RIOS LICEA JESUS MARIO (MX)
TINOCO PEREZ BENITO (MX)
ROJAS DE GANTE CECILIA (MX)
RIOS LICEA JESUS MARIO (MX)
TINOCO PEREZ BENITO (MX)
| US20090136641A1 | 2009-05-28 | |||
| US5320669A | 1994-06-14 |
| REIVINDICACIONES 1. Un Método para producir biopeliculas a partir de granos de cereales caracterizado porque comprende las etapas de: a) Decorticar granos de cereales; b) Moler los granos de cereales decorticados de la etapa a) para obtener una harina; c) Solubilizar proteínas y almidones contenidas en la harina obtenida de la etapa b); para obtener una dispersión de proteínas y almidones; d) Agregar un plastificante; e) Vertir en moldes; f) Evaporar solventes. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa a) la decorticación se lleva a cabo mecánicamente. 3. El método de conformidad con la reivindicación 2 caracterizado porque la decorticación se lleva a cabo hasta remover el pericarpio en una proporción de 20 al 25 % del peso total de granos de cereales. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa b) de molienda de granos de cereales decorticados se lleva a cabo mecánicamente. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4 caracterizado porque la molienda se lleva a cabo hasta obtener un tamaño de partícula de -150 mesh o 0.0660 mm. 6. El método de conformidad con las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque las etapa a) de decorticación de granos de cereales y b) de molienda de granos de cereales decorticados se lleva a cabo en seco. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la etapa c) de solubilización de proteínas y almidones contenidas en la harina se lleva a cabo disolviendo la harina en una solución etanólica al 50% . 8. El método de conformidad con la reivindicación 7 caracterizado porque la proporción de harina a solución etanólica al 50% es de 2 a 3% p/v. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8 caracterizado porque la proporción de harina en la solución etanólica al 50% es preferentemente 2% p/v. 10. El método de conformidad con las reivindicaciones 7 a 9 caracterizado porque la solubilización de proteínas y almidones contenidas en la harina en solución etanólica se lleva a cabo a una temperatura no mayor a 82 ±1° C. 11. El método de conformidad con las reivindicaciones 7 a 10 caracterizado porque la solubilización de proteínas y almidones contenidas en la harina en solución etanólica comprende adicionalmente la adición de agua a 89 ±1° C a la solución etanólica para lograr la disolución completa de los almidones. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11 caracterizado porque la adición de agua a 89 ± Io C a la solución etanólica es en una proporción de 50% v/v. 13. El método de conformidad con las reivindicaciones 7 a 12 caracterizado porque la etapa c) de solubilización de proteínas y almidones contenidas en la harina se lleva a cabo con agitación a 250 ± 10 rpm. 14. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa d) de agregar un plastifϊcante a la dispersión de proteínas y almidones comprende la adición de un plastificante del grupo de los polioles. 15. El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado porque el plastificante del grupo de los polioles es glicerol. ' 16. El método de conformidad con las reivindicaciones 14 y 15 caracterizado porque el plastificante se agrega en un rango de 0.4 a 0.8 % v/v. 17. El método de conformidad con las reivindicaciones 14 a 16 caracterizado porque el plastificante se agrega preferentemente a 0.6% v/v. 18. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa e) de vertir en moldes se realiza a una temperatura no mayor a 65 ±2° C. 19. El método de conformidad con las reivindicaciones 18 y 19 caracterizado porque en la etapa e) de vertir en moldes comprende el vertido en moldes de configuración variable. 20. El método de conformidad con la reivindicación 18 y 19 caracterizado porque en la etapa e) de vertido en moldes involucra el colado de la dispersión de proteínas y almidones. 21. El método de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa f) de evaporar solventes, se realiza a una temperatura no mayor a 89° C, a sequedad. 22. El método de conformidad con las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los granos de cereales son sorgo, maíz, centeno o mezclas de los mismos. 23. El método de conformidad con la reivindicación 22 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de sorgo. 24. El método de conformidad con la reivindicación 23 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench). 25. El método de conformidad con la reivindicación 22 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz. 26. El método de conformidad con la reivindicación 25 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz variedad azul (Zea mays amilácea). 27. El método de conformidad con la reivindicación 8, 25 a 26 caracterizado porque la proporción de harina en la solución etanolica al 50% es preferentemente 3% p/v, cuando los granos de cereal son de maíz. 28. El método de conformidad con la reivindicación 27 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz variedad azul (Zea mays amilácea). 29. El método de conformidad con la reivindicación 10, 25 a 28 caracterizado porque la solubilización de proteínas y almidones contenidas en la harina en solución etanolica comprende adicionalmente la adición de agua a temperatura constante de solubilización no mayor a 82 ± 1° C a la solución etanolica para lograr la disolución completa de los almidones cuando los granos de cereal son de maíz. 30. El método de conformidad con la reivindicación 29 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz variedad azul (Zea mays amilácea). 31. El método de conformidad con las reivindicaciones 16, 25 a 30 caracterizado porque el plastificante se agrega preferentemente a 0.8% v/v cuando los granos de cereal son de maíz. 32. El método de conformidad con la reivindicación 31 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz variedad azul (Zea mays amilácea). 33. El método de conformidad con las reivindicaciones 1, 7 a 13, 25 a 32 caracterizado porque adicionalmente, después de la solubilización de proteínas y almidones contenidos en la harina se ajusta el pH en un rango comprendido de 3 a 10 cuando los granos de cereal son de maíz. 34. El método de conformidad con la reivindicación 33 caracterizado porque los granos de cereales son preferentemente de maíz variedad azul (Zea mays amilácea). 35. El método de conformidad con las reivindicaciones 33 a 34 caracterizado porque se ajusta el pH preferentemente a 3. 36. El método de conformidad con la reivindicación 1, 14 a l7 y 31 caracterizado porque después de la etapa d) opcionalmente se agrega al menos un aditivo. 37. El método de conformidad con la reivindicación 36 caracterizado porque el aditivo es orgánico o inorgánico. 38. El método de conformidad con la reivindicación 37caracterizado porque el aditivo preferentemente es orgánico. 39. El método de conformidad con la reivindicación 38 caracterizado porque los aditivos son agentes conservadores, agentes de sabor, agentes de color, agentes de olor, agentes de textura, agentes antioxidantes o mezclas de los mismos. 40. El método de conformidad con la reivindicación 39 caracterizado porque los agentes conservadores, opcionalmente son agentes antifungicos y agentes antibacterianos. 41. El método de conformidad con la reivindicación 40 caracterizado porque los agentes conservadores, preferentemente son agentes antifungicos. 42. El método de conformidad con la reivindicación 41 caracterizado porque los agentes antifungicos opcionalmente son extracto naturales de ajo, aceites esenciales de ajo, acido benzoico y sus sales de sodio o potasio. 43. El método de conformidad con la reivindicación 42 caracterizado porque el agente antifungico preferentemente es extracto de ajo. 44. El método de conformidad con la reivindicación 42 caracterizado porque el agente antifungico preferentemente es benzoato de sodio. 45. El método de conformidad con la reivindicación 40 caracterizado porque los agentes conservadores, preferentemente son agentes antibacterianos. 46. El método de conformidad con la reivindicación 45 caracterizado porque los agentes antibacterianos opcionalmente son bacteriocinas, sales inorgánicas, extractos de plantas o aceites esenciales de plantas. 47. El método de conformidad con la reivindicación 46 caracterizado porque los agentes antibacterianos son preferentemente bacteriocinas. 48. El método de conformidad con la reivindicación 47 caracterizado porque la bacteriocina es preferentemente nisina. 49. El método de conformidad con la reivindicación 48 caracterizado porque la nisina esta en una concentración en el rango 125 a 500 ppm en el biopolímero. 50. El método de conformidad con la reivindicación 42 caracterizado porque las sales inorgánicas son preferentemente sorbato de potasio no mayor a 1% p/p en función de la harina. 51. El método de conformidad con la reivindicación 42 caracterizado porque los extractos de plantas opcionalmente son extracto de ajo y extracto de orégano. 52. El método de conformidad con la reivindicación 51 caracterizado porque el extracto natural preferentemente es extracto de ajo. 53. El método de conformidad con la reivindicación 52 caracterizado porque el extracto de ajo esta en concentración de 0.5 a 10 % p/p. 54. El método de conformidad con la reivindicación 53 caracterizado porque el extracto de ajo preferentemente esta en una concentración de 10% p/p. 55. El método de conformidad con la reivindicación 46 caracterizado porque el extracto de plantas es preferentemente extracto de orégano. 56. El método de conformidad con la reivindicación 55 caracterizado porque el extracto de orégano esta en concentración de 0.5 a 1.0 % p/p. 57. El método de conformidad con la reivindicación 56 caracterizado porque el extracto de orégano esta preferentemente en una concentración 1.0 % p/p. 58. Una biopelicula producida a partir de granos de cereales caracterizada porque es obtenida por el método reclamado de conformidad con las reivindicaciones 1 a 57 y que exhibe las siguientes características: a) Elongación, b) tensión, c) termosellabilidad, d) permeabilidad al vapor de agua /espesor de biopelicula. 59. La biopelicula de conformidad con la Reivindicación 58 caracterizada porque adicionalmente exhibe: a) actividad antimicrobiana b) actividad antioxidante. 60. El uso de las biopeliculas de conformidad con las reivindicación 58 y 59 para fabricar envases. 61. El uso de conformidad con la reivindicación 60 caracterizados porque los envases están conformados en distintas formas. 62. El uso de conformidad con la reivindicación 60 caracterizados porque los envases están destinados para contener y/o conservar alimentos. 63. Un método para conservar alimentos caracterizado porque son envasados en envases fabricados con la biopelicula de conformidad con la reivindicación 58 y 59. |
BIOPEUCULAS OBTENIDAS POR DICHO MÉTODO Y EL USO DE LAS MISMAS PARA FABRICAR
ENVASES PARA CONTENER Y CONSERVAR AUMENTOS
DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención se refiere a biopolímeros obtenidos a partir de materia prima natural entre las cuales se pueden mencionar; granos de cereales, fibras de cereales, leguminosas, frutos, tubérculos, particularmente la invención se ubica en el método para producir biopolímeros utilizando como materia prima granos de cereales, los biopolímeros en forma de biopelículas obtenidas por dicho método y el uso de las mismas para fabricar envases para contener y conservar alimentos.
ANTECEDENTES
Existen en el estado de la técnica biopolímeros obtenidos de cereales, sin embargo se ha utilizado como materia prima partes de los granos, ejemplo de esto son los biopolímeros obtenidos de matrices proteicas como biopeliculas de proteína de soya (Park, HJ. , Chinnan, M.S. 1995. "Gas and water vapor barrier properties of edible films from protein and cellulosic materials". Journal of Food. Engineering. 25: 497-507), o de matrices polisacáridas como las biopeliculas obtenidas de almidón de chícharo (Zhang, Y., Han, J. H. 2006. "Plasticization of pea starch films with monosaccharides and polyols". Journal of Food Science. 71-6: E253-E261), almidón de maíz (Kester, J. J. and O. R. Fennema, 1986. Edible films and coatings: a review. Food Technology. P: 47-57, biopeliculas de almidón de sorgo (Alvarez, L. Y. 1999. Películas flexibles a base de sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) como alternativa a envases plásticos y evaluación de sus propiedades barrera y mecánica. División de Ingeniería y Arquitectura. Tesis de Maestría Monterrey, N.L., Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey. P. 1-38). Es bien sabido que la mayoría de las biopelículas a emplearse como envases para alimentos son obtenidas con al menos un componente que sea un biopolímero de alto peso molecular como los arriba mencionados (hidrocoloides con una fuerza cohesiva adecuada cuando son depositados con un solvente compatible). Así mismo, que su desempeño cuando son usadas como envases para alimentos puede ser mejorado en sus propiedades barrera (permeabilidad a gases y a vapores como el vapor de agua) o en su desempeño mecánico (flexibilidad, resistencia a la tensión, resistencia a la punción) mediante la incorporación de otros biopolímeros y de aditivos. Esta formulación debe permitir conservar en los biopolímeros una distribución uniforme de los grupos polares, su alto peso molecular pero al mismo tiempo, enriquecerlo a través del aumento en la probabilidad de interacciones iónicas y de enlaces de hidrógeno intercatenarias.
El hecho de utilizar partes de los granos como los ejemplos citados conlleva a una desventaja económica, por un lado por el mayor número de operaciones unitarias necesarias en los métodos de extracción de cada uno de los biopolímeros y formulación de biopeliculas. Por otro lado, lo anterior implica en consecuencia mayor gasto en reactivos y solventes.
Para solventar dichas desventajas del estado de la técnica, la presente invención propone: Un método para producir biopeliculas donde se utiliza como materia prima granos enteros de cereales decorticados, para utilizar en mayor medida los hidrocoloides componentes del grano y evitar la posterior incorporación de aditivos para suplementar el polisacárido o las proteínas retiradas en la fracción del grano que no se ocupo como materia prima. Adicionalmente, el método objeto de la invención, no involucra etapas en las cuales se procesen por separado proteínas y polisacáridos, particularmente los almidones. Ya que en el estado del arte, en los métodos propuestos se llevan a cabo estas etapas por separado y se deben adicionar otros reactivos, para obtener una dispersión homogénea y posteriormente juntarlos.
Por lo cual en la presente invención al utilizar granos enteros de cereales decorticados propone realizar en una sola etapa el tratamiento de proteínas y polisacáridos, facilitando la velocidad de dispersión y obtención de una mezcla homogénea y cohesiva, que adicionalmente sea fácilmente controlable, ahorre energía, tiempo, reactivos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Método para producir biopeliculas a partir de granos de cereales. Figura 2. Fotografía de una biopelícula de maíz obtenida por el proceso aquí propuesto. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un método para producir biopeliculas a partir de granos de cereales (ver figura 1), en el cual los granos de cereales son sorgo, maíz, centeno o mezclas de los mismos, y en la presente invención los granos de cereales preferidos son de: sorgo, particularmente sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench), y maíz, particularmente maíz variedad azul (Zea mays amilácea)
En las etapas iniciales del método de la presente invención, el grano es decorticado (1) y molido (2), y ambas etapas son llevadas a cabo en seco.
Por tal motivo se propone que la decorticación (1) sea en seco y mecánica. La decorticación en seco permite remover de forma gradual y eficiente el pericarpio y el germen del grano dejándolo con la mayor cantidad de almidones y proteínas y menor cantidad de fibra y aceite. Empleando equipos con discos abrasivos se obtiene la mayor cantidad o porcentaje de granos íntegros. Esta decorticación en seco es preferible a la húmeda inclusive para el caso del maíz (caso de la nixtamalización del grano), la ventaja de • realizarlo en seco es obtener un grano decorticado de calidad, reflejándose en la textura de su endospermo y su densidad real.
En cuanto a la etapa de molienda (2) seca del grano decorticado se realiza hasta que se logre un tamaño de partícula 150 mesh.
La ventaja de la molienda seca respecto a la molienda húmeda es que particularmente mediante la molienda seca se obtiene la harina directamente, la cual contiene ambos biopolímeros (almidones y proteínas) en una sola etapa, contrariamente a la molienda húmeda destinada a preferenciar la obtención de almidones.
El sistema de molienda emplea primeramente rodillos corrugados seguidos de rodillos lisos y finalmente molinos de martillos hasta lograr una harina que pase un tamiz de -150 mesh. Con este proceso se logra un tamaño de partícula es lo suficientemente fina (menor a
0.0660 iran) para lograr que los biopolímeros presentes y particularmente las proteínas, logren disolverse en solventes acuosos y formar dispersiones suficientemente cohesivas para formar biopeliculas.
La presente invención propone que en el método objeto de protección se lleve a cabo posterior a la molienda de los granos de cereal, se realice una etapa de solubilización (3), que inicia con la solubilización de proteínas presentes en la harina del grano decorticado, y después la solubilización de almidón, esto debido a que en la harina existe mayor cantidad de proteínas que de almidones y si aunamos a que el tipo de proteínas en mayor cantidad presentes en granos como el sorgo y el maíz no son solubles en agua caso de las prolaminas (kafirinas del sorgo y zeína del maíz). En caso contrario no se lograra la total solubilización de proteínas y en consecuencia no se logrará cohesión entre ambos biopolímeros.
Para el desarrollo del presente método en la presente se propone mantener las temperaturas de solubilización a 89 ± 1° C, para lograr soluciones viscosas que permitan gelatinizar el almidón presente.
Opcionalmente previo a la etapas vertir (5) en moldes y evaporar (6) solventes para la conformación de la biopelícula es posible adicionarle diferentes aditivos (7) con distintos fines, por ejemplo proporcionar o dar color, sabor, características antimicrobianas, antioxidantes, conservadoras.
Cuando se adicionan aditivos lo importante es ajustar (8) las condiciones de la dispersión etanólica, condiciones como temperatura y pH de conformidad con las especificaciones del aditivo.
Los aditivos adicionados son orgánicos o inorgánicos, siendo los aditivos de origen orgánico los preferidos.
Los aditivos opcionalmente son: agentes de textura, agentes conservadores, agentes de sabor, agentes de color, agentes de olor, agentes antioxidantes o mezclas de los mismos.
Los agentes conservadores opcionalmente son agentes antifungicos y agentes antibacterianos.
. Ejemplo de los agentes antifungicos son los extractos naturales de ajo, aceites esenciales de ajo, acido benzoico y sus sales de sodio o potasio. Preferentemente los extractos naturales de ajo por su espectro de inhibición.
. Ejemplo de agentes antibacterianos son las bacteriocinas, sales inorgánicas de ácido sórbico, extractos de plantas o aceites esenciales de plantas. Siendo preferentemente las bacteriocinas, como nisina; las sales inorgánicas de ácido sórbico, como sorbato de potasio; y los extractos naturales de plantas, como el extracto de ajo y orégano.
Adicionalmente y de conformidad con la materia prima de grano de cereal que se utilice para la obtención de biopeliculas se realizan ajustes, por ejemplo cuando la fuente de materia prima son granos de maíz variedad azul (Zea mays amilácea), en la etapa de incorporación de aditivo, dichos cambios se establecen modificando el pH, debido a que las formas activas de las antocianinas contenidas en el grano se ponen en evidencia a pH ácido de 3 y 4. Ajustar el pH de las soluciones a pH básico (valores de 8 a 10), provee a las biopelículas de un color diferente y natural debido a cambios en las formas isoméricas de las antocianinas presentes.
En la etapa de vertir en moldes para la conformación de la biopelicula se realiza con moldes de diferentes formas, y el espesor de la biopelicula está en función directa de la cantidad de solutos presentes en la solución, de la relación entre el volumen de la solución de colada y el área del molde así como, puede ser obtenido en función de los requerimientos particulares de las propiedades barrera y mecánicas requeridas por el producto a envasar.
Las biopeliculas producidas a partir de granos de cereales obtenidas con el método aquí propuesto (ver figura 2), exhiben características físicas deseables para fabricar envases. Las características físicas de dichas biopelículas son: I. Termosellabilidad, II. Flexibilidad, III. Resistencia a la tensión y elongación,
El comportamiento de los polímeros plásticos frente al calor y su capacidad de fundirse y moldearse una y otra vez es una de las características más sobresalientes en ellos, permitiendo clasificarlos en termoplásticos y termofijos. Esto permite que tomen múltiples formas y tamaños. Sin embargo, un comportamiento frente al calor que pocos poseen es particularmente la capacidad de sellar herméticamente al fundirse por calor y formar un sellado perfecto que aislará al alimento o producto de los potenciales riesgos físicos, químicos y biológicos del ambiente. Solamente algunos plásticos poseen esta característica y éstos se encuentran en el grupo de las poliolefinas como es el caso de los polietilenos y los polipropilenos. Esta propiedad de termosellar puede perderse debido a cambios en la formulación o en la aplicación de procesos de transformación a los cuales están sujetos los polímeros en aras de obtener mayor desempeño como envases, como sería mejorar su resistencia mecánica o mayor resistencia al paso de gases (mayor barrera). Otra característica remarcable de los polímeros plásticos y de los biopolímeros es su plasticidad y su resistencia mecánica. Particularmente, la capacidad de ser flexibles pero a su vez resistentes a esfuerzos físicos y mecánicos que les permitan proteger física y mecánicamente al producto a contener y conservar. En particular en los biopolímeros obtenidos así como en el caso de los plásticos se tiene la posibilidad de obtener características o propiedades físicas, de barrera, mecánicas y de desempeño a la medida tanto de los requerimientos de protección del producto como del mercado. Esto se logra a través de formular con aditivos así como selección de los procesos de transformación pertinentes.
Ejemplo 1. Decorticación de granos de cereales
Se lleva a cabo de la siguiente forma, los granos del cereal se pesan. Posteriormente son decorticados hasta remover del 20 - 25% del peso total de los granos de cereales por medios mecánicos.
Ejemplo 2. Molienda de granos de cereales decorticados
Los granos decorticados obtenidos en el ejemplo uno, se retoman muelen en seco. La molienda de los granos decorticados es posible llevarla a cabo en un molino de martillos para obtener una harina fina; filtrada en malla -150 mesh o el equivalente a un tamaño de partícula con un diámetro aproximado de 0.0660 mm.
Ejemplo 3. Solubilización de proteínas y almidones
Se realiza disolviendo de 2 a 3% p/v de harina en una solución etanólica de 50 a 70% a una temperatura no mayor a 82 1 I 0 C, con agitación constante de 250 ± 10 rpm. La realización preferida se realizo disolviendo 2% p/v de harina en la solución etanólica al 50% con las condiciones de temperatura y agitación dadas anteriormente.
Adicionalmente, a la solución etanólica se adiciona agua a 89± I o C, en una proporción de 50% v/v; con la finalidad de lograr la disolución completa de los almidones, y manteniendo la agitación constante a 250± 10 rpm. Ejemplo 4. Agregar plastificante
Es importante especificar que el plastificante que se agrega es del grupo de los polioles, en un rango de 0.4 a 0.8 % v/v preferentemente 0.6% v/v, siendo el plastificante preferido el glicerol. Manteniendo las condiciones de temperatura no mayor a 89 1 I 0 C, con agitación constante en un rango de 250 ± 10 rpm.
Ejemplo 5. Verter en moldes
A la dispersión de proteínas y almidones obtenida en la etapa d) es vertida en moldes de configuración variable, a una temperatura no mayor a 65 ±1° C.
Ejemplo 6. Evaporar solventes
La evaporación de solventes de la dispersión de proteínas y almidones vertida en moldes se realiza, a una temperatura no mayor a 89° C, hasta sequedad. Y opcionalmente se puede llevar a cabo en un horno con flujo de aire, pero puede utilizarse otro medio que cumpla con las condiciones para evaporar los solventes.
Ejemplo 7. Método preferido para producir biopeliculas a partir de maíz variedad azul (Zea mays amilácea) a. Decorticar granos de maíz variedad azul (Zea mays amilácea); en seco, preferentemente por medios mecánicos hasta remover del 20 a 25% del peso total de los granos.
b. Moler los granos de maíz decorticados de la etapa a) para obtener una harina; con tamaño de partícula de malla -150 mesh o su equivalente de 0.0660 mm.
c. Solubilizar proteínas y almidones contenidas en la harina obtenida de la etapa b); para obtener una dispersión de proteínas y almidones; donde dicha dispersión se lleva a cabo a una temperatura no mayor a 82 ±1° C, disolviendo 3% p/v de harina de maíz variedad azul (Zea mays amilácea) en una solución etanolica al
50%, y adicionalmente para lograr la disolución completa de los almidones del maíz azul variedad azul (Zea mays amilácea), se agrega agua a la solución etanolica, agua a temperatura constante de solubilización no mayor a 89 ± I o C. Manteniendo agitación constante a 250 ±10 rpm.
d. Agregar un plastificante en un rango de 0.4 a 0.8 % v/v a la dispersión de proteínas y almidones de harina de maíz variedad azul (Zea mays amilácea) obtenida en la etapa c). Preferentemente se agrega el plastificante al 0.8% v/v.
e. Vertir en moldes, esta etapa se realiza vertiendo la dispersión de d) en moldes con configuración variable, a una temperatura no mayor a 65 ±2° C.
f. Evaporar solventes de la dispersión de d) contenida en los moldes a una temperatura no mayor a 89° C, hasta sequedad.
Adicionalmente, después de la solubilización de proteínas y almidones contenidos en la harina se ajusta el pH en un rango comprendido de 3 a 10; siendo el valor de pH preferido de 3.
Ejemplo 8. Efecto del pH en el color y flexibilidad de biopeliculas obtenidas de maíz variedad azul (Zea mays amilácea)
Se obtuvieron biopeliculas de harina de maíz variedad azul a diferentes pH, desde pH 3 hasta pH de 10. El pH influyo sobre el color que tomaron las biopeliculas, las cuales pueden tener un color rojos (pH de 3), naranja, morado, azules y hasta marrones (pH 10). Estos cambios de color se ilustran a continuación. El pH influye así mismo, en la flexibilidad de las películas. A valores básicos, las películas son más flexibles, este cambio se logro solamente con cambiar pH y sin adición del plastificante u otros aditivos. El color que toman las soluciones como en consecuencia las biopeliculas tienen relación con las formas isoméricas en el cual presentan las biopeliculas potencialmente poder antioxidante (debido a la forma isomérica en que se encuentra las antocianinas) es a pH 3 y pH 4, con estos resultados podemos establecer una base de pH 3 para el proceso de colada y así obtener biopeliculas con potencial antioxidante. Es de notar que la característica coloración de las antocianinas y su relación con el potencial antioxidante se neutralizan a pHs básicos, más sin embargo es posible obtener biopelículas plásticas flexibles a estos pHs.
Tabla 1. Espesor de biopelículas de harina de maíz azul con ajuste de pH en la dispersión.*
*Media de análisis por triplicado
El color que toman las dispersiones y en consecuencia las biopelículas, es debido a la presencia de antocianinas en el grano decorticado y en la harina de maíz azul con que se fabricaron las biopelículas.
Las antocianinas son el grupo más importante de pigmentos solubles en agua en las plantas. En tejidos de plantas las antocianinas producen tonalidades azules, púrpura, rojos, así como colores intermedios y aparecen negras en algunas ocasiones. Su color y estructura es dependiente de valores de pH y la presencia de copigmentos. Las biopeliculas de maíz azul, obtenidas de una dispersión a pH ácido tienen tonalidades rojas y obtenidas a pH básico tienen tonalidades azules. Las antocianinas son compuestos hidrofílicos y generalmente están presentes en las vacuolas de la célula vegetal, aunque también están presentes en hojas, raíces y en semillas (Clifford, 2000).
Extractos ricos en antocianinas tienen potencial como aditivos alimenticios, especialmente como antioxidantes y colorantes cuando los materiales adecuados están disponibles como un producto de residuo por ejemplo la producción de vinos. Las antocianinas metiladas y aciladas son favorecidas para este propósito debido a su gran estabilidad (Clifford, 2000). Son glicósidos con un esqueleto antocianidin C 6 -C 3 -C 6 (flavonoides). Los aglicones son raramente encontrados en plantas frescas. Son conocidas cientos de antocianinas por:
'> El esqueleto básico antocianidin (el número y posición de sustituyentes hidroxil y metoxil (hay seis variaciones comunes).
> La identidad, número y posición en la que los azúcares son ligados al esqueleto.
> La proporción de acilación de azúcares y la identificación de compuestos acilantes. (Clifford, 2000).
El color rojo se relaciona con la forma activa de la aglucona (cianidina) y a pH 3 se presenta esta forma isomérica la cual esta relacionada con el mayor potencial antioxidante de las antocianinas citado en la literatura. De lo anterior, se puede inferir que las biopelículas no solamente pueden presentar colores diferentes y deseados sino que por la presencia de antocianinas en su forma activa a pH 3 y 4 toman no solo éstos colores sino tienen o conservan potencialmente su acción antioxidante.
Esto se evidenció en las biopelículas obtenidas de maíz azul, ya entre menor fue el valor de pH de la dispersión, mayor fue la tendencia al color rojo que presentó la biopelícula, color característico de antocianinas activas y que se relaciona con su potencial antioxidante. Todas estas razones hicieron que la condición de pH 3 fuera la óptima para la obtención de biopelículas con esta característica (potencial acción antioxidante).
Ejemplo 9. Biopeliculas de sorgo variedad blanco (Sorghum bicolor Moench) adicionadas con nisina
Opcionalmente se agrega al menos un aditivo, después de la etapa d), del proceso aquí propuesto, que particularmente es nisina, una bacteriocina dentro de los agentes antibacterianos comprendidos dentro de los agentes conservadores del tipo orgánico. Particularmente, la nisina está en una concentración en el rango 125 a 500 ppm, en proporción a la harina de sorgo variedad blanco. Las concentraciones de 125 y 250 ppm son los valores mínimos y máximos permitidas en alimentos por las regulaciones internacionales (UE, FDA) para esta sustancia cuando se usa como aditivo o sustancia
GRAS y lograr el efecto deseado (antibacteriano). La concentración de 500ppm, es el doble de la cantidad permitida en el alimento pero se asume que al encontrarse en la biopelícula o envase y no en el alimento y al estar ambos en constante interacción, una vez alcanzado el estado de equilibrio entre los aditivos del envase susceptibles de migrar al alimento, la mitad de la concentración de la bacteriocina estará en el envase y la otra mitad en el alimento, cumpliendo así con la concentración máxima permitida por las legislaciones y regulaciones vigentes y garantizar una máxima acción antibacteriana (frente a bacterias grampositivas).
Ejemplo 10. Método preferido para producir biopeliculas a partir de sorgo tipo II variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) a. Decorticar granos de sorgo variedad rojo {Sorghum bicolor L. Moench); en seco, preferentemente por medios mecánicos hasta remover del 20 a 25% del peso total de los granos.
b. Moler los granos de sorgo decorticados de la etapa a) para obtener una harina; con tamaño de partícula de malla -150 mesh o su equivalente de 0.0660 mm.
c. Solubilizar proteínas y almidones contenidas en la harina obtenida de la etapa b); para obtener una dispersión de proteínas y almidones; donde dicha dispersión se lleva a cabo a una temperatura no mayor a 82 ±1° C, disolviendo 2% p/v de harina de sorgo rojo variedad rojo {Sorghum bicolor L. Moench) en una solución etanolica al 50%, y adicionalmente para lograr la disolución completa de los almidones de sorgo variedad rojo {Sorghum bicolor L. Moench), se agrega a la solución etanolica, agua a 89± I o C, en una proporción de 50% v/v. Manteniendo la agitación constante a 250 +-10 rpm.
d. Agregar un plastificante en un rango de 0.4 a 0.8 % v/v a la dispersión de proteínas y almidones de harina de sorgo variedad rojo {Sorghum bicolor L. Moench) obtenida en la etapa c). Preferentemente se adiciona plastificante al 0.6% v/v. e. Vertir en moldes, esta etapa se realiza vertiendo la dispersión de d) en moldes con configuración variable, a una temperatura no mayor a 65 ±1° C, preferentemente en moldes de superficie lisa y continua.
f. Evaporar solventes de la dispersión de d) contenida en los moldes a una temperatura no mayor a 89° C, hasta sequedad, y en caso de utilizar moldes de superficie lisa y continua se obtiene una biopelicula.
Adicionalmente, después de la solubilización de proteínas y almidones contenidos en la harina, se agrega al menos un aditivo, que opcionalmente es un agente antifüngico un agente bacteriano.
Particularmente, el agente antifüngico es extracto de ajo, en una concentración de 0.5 a 10 % v/p preferentemente de 10% v/p, respecto a la harina.
Cuando el agente antibacteriano particularmente es extracto de orégano, el rango de concentración es de 0.5 a 1.0 % v/p, preferentemente de 1.0% p/v respecto a la harina.
Cuando el agente antibacteriano particularmente es sorbato de potasio, se adiciona en una concentración no mayor a 1.0 % v/p, respecto a la masa final de la biopelicula.
Las biopeliculas producidas a partir de granos de cereales, exhiben características de: a) Elongación, b) Tensión c) Permeabilidad al vapor de agua y d) Termosellabilidad
Los valores de resistencia a la tensión y elongación, pueden observarse en la tabla 2. Tabla 2. Valores de resistencia a la tensión y elongación en biopelículas producidas a partir de granos de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) adicionadas de manera independiente con un agente antifüngico y agente antibacteriano.
Donde: σ = Resistencia a la tensión
E = Módulo de elasticidad
% El = Porcentaje de elongación
Los resultados de la determinación de permeabilidad al vapor de agua, pueden observarse en la tabla 3.
Tabla 3. Resultados de la determinación de permeabilidad al vapor de agua en biopelículas producidas a partir de granos de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) y adicionadas de manera independiente con un agente antifüngico y agente antibacteriano.
Donde:
TVA = Transmisión de vapor de agua
Las condiciones óptimas de tiempo y temperatura relacionadas al termosellado de las biopeliculas, se presentan en la tabla 4.
Tabla 4. Condiciones óptimas de tiempo y temperatura del sello para biopelículas producidas a partir de granos de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) y adicionadas de manera independiente con un agente antifüngico y agente antibacteriano.
Ejemplo 11. Evaluación de la actividad antibacteriana de las biopeliculas de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) adicionadas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de potasio.
Preparar usando agar nutritivo cultivos en placa de: a) Εscherichia. coli O157:H7, a partir de 1 mL de suspensión de E. coli O157:H7 en caldo nutritivo con un conteo de 15xlO 7± 4 UFC/mL. b) Salmonella typhimurium ATCC 19111 a partir de 1 mL de suspensión de S. typhimurium con un conteo de 9xlO 7± \3 UFC/mL. c) Listeria monocytogenes, a partir de 1 mL de suspensión de L. monocytogenes con un conteo de 5XlO^ UFC/mL.
Probar la actividad antimicrobiana de las biopeliculas de sorgo rojo adicionadas con extracto de orégano o extracto de ajo o sorbato de potasio, esto se lleva a cabo cortando fragmentos en forma de discos, de 0.6cm de diámetro, de cada una biopeliculas e identificarlos como:
Muestra A Fragmentos de biopeliculas de sorgo rojo adicionadas con extracto de ajo. Muestra B Fragmentos de biopeliculas de sorgo rojo adicionadas con extracto de orégano Muestra C Fragmentos de biopeliculas de sorgo rojo adicionadas con sorbato de potasio.
Posteriormente a cada una de las muestras se le determino su actividad antimicrobiana frente a cultivos en placa. Colocar a cada uno de la serie de cultivos en placa un fragmento de biopelicula de cada muestra, incubar a 37 1 I 0 C por 24-48h. Medir el halo de inhibición para cada uno de las determinaciones.
En la tabla 5 se presenta la distancia de los halos de inhibición producidos por las biopeliculas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de postasio sobre los cultivos en placa de la cepa de E. coli O157:H7. Tabla 5. Actividad antibacteriana de las biopeliculas de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) adicionadas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de potasio sobre la cepa de Escherichia. coli O157:H7
En la tabla 6 se presenta la distancia de los halos de inhibición producidos por las biopeliculas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de postasio sobre los cultivos en placa de la cepa S. typhimurium. Tabla 6. Actividad antibacteriana de las biopeliculas de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench) adicionadas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de potasio sobre la cepa S. typhimurium.
En la tabla 7 se presenta la distancia de los halos de inhibición producidos por las biopeliculas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de postasio sobre los cultivos en placa de las cepas L. monocytogenes. Tabla 7. Actividad antibacteriana de las biopeliculas de sorgo variedad rojo (Sorghum bicolor L. Moench ^adicionadas con extracto de ajo o extracto de orégano o sorbato de potasio sobre la cepa Listeria monocytogenes.
Ejemplo 12. Uso de las biopeliculas motivo de esta invención
Como se ha puesto de manifiesto, la forma del polímero obtenido depende del molde, que se prefiere reúna las características necesarias para obtener una biopelicula continua, que elaborada con el método aquí propuesto, mantendrá las características deseables para ser usada en la fabricación de envases conformados de distintas formas como bolsas, pads, almohadillas por mencionar algunas. Dichos envases están destinados a contener y/o preservar alimentos, como por ejemplo productos de panificación, productos de confitería, incluso productos cárnicos crudos o procesados. Por ejemplo, formando con la biopelicula una bolsa que contenga productos de confitería, para preservar productos cárnicos procesados y crudos, ubicando dichas biopeliculas entre las piezas de carne para hamburguesa. Ejemplo 13. Método para conservar alimentos envasados en envases fabricados con la biopelicula motivo de esta solicitud de patente a) Obtener una biopelicula continua con el método aquí propuesto. b) Doblarla por la mitad. c) Termosellar sus lados, dejando un extremo abierto libre para introducir preferentemente productos alimenticios. d) Termosellar el extremo abierto libre.