BLOGS
Ciencia para llevar Ciencia para llevar

CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Entradas etiquetadas como ‘biopolímeros’

Envases activos que cuidan los alimentos y el medioambiente

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Cuántas veces has abierto un paquete de cacahuetes y estaban rancios? ¿Cuántas veces te has encontrado el pan de molde enmohecido cuando ibas a prepararte un sándwich? Ambos productos tienen en común que se comercializan envasados en plástico, un material que permite el paso de sustancias de bajo peso molecular, como el oxígeno o el vapor de agua, responsables de acelerar procesos oxidativos (el enranciamiento de grasas en el caso de frutos secos) y de crecimiento de microorganismos alterantes (como los mohos en el pan).

Para no tener estas sorpresas desagradables cuando el hambre aprieta, la ciencia y tecnología de los alimentos aportan una solución: los envases activos. En lugar de los recipientes tradicionales que solo sirven de contenedor y de barrera ante agentes externos, “estos envases además ceden o absorben sustancias, modificando la composición de gases del interior y estableciendo así una atmósfera protectora que mantiene los alimentos en buen estado durante más tiempo”, explica la investigadora del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA) del CSIC Amparo López.

Ensalada empaquetada en un envase activo/Wikipedia

Ensalada empaquetada en un envase activo/Wikipedia

Una visita al supermercado es suficiente para encontrar este tipo de recipientes cada vez más utilizados en la industria alimentaria. Por ejemplo, la carne y algunas marcas de pasta fresca se venden en envases absorbentes de oxígeno para evitar que cambien de color y sabor. Si nos trasladamos a la sección de frutería, encontraremos envases capaces de ‘atrapar’ etileno, el gas que producen frutas y verduras en el proceso de maduración. Además, todos los vegetales no ‘respiran’ al mismo ritmo: algunos van rápido como el brócoli, y otros lentamente como las patatas. Por eso también estos embalajes tienen distintas concentraciones de las sustancias que regulan la presencia de etileno. Todo para que nos comamos los melocotones o judías verdes del interior en su punto.

Las gotitas que a veces encontramos pegadas a los envases de frutas y verduras se eliminan con materiales desecantes como gel de sílice o arcillas naturales, evitando así el crecimiento de mohos, levaduras y bacterias.

En algunos casos los reactivos o compuestos químicos implicados en la absorción de gases o agua se incluyen en una etiqueta situada en la superficie interna del paquete. En otros, se introducen dentro del envase en pequeñas bolsas fabricadas con materiales permeables. Otra posibilidad es incorporarlos formando parte del material de embalaje.

A pesar de sus ventajas, los envases activos siguen arrastrando los mismos inconvenientes que los convencionales, ya que están fabricados con polímeros sintéticos no biodegradables.  De ahí que se esté investigando con biopolímeros, polímeros derivados de recursos naturales renovables o biodegradables, como alternativa a los plásticos procedentes del petróleo.

En el IATA las investigadoras Lorena Castro y María José Fabra trabajan en el desarrollo de envases activos biodegradables con antimicrobianos naturales. Estos nuevos envases fabricados con biopolímeros incorporan aceites esenciales (romero, orégano, canela) o nanopartículas metálicas que se pueden utilizar en envases alimentarios, como las de plata y zinc. Ambos tipos de sustancias naturales tienen un efecto antimicrobiano, con lo cual se consigue conservar los alimentos respetando el medioambiente. Además, la estructura de los biopolímeros favorece que el compuesto activo antimicrobiano sea liberado de manera gradual dentro del envase. Así se mantiene una concentración adecuada en la superficie del alimento, donde generalmente comienzan a aparecer los microorganismos alterantes, y se alarga su vida útil.

“Trabajamos con alimentos que se consumen en fresco, como la fruta y la verdura cortada. El objetivo es evitar añadir conservantes para que permanezcan en buen estado, y que el propio envase cumpla esa función preservadora”, comentan las científicas del CSIC. Estos envases aún están en fase de ensayo. El siguiente paso es obtener la tecnología para hacer un desarrollo comercial.

Biopolímeros: los plásticos del futuro

imagen Amparo Lopez RubioPor Amparo López Rubio (CSIC)*

Los polímeros son compuestos químicos que se forman por la unión repetida de moléculas, esas partículas formadas por átomos de las que se compone la naturaleza. De un modo muy gráfico, podríamos imaginar un polímero como un plato de espaguetis. Cada espagueti sería una cadena individual del polímero formada por repeticiones de la unidad estructural mínima que se repite en los mismos, y que se llama monómero. Hay muchos tipos de polímeros, unos naturales como la seda o el caucho, y otros sintéticos, como el nailon. Ahora fijémonos en un tipo concreto: los plásticos, que son polímeros sintéticos con aditivos, o utilizando el símil anterior, los espaguetis con su salsa. Y del mismo modo que existen muchos tipos de salsas y muchos tipos de pastas, también contamos con una gran variedad de monómeros y aditivos que dotan a estos materiales de una extraordinaria versatilidad, lo que permite adaptarlos a diferentes aplicaciones, modulando sus propiedades en función del producto que queramos desarrollar. Esta gran versatilidad, unida a la posibilidad de modificarlos, o incluso combinarlos con otros materiales, ha convertido a los polímeros, y por extensión a los plásticos, en los materiales más utilizados en la actualidad en sectores tan dispares como la alimentación, la industria textil o la aeronáutica.

Sin embargo, los plásticos cuentan con dos grandes inconvenientes. El primer problema es que provienen del petróleo, un recurso no renovable, limitado y cuyas reservas se encuentran en manos de unos pocos que controlan la economía mundial. Las subidas en los precios del petróleo tienen como consecuencia plásticos más caros y, por tanto, un mayor coste para nuestros bolsillos.

El segundo gran problema está en los residuos que generan, ya que una pequeña parte de los plásticos se recicla, pero la mayoría se lleva a vertederos donde pueden tardar 400 años en descomponerse. Además, muchos de esos plásticos van a parar a los océanos, donde existen grandes acumulaciones en toda la superficie oceánica, como se demostró en la Expedición Malaspina. Esto tiene graves consecuencias, ya que estos residuos tóxicos acaban pasando a la cadena alimenticia al ser ingeridos por los peces.

Mapa-Malaspina-plasticos

Mapa de la concentración de residuos plásticos elaborado a partir de la Expedición Malaspina, que demostró que existen cinco grandes acumulaciones de residuos plásticos en el océano abierto coincidentes con los cinco grandes giros de circulación de agua superficial oceánica.

Para contrarrestar estos inconvenientes, en los últimos años se ha puesto un especial énfasis en el desarrollo de lo que se conoce como biopolímeros o bioplásticos, que son polímeros derivados de recursos naturales renovables o bien polímeros biodegradables, para sustituir, al menos de forma parcial o en determinadas aplicaciones, a los tradicionales plásticos sintéticos.

Los biopolímeros suelen agruparse en tres grandes grupos según su fuente de obtención:

  • Biopolímeros directamente extraídos de biomasa, como el almidón de las patatas, el maíz o el trigo; la celulosa; alginatos o carragenatos procedentes de algas; o el quitosano que se extrae de la cáscara de crustáceos. También se han conseguido biopolímeros a partir de proteínas de fuente animal como la gelatina y de origen vegetal (proteína de soja o gluten). Algunos de estos biopolímeros pueden procesarse utilizando tecnologías convencionales de procesado plástico. Un ejemplo es el almidón para bolsas de plástico biodegradable.
  • Los microorganismos también pueden ser de utilidad en esta búsqueda de alternativas. La celulosa bacteriana, un polímero obtenido por fermentación con microorganismos, o los polihidroxialcanoatos (PHAs), biopolímeros que algunos microorganismos acumulan como reserva de carbono y energía cuando hay limitaciones nutricionales en el medio donde viven, tienen aplicaciones como envases de larga y corta duración, implantes utilizados en medicina y productos de higiene.
  • Biopolímeros obtenidos a partir de monómeros derivados de biomasa. Es el caso del ácido poliláctico (PLA), obtenido generalmente a partir de almidón de maíz, y otros biopoliésteres. Se utilizan para diversas aplicaciones de envasado y en agricultura para fabricar mulch films o mantillos con los que cubrir los cultivos y preservarlos de los efectos del clima.

En general los biopolímeros tienen propiedades térmicas, mecánicas y de barrera a gases, aromas o vapor de agua inferiores a los polímeros sintéticos, lo cual limita o impide su uso para determinadas aplicaciones. Pero estos impedimentos pueden ser salvados y, de hecho, se está trabajando con nanotecnologías para desarrollar materiales que superen estas deficiencias.

Amparo López Rubio es investigadora del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (CSIC).