Inclusión de nanocompositos en recubrimientos comestibles y su capacidad antifúngica a hongos fitopatógenos en poscosecha

Abstract

Resumen La aplicación de nanocompositos es detonante en el uso de películas y recubrimientos comestibles en alimentos ya que pueden generar productos económicos y hacer la producción eficiente al reducir los residuos y energía en la producción de envases alimentarios, además de potencializar sus propiedades fisicoquímicas. En este trabajo se sintetizaron nanocompositos de quitosanos (comercial y de langostino) con agente activo de plata (NCs-Ag-QC / NCs-Ag-QL) para su inclusión en recubrimientos comestibles. Se integró el hidrcoloide a películas a base de mucilago de linaza (ML), quitosano comercial (QC) y quitosano de langostino (QL). Los recubrimientos se caracterizaron en pH y % de sólidos solubles. A las películas formadas se les determinó: % solubilidad, espesor (mm), permeabilidad al vapor de agua (Pva) (g/Pa.s.m) x1010), propiedades mecánicas (Elasticidad (MPa), Modulo (MPa) y Fuerza (%)), ópticas (Transparencia y Opacidad (%)) y propiedades morfológicas. Los resultados indican que las películas fueron trasparentes, lisas y continuas lo que incrementa la posibilidad de integrarse en alimentos. La incorporación de NCs-Ag-QC/QL no modifica la resistencia de la película, pero si modifica la elasticidad. Para películas a base de QL la incorporación de NCs-Ag produce un material más resistente y elástico, los nanocompositos presentan una morfología de 70 a 120 μm confinados entre las láminas de las películas. Se estudió también el efecto de la incorporación de nanocompositos de Ag-quitosano en los recubrimientos de quitosano sobre la calidad del melón recién cortado hasta los 13 días de almacenamiento a 5 ºC. El melón recién cortado mostró una tasa de respiración (RR) inicial de 225.1 nmol kg-1 de CO2 a 5 ºC, que se redujo después de la aplicación de los recubrimientos, mostrado en recubrimientos de quitosano extraído de langostinos con nanocompositos de Ag-quitosano (RQL-NCs/Ag-QL), bajos valores de RR se incrementaron durante el almacenamiento. Las muestras recubiertas alcanzaron rápidamente la atmósfera modificada en estado estacionario dentro de paquetes de (CO2 / O2) 12.6-16.2 / 2.3-3.7 kPa, después de 9-10 días a 5 ºC. La baja emisión de C2H4 (0,20 pmol kg-1 s-1 C2H4 a 5 ºC), que incluso se redujo después del recubrimiento, no llevó a concentraciones superiores de 1 μL L-1 C2H4. La reducción de la firmeza durante el almacenamiento fue altamente controlada en períodos prolongados de almacenamiento por RQL- 11 NCs/Ag-QL. La calidad fisicoquímica relacionada con el contenido de sólidos solubles (10.5-11.2%; sacarosa, glucosa y fructosa: 26.8, 16.5 y 14.7 g L-1, respectivamente), pH (5.6-5.8) y TA (1.55-2.08 g de ácido cítrico L-1, los ácidos cítrico y málico: 2,0 y 1,4 g L-1, respectivamente) no fueron afectados por los recubrimientos. Además, RQL-NCs/Ag-QL mostró el mayor contenido total de vitamina C después de 13 días a 5ºC con respecto al resto de los tratamientos con recubrimientos. Las muestras recubiertas se puntuaron con mejores evaluaciones sensoriales durante el almacenamiento, mostrando RQL-NCs/Ag-QL la translucidez más baja, la alteración sensorial más importante en melón recién cortado. Las muestras con NCs-Ag-QL mostraron un efecto microbicida (0,6 unidades logarítmicas de reducción) del día 10 al 13, probablemente debido a una liberación más eficiente / controlada de Ag a partir de nanocompositos. En conclusión, los recubrimientos de quitosano de langostino con nanocompositos de Ag-quitosano presentan un alto potencial para ser aplicados en la industria de productos mínimamente procesados con el fin de extender la vida útil de sus productos. Palabras clave: nanotecnología; Cucumis melon; calidad; nanocompositos de plata; quitosano: recubrimientos comestibles.

Abstract The application of nanocomposites in films and food coatings can generate economic products and make production efficient by reducing waste and energy in the production of food packaging in addition to enhancing their physicochemical properties. In this work nanocomposites of chitosan (commercial and shrimp) with silver active agent (NCs-Ag-QC / NCs-Ag-QL) were synthesized for inclusion in edible coatings. The hydrocolloid was integrated into flax mucilage (ML) films, commercial chitosan (QC) and shrimp chitosan (QL). The coatings were characterized in pH and % of soluble solids. The mechanical properties of the films were determined as (MPa), Modulus (MPa), and Force (%), % solubility, (mm), water vapor permeability (Pva) (g / Pa.sm) x1010) ), Optical (Transparency and Opacity (%)) and morphological properties. The results of this investigation showed that the films were transparent, and continuous, which increases the possibility of integrating into food. The incorporation of NCs-Ag-QC / QL does not modify the strength of the film, but does modify the elasticity. For RQL-based films the incorporation of NCs-Ag produces a more resilient and elastic material and was possible to identify the morphology of the nanocomposites, which are spherical with size of 70 to 120μn confined between the film. The effect of Ag–chitosan nanocomposites incorporation into chitosan coatings was studied on quality of fresh–cut melon up to 13 d at 5 ºC. Fresh–cut melon showed an initial respiration rate of 225.1 nmol kg–1 of CO2 at 5 ºC, which was reduced after coatings, showing shrimp–extracted chitosan coating with shrimp–extracted Ag–chitosan nanocomposites (RQL-NCs/Ag-QL) lower RR increments during storage. Coated samples rapidly reached the steady state modified atmosphere within packages of (CO2/O2) 12.6–16.2/2.3–3.7 kPa, after 9–10 d at 5 ºC. The low C2H4 emission (0.20 pmol kg–1 s–1 C2H4 at 5 ºC), which was even reduced after coating, did not lead to C2H4 concentrations higher than 1 μL L−1 C2H4. Firmness reduction during storage was highly controlled in advanced storage periods by RQL-NCs/Ag-QL. Physicochemical quality related to soluble solids content (10.5–11.2 %; sucrose, glucose and fructose: 26.8, 16.5 and 14.7 g L–1, respectively), pH (5.6–5.8) and TA (1.55–2.08 g citric acid L–1; citric and malic acids: 2.0 and 1.4 g L–1, respectively) were not markedly affected by coating treatments. Furthermore, RQL-NCs/Ag-QL showed the highest total vitamin C content after 13 d at 5ºC regarding 13 the remaining coatings treatments. Coated samples were scored with better sensory scores during storage showing RQL-NCS/AG-QL samples lower translucency, the most important sensory alteration in fresh–cut melon samples. Only RQL-NCS/AG-QL samples showed a microbicidal effect (0.6 log units reduction) from day 10 to 13, probably owed to a more efficient/controlled liberation of Ag from shrimp–extracted nanocomposites during storage of these coated samples. Conclusively, the latter chitosan coating with Ag–chitosan nanocomposites presents a high potential to be applied in the fresh–cut industry in order to extend the shelf–life of their products. Key words: nanotechnology; Melon Cucumis; quality; silver nanocomposites; chitosan: edible coatings.