Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/doi/10.1590/0104-1428.1558?lang=en
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Síntesis y propiedades de filmes basados en quitosano/lactosuero

Synthesis and film properties of chitosan and whey

Macea, Richar Blanquicet; Hoyos, Carlos Flórez De; Montes, Yina González; Fuentes, Edgardo Meza; Ruiz, Johana Inés Rodríguez

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Resumen

El quitosano es un polímero natural derivado de la desacetilación de la quitina con propiedades tales como biocompatibilidad, biodegradabilidad y formación de filmes, de gran aplicación en el campo de la industria, alimentación y medicina. Los filmes a base de quitosano y lactosuero fueron preparados teniendo en cuenta la concentración de la solución de quitosano (1; 1.5 y 2% v/v), la relación en volumen de lactosuero (4:20, 6:20 y 8:20 v/v) y el tiempo de secado de 4.5, 5.0 y 5.5 horas. Estas condiciones de preparación se optimizaron empleando la metodología de la superficie de respuesta. La quitina extraída previamente de los exoesqueletos de camarón fue tratada con una solución acuosa de NaOH al 50% en masa, hasta obtener quitosano con un grado de desacetilación de 80.72%. El quitosano obtenido fue disuelto en ácido acético para obtener las distintas soluciones que posteriormente fueron combinadas con lactosuero. Los filmes sintetizados fueron caracterizados por espectroscopia en la región del infrarrojo y se evaluaron los parámetros de espesor, densidad, solubilidad, transparencia, hinchamiento y degradación. La degradación de los filmes quitosano/lactosuero disminuye con el aumento de la concentración de quitosano. El porcentaje de hinchamiento de los filmes se ve afectado por las proporciones de lactosuero. La concentración de lactosuero incide en el aumento del espesor y la densidad de los filmes.

Palabras clave

quitosano, lactosuero, filme, solubilidad, degradación.

Abstract

Chitosan is a natural polymer derived from deacetylation of chitin, which exhibits properties such as biocompatibility, biodegradability and may form films, being applied in the food industry and medicine. Degradable chitosan films were prepared from chitosan extracted from shrimp shells and whey, using different concentrations of chitosan solution (1, 1.5, and 2% v/v), with (4:20, 6:20 and 8:20 v/v) whey proportions, for 4.5, 5.0 and 5.5 h at 60°C. Chitin extracted previously from shrimp shells was treated with a solution of 50% of NaOH to obtain chitosan with 80.72% deacetylation degree. This chitosan was dissolved in 1% (v/v) acetic acid, leading to the solutions that were then combined with whey. The films were characterized with infrared spectroscopy, and had thickness, density, solubility, transparency, swelling and degradability evaluated. The solubility and degradability of chitosan/whey films decreased with increasing chitosan concentration. The proportion of lactic serum affects the film swelling, and the thickness and density increased with whey relative concentration.

Keywords

chitosan, whey, films, solubility, degradation.

References

1. Miranda, S. P., Cárdenas, G., López, D., & Sagahon, A. V. L. (2003). Comportamento de películas de quitosán compuesto en un modelo de almacenamiento de aguacate. Journal of the Mexican Chemical Society, 47(4), 331-336.

2. Kirk, R., & Othmer, D. F. (1970). Enciclopedia de Tecnología Química (1st ed.). México: Hispano Americana.

3. Alvarado, J., Arancibia, M., & Almeida, A. (2005). Desarrollo y Caracterización de Películas de Quitosano. Revista de Ciencia y Tecnología, 4(2), 39-47.

4. Rotta, J., Ozório, R. A., Kehrwald, A. M., Barra, G. M. O., Amboni, R. D. M. C., & Barreto, P. L. M. (2009). Parameters of color, transparency, water solubility, wettability and surface free energy of chitosan/hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) films plasticized with sorbitol. Materials Science and Engineering, 29(2), 619-623. http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2008.10.032.

5. Aider, M., Halleux, D., & Melnikova, I. (2009). Skim acidic milk whey cryoconcentration and assessment of its functional properties: Impact of processing conditions. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 10(3), 334-341. http://dx.doi.org/10.1016/j.ifset.2009.01.005.

6. Dash, M., Chiellini, F., Fernandez, E. G., Piras, A. M., & Chiellini, E. (2011). Statistical approach to the spectroscopic determination of the deacetylation degree of chitins and chitosans. Carbohydrate Polymers, 86, 65-71.

7. Baxter, A., Dillon, M., Taylor, K. D. A., & Roberts, G. A. F. (1992). Improved method for i.r. determination of the degree of N-acetylation of chitosan. International Journal of Biological Macromolecules, 14(3), 166-169. http://dx.doi.org/10.1016/S0141-8130(05)80007-8. PMid:1390449

8. Gontard, N., Guilbert, S., & Cuq, J. (1992). Edible Wheat Gluten Films: Influence of the Main Process Variables on Film Properties using Response Surface Methodology. Journal of Food Science, 57(1), 190-195. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1992.tb05453.x.

9. Wu, J., Zhong, F., Li, Y., Shoemaker, C. F., & Xia, W. (2013). Preparation and characterization of pullulan–chitosan and pullulan–carboxymethyl chitosan blended films. Food Hydrocolloids, 30(1), 82-91. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.04.002.

10. Jia, D., Fang, Y., & Yao, K. (2009). Water vapor barrier and mechanical properties of konjac glucomannan–chitosan–soy protein isolate edible films. Food and Bioproducts Processing, 87(1), 7-10. http://dx.doi.org/10.1016/j.fbp.2008.06.002.

11. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. (2001). Norma Técnica Colombiana NTC No. 1027: Plásticos. Determinación de los efectos de productos químicos líquidos, incluyendo el agua en los materiales plásticos. Bogotá: ICONTEC.

12. Cocoletzi, H. H., Almanza, E. Á., Augustin, O. F., Nava, E. L. V., & Casselis, E. R. (2009). Obtención y caracterización de quitosano a partir de exoesqueletos de camarón. Superficies y Vacío, 22(3), 57-60.

13. Rodriguez, W., Gomez, C. A., Castro, J., Gonzalez, C. A., & Santos, E. M. (2010). Caracterización Fisicoquimica del Lactosero en el Valle de Tucilango. In XII Congreso Nacional de Ciencia y Tecnologia de Alimentos (pp. 327). Guanajuato: Universidad de Guanajuato.

14. Gerasimenko, D., Avdienko, I. D., Bannikova, G. E., Zueva, O. Y., & Varlamov, V. P. (2004). Antibacterial Effects of Water-Soluble Low-Molecular-Weight Chitosans on Different Microorganisms. Applied Biochemistry and Microbiology, 40(3), 253-257. http://dx.doi.org/10.1023/B:ABIM.0000025947.84650.b4.

15. Ferreira, C. O., Nunes, C. A., Delgadillo, I., & Lopes-da-Silva, J. A. (2009). Characterization of chitosan–whey protein films at acid pH. Food Research International, 42(7), 807-813. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2009.03.005.

16. Pawlak, A., & Mucha, M. (2003). Thermogravimetric and FTIR studies of chitosan blends. Thermochimica Acta, 396(1-2), 153-166. http://dx.doi.org/10.1016/S0040‑6031(02)00523-3.

17. Wang, J., Van Apeldoorn, A., & Groot, K. (2004). Electrolytic deposition of calcium phosphate/chitosan coating on titanium alloy: growth kinetics and influence of current density, acetic acid, and chitosan. Journal of Biomedical Materials Research. Part A, 76(3), 503-511.

18. Roblejo, J. (2009). Evaluación de la Aplicación de Coberturas de Quitosana en la Conservación de Tomates (Tesis de Pregrado). Universidad de la Habana, Instituto de Farmacia y Alimentos, La Habana.

19. Butler, B. L., Vergano, P. J., Testin, R. F., Bunn, J. M., & Wills, J. L. (1996). Mechanical and Barrier Properties of Edible Chitosan Films as affected by Composition and Storage. Journal of Food Science, 61(5), 953-956. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1996.tb10909.x.

20. Sothornvit, R., & Krochta, J. M. (2000). Water Vapor Permeability and Solubility of Films from Hydrolyzed Whey Protein. Journal of Food Science, 65(4), 700-703. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2000.tb16075.x.

21. Di Pierro, P., Chico, B., Villalonga, R., Mariniello, L., Damiao, A., Masi, P., & Porta, R. (2006). Chitosan−Whey Protein Edible Films Produced in the Absence or Presence of Transglutaminase: Analysis of Their Mechanical and Barrier Properties. Biomacromol., 7(3), 744-749. http://dx.doi.org/10.1021/bm050661u.

22. Vílchez, S. (2005). Nuevos Tratamientos de Lana con Enzimas (Tesis de Doctorado). Universidad de Barcelona, Barcelona.

23. Yao, K. D., Peng, T., Yin, Y. J., Xu, M. X., & Goosen, M. F. A. (1995). Microcapsules/Microspheres Related to Chitosan. Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews, 35(1), 155-180. http://dx.doi.org/10.1080/15321799508014592.

24. Muzzarelli, R. A. A., & Rochetti, R. (1985). Determination of the degree of acetylation of chitosans by first derivative ultraviolet spectrophotometry. Carbohydrate Polymers, 5(6), 461-472. http://dx.doi.org/10.1016/0144-8617(85)90005-0.

25. Rotta, J., Ozório, R. Á., Kehrwald, A. M., de Oliveira Barra, G. M., de Melo Castanho Amboni, R. D., & Barreto, P. L. M. (2009). Parameters of color, transparency, water solubility, wettability and surface free energy of chitosan/hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) films plasticized with sorbitol. Materials Science and Engineering, 29(2), 619-623. http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2008.10.032.

26. Sothornvit, R., Rhim, J.-W., & Hong, S.-I. (2009). Effect of nano-clay type on the physical and antimicrobial properties of whey protein isolate/clay composite films. Journal of Food Engineering, 91(3), 468-473. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.09.026.

27. Sashiwa, H., Saimoto, H., Shigemasa, Y., Ogawa, R., & Tokura, S. (1990). Lysozyme susceptibility of partially deacetylated chitin. International Journal of Biological Macromolecules, 12(5), 295-296. http://dx.doi.org/10.1016/0141-8130(90)90016-4. PMid:2085495
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