Caracterización de films biodegradables a base de almidón obtenido del residuo de horchata de chufa

Abstract

[ES] La acumulación de plásticos en el entorno natural sigue siendo hoy en día un serio desafío medioambiental y, en este sentido, es de especial importancia el desarrollo de materiales biodegradables para el envasado de alimentos. Por otra parte, y conforme a los fundamentos de la economía circular, ha aumentado el interés por revalorizar los subproductos de la industria agroalimentaria para crear nuevos materiales sostenibles. En este sentido, se ha utilizado el residuo de la elaboración de horchata de chufa para obtener almidón con el que se formularon películas mediante las técnicas de casting y de termoprocesado. Los films obtenidos se caracterizaron a distintos tiempos de almacenamiento (1 y 5 semanas a 25 ºC y 53 % de humedad relativa), en términos de su humedad de equilibrio, solubilidad, capacidad de hinchamiento, espesor, propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y capacidad de barrera a diferentes gases y se compararon con películas formuladas con almidón de maíz termoprocesadas con el fin de valorar sus propiedades como futuro material de envasado. Las películas de almidón de chufa (AC) fueron más rígidas y menos extensibles que las de almidón de maíz, siendo las obtenidas por termoprocesado las que presentaron una mayor estabilidad mecánica tras 5 semanas de almacenamiento, lo que indica un menor progreso de los mecanismos de retrogradación. La capacidad de barrera al oxígeno y la absorción de luz a bajas longitudes de onda (400-500 nm) de los films a base de AC fue mayor que los de almidón de maíz. Asimismo, la estabilidad térmica de todas las películas fue similar. Por otro lado, las películas de AC obtenidas por casting presentaron valores más bajos del módulo de elasticidad y resistencia a la fractura y mayor permeabilidad al oxígeno que los films obtenidos por termoprocesado. Los films obtenidos por casting presentaron un comportamiento más plástico a las 5 semanas, lo que sugiere una posible acción enzimática. Los resultados obtenidos reflejan la potencial revalorización del almidón obtenido a partir del subproducto de la elaboración de la horchata de chufa para la obtención de películas termoprocesadas biodegradables destinadas al envasado de alimentos, dando valor al residuo.

[EN] The accumulation of plastics in the natural environment remains a serious environmental challenge today, making the development of biodegradable materials for food packaging particularly important. Furthermore, in accordance with the principles of the circular economy, there has been an increasing interest in revalorizing by-products from the agro-food industry to create new sustainable materials. In this context, the residue from the production of tiger nut horchata was used to extract starch, which was then utilized to formulate films through casting and thermoprocessing techniques. These films were characterized at different storage times (1 and 5 weeks at 25 °C and 53 % relative humidity) in terms of their equilibrium moisture content, solubility, swelling capacity, thickness, mechanical properties, optical properties, thermal properties, and gas barrier capacity, and were compared with films made from thermoprocessed corn starch to evaluate their potential as future packaging materials. The films derived from tiger nut starch (TNS) exhibited greater rigidity and lower extensibility compared to those made from corn starch, with the thermoprocessed films demonstrating higher mechanical stability after 5 weeks of storage, indicating a reduced progression of retrogradation mechanisms. The oxygen barrier capacity and light absorption at low wavelengths (400-500 nm) of the TNS-based films were superior to those of the corn starch films. Additionally, the thermal stability of all films was found to be similar. Conversely, the TNS films obtained through casting showed lower elastic modulus and fracture resistance values, as well as higher oxygen permeability compared to the thermoprocessed films. The casting films also exhibited more plastic behavior after 5 weeks, suggesting possible enzymatic activity. These results reveal the potential of starch extracted from the by-product of tiger nut horchata production to produce biodegradable thermoprocessed films for food packaging applications, adding value to this waste from the agro-food industry.