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Patent Searching and Data


Title:
BIODEGRADABLE, ANTIOXIDANT AND ANTIMICROBIAL POLYMER COMPOSITION FROM MYRTLE LEAVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/173557
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a biodegradable polymer composition with antioxidant and antimicrobial properties, useful for actively preserving foods, pharmaceuticals or products in general for human or animal consumption. The present composition comprises a biodegradable polymer matrix, wherein the polymer is selected from the group consisting of poly(lactic acid) or PLA, polyhydroxybutyrate or PHB, polyhydroxybutyrate-co-valerate or PHBV, and polycaprolactone or PCL, and further comprises myrtle leaves as the source of active antioxidant or antimicrobial compounds, including polyphenols, and at least one vegetable or organic oil selected from the group consisting of olive oil, sunflower oil, avocado oil, soybean oil, soy lecithin or a mixture thereof, as the plasticiser. The present composition exhibits satisfactory antioxidant and antimicrobial activity. The present invention also relates to the method for preparing the above composition.

Inventors:
LOPEZ DE DISCASTILLO BERGAMO, Ana Carolina (AV. Libertador Bernardo O'Higgins 3363, Santiago, CL)
GALOTTO, Maria Jose (Av. Libertador Bernardo O'Higgins 3363, Santiago, CL)
GUARDA, Abel (Av. Libertador Bernardo O'Higgins 3363, Santiago, CL)
BRUNA, Julio (Av. Libertador Bernardo O'Higgins 3363, Santiago, CL)
Application Number:
CL2017/050018
Publication Date:
October 12, 2017
Filing Date:
April 06, 2017
Export Citation:
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Assignee:
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE (AV. LIBERTADOR BERNARDO O'HIGGINS 3363, ESTACION CENTRAL, SANTIAGO, CL)
International Classes:
A23B4/10; A23B4/24; A23L3/34; B29D7/01; B65D81/28
Foreign References:
US20070003774A12007-01-04
JP2012218388A2012-11-12
JP2015086334A2015-05-07
Other References:
BIFANI, V. ET AL.: "Effects of murta (Ugni molinae extract on gas and water vapor permeability of carboxy methyl cellulose based edible films", LWT--FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 40, no. 8, 2007, pages 1473 - 1481, XP022083203
QUILAQUEO, M. ET AL.: "Carboxymethyl cellulose montmorillonite nanocomposite films activated with leaves extract", CARBOHYDRATE POLYMERS, vol. 87, 2012, pages 1495 - 1502, XP028112445
SILVA-WEISS, A. ET AL.: "Structural properties of films and rheology of film-forming solutions based on chitosan and chitosan-starch blend enriched with murta leaf extract", FOOD HYDROCOLLOIDS, vol. 31, no. 2, 2013, pages 458 - 466, XP055429426
LOPEZ DE DICASTILLO, C. ET AL.: "Cross-linked methyl cellulose films with murta fruit extract for antioxidant and antimicrobial active food packaging", FOOD HYDROCOLLOIDS, vol. 60, 2016, pages 335 - 344, XP029564980, [retrieved on 20160300]
IHL, M. ET AL., PRELIMINARY STUDY ON EDIBLE FILM WITH A NATURAL PLANT EXTRACT TO IMPROVE QUALITY OF FRESH FRUITS FOR SUPPLY CHAINS ACTA HORTIC, vol. 712, 2006, pages 617 - 622
RAMIREZ, C. ET AL.: "Study of contact angle, wettability and water vapor permeability in carboxy methylcellulose (CMC) based film with murta leaves (Ugni molinae Turc z) extract", JOURNAL OF FOOD ENGINEERING, vol. 109, 2012, pages 424 - 429, XP055083517
GOMEZ, M.C. ET AL.: "Edible films made from tuna-fish gelatin with antioxidant extracts of two different murta ecotypes leaves (Ugni molinae Turc z)", FOOD HYDROCOLLOIDS, vol. 21, 2007, pages 1133 - 1143, XP022023394
HAUSER, C. ET AL.: "Development of an Active Packaging Film Basedon a Methylcellulose Coating Containing Murta (Ugni molinae Turc z) Leaf Extract", FOOD BIOPROCESS TECHNOL, vol. 9, 2016, pages 298 - 307, XP035950746
Attorney, Agent or Firm:
ESTUDIO FEDERICO VILLASECA Y CIA (ALONSO DE CORDOVA 5151, PISO 8SANTIAGO, 73, 7560873, CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 . Composición polimérica biodegradable con capacidad antioxidante y antimicrobiana para el envasado activo de alimentos y productos farmacéuticos, CARACTERIZADA porque comprende:

- una matriz polimérica biodegradable, donde al menos un polímero se selecciona del grupo consistente en poli (ácido láctico) o PLA, polihidroxibutirato o PHB, polihidroxibutirato-co-valerato o PHBV y policarolactona o PCL,

- al menos un ingrediente activo derivado de la hoja de murta, como fuente de compuestos activos antioxidantes o antimicrobianos, incluyendo polifenoles, y

un agente plastificante, donde al menos un aceite vegetal u orgánico se selecciona del grupo consistente de aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de palta, aceite de soya, lecitina de soya o una mezcla de los mismos.

2. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 1

CARACTERIZADA porque dichas hojas de murta tamizadas tienen un tamaño menor o igual a 85 μιτι.

3. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 1

CARACTERIZADA porque dicho polímero es poli (ácido láctico).

4. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 1

CARACTERIZADA porque comprende hoja de murta en una concentración 3-

8% p/p respecto al peso de la matriz polimérica.

5. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 4

CARACTERIZADA porque comprende hoja de murta en una concentración 5% p/p respecto al peso de la matriz polimérica.

6. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 1 CARACTERIZADA porque comprende dicho agente plastificante en una concentración 5-20% p/p respecto al peso de la matriz polimérica.

7. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 6 CARACTERIZADA porque comprende dicho agente plastificante en una concentración 5% p/p respecto al peso de la matriz polimérica.

8. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 6 o 7 CARACTERIZADA porque dicho agente plastificante es aceite de oliva.

9. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 1 CARACTERIZADA porque además comprende nanoarcilla.

10. La composición polimérica biodegradable de la reivindicación 9 CARACTERIZADA porque comprende nanoarcilla en una concentración de 5% p/p respecto al peso déla matriz polimérica.

1 1 . Método para preparar una composición polimérica biodegradable con capacidad antioxidante y antimicrobiana útil para el envasado activo de alimentos, productos farmacéuticos, o en general, productos para consumo humano o animal susceptibles de sufrir daño por oxidación o ataque microbiano CARACTERIZADO porque comprende los pasos de

a) secar hojas de murta limpias, molerlas y tamizarlas;

b) preparar una matriz polimérica de un polímero seleccionado del grupo consistente en poli (ácido láctico) o PLA, polihidroxibutirato o PHB, polihidroxibutirato-co-valerato o PHBV y policarolactona o PCL como base, secando el polímero para eliminar la mayor cantidad de humedad de la matriz polimérica,

c) mezclar la hoja de murta tamizada (MU) obtenida en la etapa a) con la matriz polimérica de la etapa b), d) a la mezcla obtenida en la etapa c) se Incorpora al menos un aceite vegetal u orgánico seleccionado del grupo consistente de aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de palta, aceite de soya, lecltlna de soya o una mezcla de los mismos aceite de oliva (AO) como agente plastlflcante, y

e) extrulr en fundido, la mezcla obtenida en la etapa anterior.

12. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque en la etapa a) las hojas de murta son tamizadas en un tamaño menor a 75-85 μιτι.

13. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque en la etapa b) se prepara una matriz pollmérlca de PLA.

14. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque en la etapa d) se

Incorpora aceite de oliva.

15. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque en la etapa d) se

Incorpora dicho agente plastlflcante en una cantidad en el rango de 5-20% p/p respecto del peso de la matriz pollmérlca.

16. El método de la reivindicación 16 CARACTERIZADO porque en la etapa d) se

Incorpora dicho agente plastlflcante en una cantidad de 5% p/p respecto del peso de la matriz pollmérlca.

17. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque en la etapa c) se mezcla hoja de murta tamizada en una cantidad en el rango de 3-8% p/p respecto del peso de la matriz pollmérlca.

18. El método de la reivindicación 18 CARACTERIZADO porque en la etapa c) se mezcla hoja de murta tamizada en una cantidad de 5% p/p respecto del peso de la matriz pollmérlca.

19. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque la etapa d) además comprende Incorporar a la mezcla nanoarcllla.

20. El método de la reivindicación 20 CARACTERIZADO porque dicha nanoarcllla se Incorpora a la mezcla en una cantidad de 5% p/p. El método de la reivindicación 1 1 CARACTERIZADO porque además comprende la etapa f) transformar el extruldo de la etapa e) en una película.

Description:
COMPOSICION POLIMERICA BIODEGRADABLE, ANTIOXIDANTE Y

ANTI MICROBIANA DE HOJA DE MURTA

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a una composición polimérica biodegradable con capacidad antioxidante y antimicrobiana útil para el envasado activo de alimentos, productos farmacéuticos, o en general, productos para consumo humano o animal. La presente composición comprende una matriz polimérica biodegradable, donde el polímero se selecciona del grupo consistente en poli (ácido láctico) o PLA, polihidroxibutirato o PHB, polihidroxibutirato-co-valerato o PHBV y policarolactona o PCL, y además comprende, hojas de murta como fuente de compuestos activos antioxidantes o antimicrobianos, incluyendo polifenoles, y al menos un aceite vegetal u orgánico seleccionado del grupo consistente de aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de palta, aceite de soya, lecitina de soya o una mezcla de los mismos, como agente plastificante.

Arte Previo

Para muchos alimentos sensibles a la oxidación, la estrategia basada en la eliminación del oxígeno mediante vacío, atmósferas libres de oxígeno o envasado activo con secuestradores de oxígeno, puede no ser una solución satisfactoria ya que se establecen condiciones óptimas para el desarrollo de microorganismos patógenos o cambios de pigmentación que conlleven un rechazo del consumidor. Para este tipo de productos - entre los que se encuentran las carnes frescas, se hace preciso otro tipo de protección, pudiendo también ofrecer, las tecnologías de envasado activo soluciones adecuadas.

Varios desarrollos en envases activos están basados en la incorporación de sustancias sintéticas como butilhidroxitolueno (BHT) a poliolefinas convencionales (Wessling, C, Nielsen, T., Leufven, A., Jagerstad, M. (1998). Mobility of alpha- tocopherol and BHT in LDPE in contact with fatty food simulants. Food Additives and Contaminants 15(6), 709- 715; Torres-Arreóla, W., Soto-Valdez, H., Peralta, E., Cardenas-Lopez, J. L, Ezquerra-Brauer, J. M. (2007). Effect of a low-denslty polyethylene film contalnlng butylated hydroxytoluene on llpld oxldatlon and proteln quallty of sierra flsh (Scomberomorus sierra) muscle during frozen storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry 55(15), 6140-6146). La seguridad de antioxidantes sintéticos ha sido discutida extensamente, por lo que tienen las mismas limitaciones legales. Los compuestos BHT y butilhiroxianisol (BHA), por ejemplo, no son mutagénicos pero son capaces de modificar la acción de ciertos carcinógenos. El BHT por ejemplo, a dosis relativamente altas, afecta la reproducción en las ratas, especialmente el número de crías por carnada y la tasa de crecimiento durante el período de lactancia. En función de estos datos, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha rebajado recientemente la ingestión diaria admisible. En general, debido a las dudas sobre posible toxicidad los antioxidantes sintéticos están siendo cuestionados y hay un creciente interés en la sustitución de estos compuestos por antioxidantes de origen natural. La presente invención atiende a este problema y propone la sustitución de dichas sustancias sintéticas por extractos naturales de plantas y frutos autóctonos de Chile.

Muchos alimentos contienen compuestos antioxidantes en su composición, particularmente los productos vegetales. Un grupo muy interesante de antioxidantes encontrados en plantas son los polifenoles, grupo de sustancias químicas caracterizadas por la presencia de más de un grupo fenol por molécula. Las investigaciones indican que los polifenoles pueden tener además potenciales beneficios para la salud, llegando incluso a reducir el riesgo de contraer enfermedades cardiovasculares y cáncer (Cao, G. H., Sofic, E., Prior, R. L. (1996). Antioxidant capacity of tea and common vegetables. Journal of Agricultural and Food Chemistry 44(1 1 ), 3426-3431 ; Masuda, T., Inaba, Y., Maekawa, T., Takeda, Y. , Yamaguchi, H., Nakamoto, K., Kuninaga, H., Nishizato, S., Nonaka, A., (2003). Simple detectlon method of powerful antiradical compounds in the raw extract of plants and its application for the Identification of antiradical plant constituents. Journal of Agricultura! and Food Chemistry 51 (7), 1831 -1838). Los polifenoles se subdividen en función de su estructura en taninos, ligninas y flavonoides, siendo estos últimos compuestos altamente reconocidos por su elevada capacidad antioxidante. Los pigmentos naturales presentes en los vegetales, semillas, frutas y en bebidas como vino y cerveza, contienen alto contenido en flavonoides, y su actividad antioxidante está ampliamente estudiada (Barclay, L.R.C., Edwards, CE., Vinqvist, M.R. , (1999). Media effects on antioxidant activities of phenols and catechols. Journal of the American Chemical Society 121 (26), 6226-6231 ; Martínez- Florez, S., González-Gallego, J., Culebras, J.M., Muñón, M.J., (2002). Los flavonoides: propiedades y acciones antioxidantes. Nutr.Hosp. XVII (6), 271 -278). Respecto a compuestos antimicrobianos, ha sido reconocida la efectividad que presentan los aceites esenciales (Lambert, R., Skandamis, P. (201 1 ). A study of mínimum inhibitory concentration and mode of action of orégano essential oil, thymol and carvacrol. Journal Appl. Microbiol. 91 , 453-462). Son aceites orgánicos aromáticos obtenidos a partir de extractos de plantas que presentan además propiedades antivirales, antifúngicas, antiparasitarias e insecticidas. Y lo más importante es que su uso como aditivo alimentario está permitido por los organismos reguladores (Burt, S. (2004). Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods - a review. International Journal of Food Microbiology 94, 223-253).

La presente invención se relaciona principalmente con materiales con capacidad antioxidante y antimicrobiana para alargar la vida útil de los alimentos. Pero además de combatir el problema de la oxidación y el ataque microbiano, con el desarrollo de un envase activo con antioxidantes naturales también, es posible solucionar otro problema que es proporcionar un sustituto a los aditivos sintéticos para polímeros. Para mejorar el comportamiento y las propiedades de los envases, a los polímeros se les añade una gran variedad de aditivos, entre los que son habituales antloxldantes sintéticos, que se Incorporan en diferentes concentraciones para reducir la degradación durante los procesos de transformación en envases. Debido a su posible toxicidad que puede derivarse de su migración al alimento, sumada a la exigencia cada vez mayor del consumidor de productos con menos componentes químicos, existe un gran Interés en el sector Industrial por la sustitución de estas sustancias sintéticas por compuestos antloxldantes naturales. La Incorporación de estos compuestos naturales podrá tener entonces una doble función, además de proteger al plástico, que su migración al producto envasado, pueda producir un efecto antloxldante en el alimento.

En el arte previo los documentos CN104893262 que divulga una bolsa de alimento de alta resistencia y su método de preparación de la misma a partir de mezclar polletllentereftalato o fenllfenol, rellenadores, un agente acoplante, seda natural, asbestos, negro de carbón blanco, fructus gleditsiae (hierba china), hojas de fruticose dracaena, dlatomlta, salvado, palmera de cáñamo, ropa de bambú, almidón, rizoma alpiniae officinarum, rizoma cimicifugae, clavo y magnolia flos y someterlas a tratamiento térmico para formar una mezcla que se extruye para preparar una lámina plástica y procesarla para obtener la bolsa de alimento de alta resistencia.

Así, el arte previo sólo se ha referido al poder antloxldante y antlmlcroblano de extractos de hoja de Murta, con diversos objetivos (salud humana, aditivos preservantes para fármacos o alimentos, etc). El arte previo no se refiere al uso de hojas de Murta en envase activo para alimentos.

Breve Descripción de la Invención

La presente Invención se relaciona con el área de preservación de alimentos, productos farmacéuticos, o en general, productos para consumo humano o animal que son susceptibles de sufrir daño por oxidación o contaminación microbiana. La presente invención tiene como objetivo proporcionar una composición polimérica biodegradable de material polimérico que comprende un polímero biodegradable seleccionado del grupo consistente en poli (ácido láctico) o PLA, polihidroxibutirato o PHB, polihidroxibutirato-co-valerato o PHBV y policarolactona o PCL, y además comprende, hojas de murta como fuente de compuestos activos antioxidantes o antimicrobianos, incluyendo polifenoles, y al menos un aceite vegetal u orgánico seleccionado del grupo consistente de aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de palta, aceite de soya, lecitina de soya o una mezcla de los mismos, como agente plastificante. La composición polimérica comprende de 3-8% p/p de hoja de murta y 5-20% p/p del agente plastificante.

La presente composición es útil para utilizar como envasado activo de alimentos susceptibles a reacciones de oxidación y ataque microbiano. El presente invento tiene como principal característica cuando se compara con los materiales de envases activos utilizados hoy en día, la incorporación de hoja murta de forma directa, sin proceder previamente a un proceso de extracción.

Breve Descripción de las Figuras

Figura 1. Fotografía de los materiales antioxidantes y antimicrobianos.

Figura 2. Cinética de actividad antioxidante de la composición polimérica PLA_MU en distintos simulantes alimentarios.

Figura 3. Cinética de actividad antioxidante de las composiciones poliméricas

PLA_MU y PLA_MU_C30 en distintos simulantes alimentarios.

Figura 4. Cinética de actividad antioxidante de los materiales inmersos en simulantes alimentarios A y D.

Breve Detallada de la Invención

La presente invención se refiere a una composición polimérica biodegradable con capacidad antioxidante y antimicrobiana útil para el envasado activo de alimentos, productos farmacéuticos, o en general, productos para consumo humano o animal que son susceptibles de sufrir daño por oxidación o ataque microbiano. La principal característica de la presente composición pollmérlca biodegradable es que comprende una matriz pollmérlca de un polímero seleccionado del grupo consistente en poli (ácido láctico) o PLA, pollhldroxlbutlrato o PHB, pollhldroxlbutlrato-co-valerato o PHBV y pollcarolactona o PCL como base, y además comprende, hojas de murta como fuente de compuestos activos antloxldantes o antlmlcroblanos, Incluyendo pollfenoles, y al menos un aceite vegetal u orgánico seleccionado del grupo consistente de aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de palta, aceite de soya, lecltlna de soya o una mezcla de los mismos, como agente plastlflcante.

Ejemplos

Ejemplo 1 : Preparación de la hoja de murta

Primero se procedió al lavado de las hojas de murta para limpiar de cualquier suciedad. Después se procedió al secado de las hojas en una estufa Blnder FD 1 15 durante 7 días a WC. Posteriormente, se redujo de tamaño mediante un molino marca Colé Parmer 4301 -02 R/T, y finalmente se pasó por un tamiz de 200 mallas para obtener de esta forma partículas con tamaño menor a 75-85 μιτι, preferentemente 75 μιη. Es decir, partículas de un tamaño menor o Igual a 85 μιτι.

Ejemplo 2: Proceso de elaboración de los biocompositos PLA/MU

La presente Invención comprende un material actlvo(antloxldante antlmlcroblano) basado en PLA o poli (ácido láctico) como matriz pollmérlca. Para su preparación, el PLA fue secado por 72 horas a 60^ para eliminar la mayor cantidad de humedad de la matriz pollmérlca. Posteriormente, la hoja de murta tamizada (MU) y PLA fueron mezclados manualmente con el fin de homogenelzar el material. La hoja de murta se Incorporó directamente, sin pasar por ningún proceso de extracción. Se Incorporó a una concentración del 5% respecto al peso del polímero (PLA). Además, por último se Incorporó aceite de oliva (AO) como agente plastlflcante, a una concentración también del 5%, respecto al peso del polímero. La mezcla PLA/MU/AO, previamente mezclada manualmente, se extruyó en una extrusora de doble tornillo marca SclentlfLab Tech modelo LTE20, manteniendo las condiciones de operación del equipo constantes: Tabla 1 . Condiciones de operación de la extrusión.

Condición Valor

Velocidad del doble tornillo (rpm) 30

Velocidad de alimentación (rpm) 21

Eficiencia del motor (%) 50

Velocidad del rodillo de enfriamiento (rpm) 3

Hay que destacar que también se obtuvo por extrusión los materiales blancos, es decir, sin hojas de murta incorporada, para poder estudiar el efecto de la incorporación de la hoja de murta en las propiedades físicas y morfológicas del polímero.

De forma paralela también se llevó a cabo la obtención de un material con nanoarcilla Cloisite C30 (C30) para estudiar el efecto del desarrollo de un nanobiocomposito sobre las propiedades físicas y principalmente la liberación de los agentes activos. La nanoarcilla se incorporó también a un 5% p/p respecto al peso del polímero. En definitiva, los materiales obtenidos por extrusión fueron y se nombraron de la siguiente forma:

PLA: composición polimérica sólo de polímero PLA (Blanco total)

PLA_AO: composición polimérica con polímero PLA + 5% p/p aceite de oliva (Blanco con plastificante)

PLA_MU: composición polimérica con 7,5% p/p hojas de murta y 5% p/p aceite de oliva (AO).

PLA_MU_C30: composición polimérica activa con 7,5% p/p hojas de murta + 5% p/p nanoarcilla Cloisite C30 + 5% p/p aceite de oliva (AO). Es importante notar que al final de la mezcla en fundido, en la extrusora, se encuentra acoplada una boquilla plana con el fin de obtener una lámina, donde el material se recibe en un sistema de chill-roll enfriado obteniéndose esta forma de lámina con un espesor controlado aproximadamente de 75-90 μιη y con un ancho de 10-12 cm. En la Tabla 2 se resumen los materiales extruidos y las cantidades utilizadas de cada componente.

Tabla 2. Componentes y sus masas utilizadas para la obtención de las distintas composiciones poliméricas biodegradables.

PLA (g) MU (g) AO (g) NanoArcilla (g)

PLA 300

PLA_ _AO 300 15

PLA_ _MU_ _AO 300 22,5 15

PLA_ _MU_ _AO_C30 300 22,5 15 15 Ejemplo 3: Caracterización de los biocompositos desarrollados activos

Medición de la capacidad antioxidante total

Metodología:

Se utilizó el método de actividad antioxidante ABTS, basada en la reducción de la absorbancia del radical catiónico ABTS '+ (ácido 2,2'-azino-bis-(3-etillbenzotiazolin-6- sulfónico) con el fin de determinar la actividad antioxidante total de la composición polimérica biodegradable obtenida.

Primeramente, se realizaron extracciones en una mezcla agua: etanol (EtOH) (50:50), ya que previamente se dedujo que esta mezcla era la más efectiva para la extracción de compuestos activos de hoja de murta. Para esto, se pesaron 3 muestras de láminas de la composición polimérica biodegradable (0,5 g de cada lámina) y se agitó con 50 ml_ de una mezcla 50% etanólica durante 2 h a una temperatura de 60 . Los extractos obtenidos se analizaron en función de los métodos Folin Cicolteau y el ensayo ABTS, para poder medir el contenido polifenólico total y la actividad antioxidante total de las láminas de la composición polimérica biodegradable, respectivamente.

Resultados:

El método de Folin Cicolteau permite cuantificar el contenido de polifenoles totales de los materiales con hoja de murta. Como se observan los resultados en la Tabla 3, el contenido polifenólico fue mayor para los materiales sin nanoarcilla incorporada. Posiblemente la nanoarcilla reaccione de alguna forma con los compuestos activos de la hoja de murta quedando atrapados, y disminuyendo su extracción.

De forma paralela, también se procedió a la medida de actividad antioxidante total a partir del método ABTS, que nos indica la capacidad atrapadora de radicales libres ABTS '+ (ácido 2,2'-azino-bis-(3-etillbenzotiazolin-6-sulfónico). La actividad antioxidante, como era de esperar, es proporcional al contenido polifenólico de los materiales, presentando mejor comportamiento también los materiales sin nanoarcilla. Tabla 3. Valores de extracción de los materiales antioxidantes y antimicrobianos.

Lámina Contenido polifenólico Actividad antioxidante

Activo (mg ácido gálico/g lámina) (mg Trolox/g lámina)

PLA_MU 9,4 ± 1 ,8 86,2 ± 7,9

PLA_MU_C30 8,8 ± 0,9 52,3 ± 2,3

Cinética de liberación de los compuestos activos en simulantes alimentarios Metodología:

Se realizaron análisis de migración específica cumpliendo la normativa de la Legislación de la US Food and Drug Adminsitration (FDA), MERCOSUR y Unión Europea. La legislación establece los parámetros a cumplir por los envases que estarán en contacto con los alimentos, parámetros como el tiempo, temperatura y relación de área de polímero-volumen de simulante. Los simulantes alimentarios son establecidos también por la Legislación y son sustancias capaces de reproducir el comportamiento de los alimentos para trabajar de forma estandarizada. En la Tabla 4 se presentan los simulantes que establece tanto la FDA como la Unión Europea a partir de la Directiva 201 1 /1 O/CE para cada tipo de alimento.

Tabla 4. Simulantes aceptados por la Directiva 201 1 /101/CE.

Abreviatura Simulante de alimento Tipo de alimento

A Etanol 10% Alimentos acuosos

Alimentos alcohólicos <20%, emulsiones D1 Etanol 50% grasas en agua y productos lácteos

La metodología utilizada fue la siguiente: láminas activas desarrolladas de ácido poliláctico y hoja de murta de 3 cm 2 fueron colocados en tubos de migración con 5 mL de simulante de alimentos. Se realizaron ensayos bajo dos simulantes: Sim A: 10% etanol- simulante de alimento acuoso; y Sim D: 50% etanol. Estos tubos se depositaron en una estufa a 40 durante 10 días. P eriódicamente, se fueron realizando medidas de migración total de compuestos activos a partir de la medición indirecta de la actividad antioxidante del simulante alimentario a partir del método de secuestro de radicales libres ABTS.

Resultados:

Como se observa en la Figura 2, los materiales presentaron una interesante capacidad de liberación de compuestos antioxidantes y antimicrobianos en ambos simulantes alimentarios, lo que conlleva a una capacidad antioxidante interesante.

La cinética de liberación siguió un crecimiento exponencial que tendía a un máximo, aunque el simulante con mayor contenido etanólico a los 10 días no alcanzó dicho equilibrio. Esto destaca su actividad prolongada en el tiempo. La liberación de los compuestos antioxidante y antimicrobiano de la hoja de murta desde el material al simulante alimentarlo es mayor en el simulante D ya que su composición con mayor contenido etanólico propicia la liberación de los compuestos polifenólicos. Aunque la liberación sea menor en el simulante A, los valores obtenidos son igualmente importantes ya que la liberación en alimentos acuosos de compuestos polifenólicos siempre es escasa, y en muchos materiales desarrollados anteriormente, es nula.

Propiedades térmicas - Calorimetría Diferencial de Barrido

Metodología:

La Calorimetría Diferencial de Barrido se utilizó para el estudio de las propiedades térmicas de las láminas. Esta técnica consiste en colocar aprox. 7 mg de cada lámina en cápsulas y se mide en un equipo Mettler Toledo modelo DSC 822e, con una velocidad de calentamiento de I CTC/min desde 25 has ta 220 a partir de estos resultados se obtienen valores de temperatura de transición vitrea (Tg), entalpias (H) y temperatura de fusión (Tm, de sus siglas en inglés, "melting temperature"), y la fracción de cristalinidad de las láminas (Xc).

Resultados:

Tabla 4 Propiedades obtenidas en el primer calentamiento de la Calorimetría Diferencial de Barrido.

Muestra Tg Tcc AHcc AHm Tm Xc

PLA 56,1 ± 0,5 11 1 , 9 ± 0,3 25,2 ± 1 ,1 27,7 ± 1 ,9 149,3 ± 2,7 2,7 ± 0,8

PLA_AO 51 ,3 ± 1 ,1 105,1 ± 1 ,6 23,3 ± 0,6 25,4 ± 1 ,9 152,9 ± 1 , 1 1 ,5 ± 0,9

PLA_MU 52,05 ± 0,8 115,9 ± 8,6 21 ,9 ± 4,4 23,1 ± 0,8 151 ,5 ± 2,1 1 ,2 ± 0,8

PLA_MU_C30 45,7 ± 5,4 107,3 ± 0,2 20,5 ± 0,2 24,5 ± 0,2 148,3 ± 5,4 4,2 ± 0,5

Los valores de la Tabla 4 revelan que la incorporación del aceite de oliva tuvo efecto plastificante, disminuyendo para todos los materiales obtenidos el valor de la temperatura de transición vitrea, por lo que su adición originó materiales menos rígidos. Los materiales blancos con aceite de oliva y los antioxidantes y antimicrobianos con hoja de murta presentaron valores de Tg muy similares, pero el nanocomposito antioxidante y antimicrobiano (activo) presentó un mayor descenso de su rigidez, pareciendo que la nanoarcilla tiene un efecto plastificante.

Propiedades Barrera - Permeabilidad al vapor de agua

Metodología:

Se midió la tasa de transmisión de vapor de agua usando un Meter Water Vapor Permeability, Mocon Permatran W3/31 . Las condiciones de medición fueron 37, y 90% de humedad relativa. Un detector de infrarojo se utilizó para cuantificar la transmisión de vapor de agua (water vapor transmitance, WVTR).

Resultados:

Tabla 5 Valores de permeabilidad al vapor

de agua de las láminas extruidas.

WVP

(kg.m/m 2 .s.Pa). 10 15

PLA 1.9 ± 0,2

PLA_AO 3,2 ± 0,3

PLA_MU_AO 1 , 1 ± 0,1

PLA_MU_C30 3,2 ± 0,1

Como es de esperar la incorporación de un plastificante, en este caso del aceite de oliva, aumenta la permeabilidad del material. Sin embargo, de forma muy positiva en el caso de los materiales activos, la permeabilidad disminuye. La incorporación de la hoja de murta mejoró la propiedad barrera del PLA.

Por otro lado, aunque muchos estudios indiquen que la incorporación de nanopartículas mejora las propiedades de barrera de los biocompositos, en este caso, la composición con nanoarcilla Cloisite C30 presentó valores de permeabilidad mayores. Propiedades ópticas

Se obtuvieron satisfactoriamente materiales con buen aspecto y éstos presentaron un color verde-marrón debido a la incorporación de la hoja de murta al 7,5% de concentración, como se observa en la siguiente Figura. 1 .

Estudio Previo para Decidir la Forma de Incorporación de la Hoja de Murta

Una vez decidido el uso de las hojas de murta como fuente de agentes antioxidantes y antimicrobianos para el desarrollo de materiales activos, se compararon los resultados de las hojas de murta incorporadas al polímero en forma de extracto y forma directa. Para ello se desarrollaron, tres tipos de materiales:

PLA BLN: Material control

PLA_EXTMu : material antioxidante y antimicrobiano (activo) basado en poli (ácido láctico) (PLA) y un extracto hidroalcohólico de hojas de murta incorporado al 5%.

PLA_HojaMu : material activo basado en poli (ácido láctico) (PLA) y hojas de murta trituradas y tamizadas, pero adicionadas de forma directa con el polímero, y a una concentración también de 5% respecto al peso de PLA.

Los materiales se obtuvieron por extrusión bajo las mismas condiciones descritas en el Ejemplo 2.

Posteriormente se caracterizaron dichos materiales para comparar sus propiedades físicas y sus capacidades antioxidantes.

Tabla 6 Valores de extracción de la composición polimérica biodegradable de PLA y los valores máximos de liberación de los antioxidantes y antimicrobianos en distintos simulantes. ABTS 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH)

g Troloxdm^ gr Trolox/ g

gr Trolox/g lámina lámina lámina g Troloxdm 2 lámina

EXTRAC(PLA-Ext) 36,7 ± 6,7 3,4 ± 0,3

EXTRAC(PLA-Hoja) 76,7 + 3,0 7,3 + 0,1

PLA-Ext -Sim A 3,6 ±6,1 1,0 ±0,6

PLA-Hoja-SimA 65,7 + 14,0 19,0 + 4,0

PLA-Ext-Sim D 87,0 ± 9,0 23,0 ± 2,0

PLA-Hoja-SimD 92,1 + 4,1 27,1 + 4,1

PLA-Ext -95%EtOH 5,4 ± 0,2 1,5 ±0,2

PLA-Hoja - 95%EtOH 5,9 + 0,1 2,6 + 0,3

Propiedades Térmicas

Tabla 7. Estudio por DSC (Calorimetría Diferencia del Barrido)

1er Calentamiento I

Muestra Tg Tcc AHcc ΔΗΓΠ Tm Xc

PLA BLN 60,1 ± 1,7 116.1 ± 1,2 22,8 ± 0,3 24,9 ± 0,3 152,3 ±0,2 2,3 ±0,1

PLA EXT Mu 61 ,8 ± 3,9 117.2 ±3,0 21 ,2 ± 1,1 24,9 ± 0,9 153,1 ±0,4 3.3 ±0,7

PLA Hoja Mu 59,4 ± 0.1 113,6 ±0,3 20,7 ± 0,4 23,8 ± 0,2 151,3 ±0,2 3.4 ± 0,6

2o Calentamiento

Muestra Tg Tcc AHcc ΔΗΓΠ Tm Xc

PLA BLN 60,6 ±0,1 116,1 ±0,1 24,0 ± 0,6 25,9 ± 0,2 152,0 ±0.1 2,1 ± 0,4

PLA EXT Mu 62,6 ±2,1 118,6 ±3,0 21,9 ± 1,2 25,4 ± 0,6 153,2 ±1,2 2,8 ± 0,8

PLA Hoja Mu 58,9 ±0,4 113,1 ±0,3 23,8 ± 0,2 26,3 ± 0,6 150,2 ±0.1 2,7 ± 0,4

Estos resultados revelan que los materiales con hoja de murta incorporada de forma directa fueron menos rígidos, ya que los valores de temperatura de transición vitrea (Tg) con menores que los materiales con extracto de murta, e incluso menores que del polímero control. Es decir, la hoja de murta está ofreciendo un carácter plastificante al material, y por ello, le confiere mejores propiedades de procesado a este material. Tabla 8 Valores de propiedades mecánicas.

Módulo de Elongación a la elasticidad Fuerza de tensión ruptura PLA 21 1 1 ,7 ± 366,1 42,1 ± 17,6 5,2 ± 1 ,8

PLA EXT Mu 966,6 ± 182,9 31 ,7 ± 10,1 5,5 ± 2,0

PLA Hoja Mu 440,9 ± 135,2 18,9 ± 2,0 2,7 ± 0,7 Los datos de actividad antioxidante y extracción revelan que los materiales con hoja de murta incorporados directamente tienen mayor potencial de aplicación. Posiblemente durante el proceso de extrusión, debido a las altas temperaturas, y el extracto de hoja de murta sufrió mayor degradación.

Se observa en negritas en la Tabla 8 que en todos los análisis de actividad atrapadora de radicales libre DPPH y ABTS, que son dos métodos que simulan y calculan la actividad antioxidante de compuestos, los valores fueron mayores para las composiciones polimérica biodegradables con hoja de murta.

Las propiedades físicas también revelaron mejor potencial para los materiales con hoja de murta, aunque los valores de propiedades mecánicas evidencian la necesidad del uso de un plastificante para mejorar la elasticidad en la próxima extrusión.