Fibras comestibles y biodegradables a base de proteínas lácteas y celulosa
Envasado sostenible de alimentos, apósitos, cosméticos, filtración, etc., son ámbitos en los que se está trabajando de forma prometedora
La proteína de la leche y la celulosa derivadas de plantas pueden ser la próxima gran novedad en sostenibilidad, gracias a un avance pionero realizado por investigadores de Penn State. El equipo combinó la proteína láctea caseína con hidroxipropilmetilcelulosa, un compuesto también conocido como hipromelosa y derivado de material vegetal, para crear nanofibras mil veces más finas que un cabello humano. A continuación, manipularon esas fibras hasta convertirlas en esteras prometedoras para diversos productos, como envases biodegradables -e incluso comestibles- para alimentos.
"En un estudio de prueba de concepto, demostramos el éxito de la fabricación de esteras electrospun ricas en caseína", explica Federico Harte, codirector del equipo y catedrático de Ciencia de los Alimentos de la Facultad de Ciencias Agrarias. "Las nanofibras electrospun basadas en proteínas son muy codiciadas por su uso potencial en ingeniería de tejidos, aplicaciones biomédicas como vendajes de heridas y funciones emergentes en envases comestibles, ofreciendo soluciones sostenibles de conservación y seguridad de los alimentos."
En el estudio, ya disponible en línea y cuya publicación está prevista en el número de septiembre de la revista Journal of Colloid and Interface Science, los investigadores informaron de que la combinación de caseína enriquecida con hipromelosa era electrospinnable hasta una proporción de celulosa por caseína de uno a cuatro. Sin embargo, las fibras con menos perlas, que son secciones engrosadas e irregulares, y mayor superficie -lo que las hace más deseables para su inclusión en esteras- se hilaron a partir de una solución con una proporción de celulosa por caseína de 1 a 12.
Y, en un descubrimiento novedoso, a una humedad relativa del 100%, las esteras de fibra reaccionaron químicamente a la humedad con facilidad, transformándose en películas transparentes con potencial para envolver alimentos, sugirieron los investigadores.
"La caseína tiene una larga historia como material para usos alimentarios y no alimentarios", afirma Gregory Ziegler, codirector del equipo y catedrático de Ciencia de los Alimentos, quien explica que esta proteína puede mejorar las texturas y los valores nutricionales de los alimentos, además de utilizarse en la producción de pegamentos, pinturas, revestimientos de papel, cosméticos y productos farmacéuticos. "Esta investigación aumenta su utilidad dándole una nueva forma: las nanofibras".
Este estudio es el último de una serie de investigaciones publicadas sobre el electrospinning de caseína, señaló Harte. Anteriormente, este grupo de investigación evaluó el electrospinning de caseína sola y caseína combinada con carragenano, un aditivo alimentario derivado de algas rojas y utilizado principalmente como espesante, estabilizador y emulsionante en diversos productos alimentarios. Sin embargo, las esteras producidas en esos estudios contenían nanofibras débiles y quebradizas.
En este estudio, los investigadores probaron la idea de complementar la caseína con hipromelosa, que, según su hipótesis, podría aportar fuerza y flexibilidad a la proteína. Y acertaron.
"La idea era crear esteras a base de caseína, algo que no se había hecho antes", explica Harte. "Nuestros primeros esfuerzos utilizando sólo caseína mostraron claramente que necesitábamos mejorar las propiedades mecánicas de las esteras, y finalmente decidimos añadir hipromelosa porque pensamos que una interacción entre la caseína y la celulosa optimizaría las propiedades mecánicas en estas esteras".
Harte añadió que la investigación futura explorará nuevas aplicaciones para las nanofibras de caseína comestible, como el envasado y la filtración de alimentos.
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