Serimaa, R. y Jouppila, K. (2008) ‘Effect of amylose content on physical and mechanical properties of potato-starch-based edible films’, Biomacromolecules, 9(2), pp. 658–663. Disponible en: https://doi.org/10.1021/bm700654h

Tatirat, O. y Charoenrein, S. (2011) ‘Physicochemical properties of konjac glucomannan extracted from konjac flour by a simple centrifugation process’, LWT - Food Science and Technology, 44(10), pp. 2059–2063. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2011.07.019

Tuárez, M.A., Laz, M.L., Córdova, R.A. y Conforme, J.V. (2022) ‘Migración química desde envases fabricados con polipropileno hacia alimentos grasos’, Revista ESPAMCIENCIA, 13(1), p. 1. Disponible en: https://doi.org/10.51260/revista_espamciencia.v13i1.286

Valero-Valdivieso, M.F., Ortegón, Y. y Uscategui, Y. (2013) ‘Biopolímeros: Avances y perspectivas’, DYNA, 80(181), pp. 171–180.

Vargas, M., Pastor, C., Chiralt, A., McClements, D.J. y González-Martínez, C. (2008) ‘Recent advances in edible coatings for fresh and minimally processed fruits’, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 48(6), pp. 496–511. Disponible en: https://doi.org/10.1080/10408390701537344