Incorporación de ácidos fenólicos en films activos de poli-vinil alcohol obtenidos por termoprocesado

Abstract

[ES] Los ácidos fenólicos presentan propiedades antioxidantes y antimicrobianas, que les confieren carácter bioactivo y potencian su inclusión en materiales de envase alimentario. Su incorporación en matrices de biopolímeros biodegradables, como el poli-vinil alcohol (PVA), permite además obtener materiales con menor impacto ambiental. En este estudio se desarrollaron películas a base de PVA (Mw 13,000-23,000; 87-89 % hidrolizado), utilizando glicerol como plastificante (10 % respecto al polímero), con la incorporación de ácido cinámico y ácido ferúlico en dos proporciones (1 y 2 % respecto al polímero). Las películas se elaboraron en dos etapas. En la primera se obtuvieron los pellets por mezclado en fundido y en la segunda, los pellets triturados y acondicionados se sometieron a termo-compresión para la obtención de las películas. Las películas acondicionadas (25¿ºC; 53 % de HR por una semana) se caracterizaron en su solubilidad en agua, propiedades microestructurales, mecánicas, térmicas, de barrera al vapor de agua y al oxígeno. La incorporación de los ácidos fenólicos aumentó la solubilidad en agua de las películas y mejoraron su capacidad de barrera al oxígeno, sin afectar a la temperatura de degradación del material. Por su parte, el ácido ferúlico, aumentó la permeabilidad al vapor de agua y afectó a las propiedades mecánicas del material, aumentando su extensibilidad (%E) y reduciendo su resistencia a la rotura (TS) y módulo de elasticidad (EM). Estos efectos sobre las propiedades mecánicas se observaron de forma más atenuada para el ácido cinámico cuando se encontraba al 2 %, sin que la permeabilidad al vapor de agua de las películas se viera afectada.

[EN] Phenolic acids have antioxidant and antimicrobial properties, which give them bioactive character and promote their inclusion in food packaging materials. Its incorporation in biodegradable biopolymer matrices, such as polyvinyl alcohol (PVA), also allows materials with less environmental impact to be obtained. In this study, films based on PVA (Mw 13,000-23,000; 87-89 % hydrolysed) were developed, using glycerol as a plasticizer (10 % with respect to the polymer), with the incorporation of cinnamic acid and ferulic acid in two proportions (1 and 2 % with respect to the polymer). The films were made in two stages: first, the pellets were obtained by melt blending and second, the crushed and conditioned pellets were subjected to thermo-compressing to obtain the films. The conditioned films (25 ºC; 53 % RH per one week) were characterized in terms of water solubility, microstructural, mechanical, thermal and water vapour and oxygen barrier properties. The incorporation of phenolic acids increased the water solubility of the films and improved their oxygen barrier capacity, without affecting the material degradation temperature. On the other hand, ferulic acid, increased water vapour permeability and affected the mechanical properties of the material, reducing its resistance to break (TS) and elastic modulus (EM) and increasing its extensibility (% E). These effects on the mechanical properties were more attenuated when using 2% cinnamic acid, while the water vapour permeability of the films was not affected.

[CA] Els àcids fenòlics presenten propietats antioxidants i antimicrobianes, que els confereixen caràcter bioactiu i potencien la seua inclusió en materials d'envàs alimentari. La seua incorporació en matrius de biopolímers biodegradables, com el poli-vinil alcohol (PVA), permet a més, obtindre materials amb menor impacte ambiental. En aquest estudi es van desenvolupar pel·lícules a base de PVA (Mw 13,000-23,000; 87-89 % hidrolitzat), utilitzant glicerol com a plastificant (10 % respecte al polímer), amb la incorporació d'àcid cinàmic i àcid ferúlic en dues proporcions (1 i 2 % respecte al polímer). Les pel·lícules 2 es van elaborar en dues etapes. En la primera es van obtindre els pèl·lets per barrejat en fos i en la segona, els pèl·lets triturats i condicionats es van sotmetre a termo-compressió per a l'obtenció de les pel·lícules. Les pel·lícules condicionades (25 ºC; 53 % de HR per una setmana) es van caracteritzar en la seua solubilitat en aigua, propietats microestructurals, mecàniques, tèrmiques, de barrera al vapor d'aigua i a l'oxigen. La incorporació dels àcids fenòlics va augmentar la solubilitat en aigua de les pel·lícules i va potenciar la seua barrera a l'oxigen, sense afectar la temperatura de degradació del material. D’altra banda, l'àcid ferúlic, va augmentar la permeabilitat al vapor d'aigua i va afectar a les propietats mecàniques del material, reduint la seua resistència a la fractura (TS) i mòdul d'elasticitat (EM) i augmentant la seua extensibilitat (%E). Aquests efectes sobre les propietats mecàniques es van observar de forma més atenuada per a l'àcid cinàmic quan es trobava al 2 %, alhora que no va influir la permeabilitat al vapor d'aigua de les pel·lícules.