Desarrollan un material bioplástico inteligente para fabricar envases que alargan la vida útil de los alimentos

PLASTURGIA SOSTENIBLE, 04-02-22 | Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) y la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Harvard (EE.UU.) han desarrollado un material bioplástico con el que pueden fabricarse envases “inteligentes” para alimentos. El material, completamente biodegradable, tiene la capacidad de evitar la aparición de microorganismos peligrosos para la salud humana y podría extender la vida útil de productos como la fruta fresca hasta dos o tres días.

 

El bioplástico con el que se ha fabricado este envase inteligente se ha obtenido a partir de una proteína del maíz llamada zeína, almidón y otros biopolímeros de origen natural, a los cuales se les incorporó un conjunto de compuestos antimicrobianos naturales. Estos ingredientes antimicrobianos incluyen aceite de tomillo, una hierba muy común, o ácido cítrico, que se encuentra habitualmente en muchas frutas. En los experimentos realizados en el laboratorio, se demostró que cuando se expone al bioplástico a un aumento de la humedad, a enzimas de sustancias nocivas o a bacterias; las fibras del biopolímero liberan los compuestos antimicrobianos, matando bacterias peligrosas comunes que contaminan los alimentos, como E. Coli, Listeria, y varias tipologías de hongos.

 

El envase se diseñó específicamente para que se liberen las pequeñas cantidades necesarias de estos compuestos antimicrobianos solo en respuesta a la presencia de humedad adicional o bacterias. De esta manera, se asegura que el envase pueda soportar diferentes exposiciones y durar varios meses. Como los compuestos combaten cualquier bacteria que crezca tanto en la superficie del envase como en el producto que contiene, este bioplástico tiene el potencial de ser utilizado para una gran variedad de aplicaciones en el sector de la alimentación, incluidos los alimentos listos para el consumo, la carne cruda, las frutas o las verduras.

 

En un experimento que los científicos explican en este vídeo, se envolvieron algunas fresas (fruta especialmente susceptible a desarrollar hongos) en el bioplástico y otras se mantuvieron en los envases de plástico tradicional. Las que estaban envueltas en el nuevo bioplástico se mantuvieron frescas durante siete días frente a los cuatro días que tardaron las otras en desarrollar moho.

 

“Este invento constituye una mejor opción de envasado en la industria alimentaria”, asegura la directora del Centro de Bioingeniería Antimicrobiana de la NTU, Mary Chan. “Ha demostrado cualidades antimicrobianas superiores en la lucha contra una miríada de bacterias y hongos relacionados con los alimentos que podrían ser dañinos para humanos. El envase se puede aplicar a diversos productos como pescado, carne, vegetales y frutas. La liberación inteligente de antimicrobianos solo cuando hay bacterias y/o altas condiciones de humedad, aporta protección cuando es necesario, minimizando así el uso de químicos y preservando la composición natural de los alimentos envasados”.

 

Philip Demokritou, profesor adjunto de Salud Ambiental y director del Centro de Nanotoxicología en Harvard ha codirigido la investigación. “La seguridad alimentaria y el desperdicio se han convertido en un gran desafío social de nuestro tiempo. Tiene un impacto enorme en la economía y en la salud pública. Una de las formas más eficientes de mejorar la inocuidad de los alimentos y reducir su deterioro y desperdicio es desarrollar materiales de envasado de alimentos eficientes, biodegradables y no tóxicos. En este estudio, utilizamos compuestos derivados de la naturaleza. Biopolímeros y solventes no tóxicos y antimicrobianos inspirados en entorno natural. El sistema es además escalable para sintetizar materiales antimicrobianos inteligentes que puedan ser utilizados no solo para mejorar la seguridad y calidad de los alimentos, sino también para eliminar el daño al medio ambiente y la salud, reduciendo el uso de plásticos no biodegradables a nivel mundial y promoviendo esquemas agroalimentarios sostenibles”, ha detallado el profesor.

 

Peter Barber, director ejecutivo de COMCROP, una compañía pionera en el establecimiento de sistemas de cultivo en azoteas de edificios, ha explicado que “este material para el envasado de alimentos es una solución sostenible para empresas como nosotros que quieren reducir el uso de plástico tradicional y adoptar alternativas más ecológicas. A medida que COMCROP busca impulsar las capacidades de producción de alimentos de Singapur, el volumen de envases que necesitamos aumenta también. Utilizar un material como este nos ayudaría a duplicar la producción. Las propiedades antimicrobianas del envase, que podrían potencialmente extender la vida útil de nuestras verduras, harían que pudiera servirnos como material de embalaje. Es toda una promesa para la industria, y esperamos aprender más sobre el material para posiblemente incorporarlo algún día”.

 

La industria del packaging es una de las mayores consumidoras de plásticos sintéticos derivados de combustibles fósiles. El plástico de los envases para alimentos representa además la mayor parte de los residuos que contaminan el medio ambiente. Este nuevo material inteligente podría servir como alternativa para reducir la cantidad de residuos plásticos, ya que es completamente biodegradable. Su ingrediente principal, la zeína, se produce a partir de harina de gluten de maíz, que es un subproducto de desecho del uso de este cereal. También se utilizan almidón y aceites para producir etanol. El material se obtiene a través de un proceso denominado electrorrotación, un método utilizado en la industria para producir fibras mediante la utilización de una fuerza eléctrica que consigue atraer cadenas de polímeros. Se aplica esta técnica a la zeína, a compuestos antimicrobianos con celulosa,  y a ácido acético, que se encuentra comúnmente en el vinagre.

 

El equipo de investigadores ampliará su tecnología en colaboración con un socio industrial. Esperan comercializar el material en los próximos años y están trabajando en el desarrollo y obtención de nuevos envases inteligentes basados en biopolímeros para mejorar la calidad del envasado y la seguridad alimentaria.