Envases verdes : Revista Pesquisa Fapesp

Léo Ramos Guayaba junto a un plástico comestible elaborado con sustancias extraídas de la pulpa y de la cáscara de esa frutaLéo Ramos

No resulta descabellado imaginar un futuro con envases plásticos comestibles, que puedan formar parte de sopas y jugos sin causar daño a la salud. Nuevas posibilidades para el almacenamiento de alimentos que eviten el descarte después del consumo de los envases e incluso brinden nutrientes a los consumidores van concretándose en forma experimental en laboratorios de universidades y centros de investigación. En Brasil, la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) estudia nuevos materiales que podrían transformarse en envases o incluso en ingredientes alimenticios. Los científicos los denominan bioplásticos o biopolímeros y también pueden formar parte de envases biodegradables. “Estos materiales poseen características nutricionales, con sabor y color de vegetales, o bien pueden ser transparentes, delgados y con idéntica apariencia que los plásticos usuales”, explica Luiz Henrique Capparelli Mattoso, investigador de Embrapa Instrumentación Agropecuaria, cuya sede se encuentra en São Carlos (São Paulo).

Estos bioplásticos se fabrican a partir de alimentos frescos o de residuos de la elaboración de jugos o de otros procesos industriales. A partir de esas materias primas se extraen compuestos, tales como los polisacáridos, a los que se considera como polímeros naturales. De manera similar a los plásticos elaborados con derivados del petróleo, están formados por macromoléculas de largas cadenas de carbohidratos. La mayoría de los biopolímeros también es biodegradable: los envases que cuya función no incluya llevarlos a la mesa, se deterioran naturalmente en la basura en pocos días o semanas. Para Mattoso, que estudia esos materiales desde hace 20 años, los bioplásticos degradables y comestibles son una respuesta al impacto ambiental provocado por el plástico sintético. “Es necesario reducir la cantidad de envases plásticos sintéticos en vertederos y rellenos sanitarios”, dice Mattoso. Los nuevos materiales, con la misma versatilidad de los plásticos tradicionales, abren un abanico infinito de posibilidades para suplir a las áreas de embalajes y alimentos funcionales.

Los plásticos comestibles del grupo de Mattoso comenzaron a fabricarse hace ocho años en el entorno de la Red de Nanotecnología Aplicada al Agronegocio (AgroNano), integrada por investigadores de empresas y de varias instituciones de investigación científica, como son los casos de la profesora Márcia Aouada, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Ilha Solteira, la investigadora Henriette Monteiro Cordeiro de Azeredo, de Embrapa Agroindustria Tropical, afincada en Fortaleza (CE), además de Tara McHugh, del grupo de investigadores del Servicio de Investigación del Departamento de Agricultura de Estados Unidos. Los filmes plásticos están elaborados básicamente con algunos tipos de polisacáridos tales como almidón, pectina e hidroxipropilmetilcelulosa (HMPC). Esos componentes se extraen, por ejemplo, de la pulpa y la cáscara de frutas, tales como guayaba, papaya, maracuyá, banana, asaí, kiwi y durazno ‒o de legumbres‒, como por ejemplo la remolacha y la zanahoria. Las aplicaciones son múltiples. Ya sean comestibles o biodegradables, podrían servir para envasar varios tipos de alimentos, e incluso forraje para animales.

Léo Ramos Un bioplástico elaborado a partir del asaí y nanopartículas de quitosano, una sustancia con efecto bactericidaLéo Ramos

Un tema aún no resuelto es el riesgo eventual de que el biopolímero atraiga animales en los almacenes o en los anaqueles de los supermercados. “No sabemos si atraería a ratas y cucarachas, no realizamos test específicos, pero no tuvimos ese tipo de problemas a lo largo de estos años de investigación”, dice Mattoso. La posibilidad de que los envases queden contaminados por bacterias y otras suciedades podría resolverse, según el investigador, mediante el agregado de sustancias tales como quitosano, canela y propóleos, que poseen efecto bactericida. “Otra solución sería la utilización externa de un envoltorio solamente biodegradable y no comestible, para embalar algunos alimentos que se consumen al natural”, explica. Los biopolímeros se pueden lavar con agua, pero no con jabón.

“Algunos colegas estadounidenses, como en el caso de Tara McHugh, ya utilizan filmes comestibles en restaurantes de comida japonesa”, comenta. “Algunos clientes son alérgicos a las algas que se emplean para envolver algunas clases de sushi. Estas películas las sustituyen, sin que se pierda el sabor y la calidad del alimento”. El investigador imagina en perspectiva las nuevas posibilidades que ofrecen los biopolímeros para la industria alimenticia. “Se pueden elaborar plásticos con sabores de diversa índole y agregárselos a las comidas”. Se podría envasar un pollo con un tipo de bioplástico que en sus moléculas tuviera el propio condimento para el alimento. “Al llevarlo al horno, la evaporación del agua de la carne disolvería el filme, fragmentándolo y sazonando el alimento durante la cocción”, explica. La ventaja de introducir el condimento en el envase sería su utilidad como alimento, evitando el descarte. Algunos envases podrían batirse en la licuadora para preparar jugos. “Se puede trabajar con nuevos conceptos de alimentos”, dice Mattoso. En los estudios con plásticos comestibles llevados a cabo durante los últimos ocho años en São Carlos, se invirtieron 200 mil reales, aportados por Embrapa, el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y la FAPESP.

Ravioles de granada
En Fortaleza, la capital del estado de Ceará, Cordeiro desarrolló un plástico comestible a partir de pectina, además de jugo de granada, ácido cítrico y glicerol, una sustancia que puede ser un subproducto del procesamiento de aceites vegetales. “Ese biopolímero posee buenas propiedades mecánicas, color y sabor a granada”, explica. “Ideamos el producto para poder ingerirlo junto con el alimento”. Según Cordeiro, la idea del desarrollo del filme surgió en 2014, cuando ella pasó una temporada como investigadora visitante en Norwich, Inglaterra, como parte del programa Embrapa Labex, de cooperación científica con instituciones de otros países. “La granada es muy apreciada y consumida en Inglaterra, y yo sabía de su atractivo en el mercado a causa de sus manifiestas propiedades benéficas para la salud, entre las que se le reconoce como un buen antioxidante”, explica. “Pensé que sería interesante aprovechar el color atractivo de su pulpa para incorporarlo a un biopolímero”. Esa investigación científica se llevó a cabo en 2014, pero la investigadora trabaja con plásticos comestibles y biodegradables desde 2007.

Léo Ramos Plásticos comestibles desarrollados en EmbrapaLéo Ramos

Al momento de citar sus aplicaciones, Cordeiro refiere que el filme concebido en Inglaterra, al igual que los similares ideados por Mattoso, también podría utilizarse en restaurantes para envolver sushi, armar falsas empanadas o ravioles transparentes, que serían pequeñas bolsitas rellenas de carne comestibles o incluso para brindar un efecto decorativo a las comidas. “También podría comercializarse en polvo, para disolverlo en agua y revestir frutas”, explica. “Para eso, las frutas se sumergirían en el líquido para luego retirarlas logrando que se forme una película después de secarse”. Según Cordeiro, el filme que se formaría actuaría como una barrera de protección ‒una especie de fina cáscara que reduciría la entrada y salida de gases y humedad‒, contribuyendo a aumentar la estabilidad del alimento.

Otra posible aplicación es la producción de cintas de fruta similares a los fruit by the foot, o fruta por metro, existentes en Estados Unidos, que están elaboradas con tiras de goma enrolladas que se venden en forma de cinta adhesiva. Se trata de bioplásticos elaborados con frutas con el agregado de vitaminas. “En Estados Unidos hay una empresa que produce filmes a base de pulpa de diversas frutas y hortalizas y los comercializa para que el consumidor los prepare en forma de sushi o wrap [una variante de tacos enrollados en tortillas de masa delgada, que en este caso se sustituye por el plástico comestible] de varios sabores”.

La meta del grupo de investigación de la profesora Florencia Cecília Menegalli, de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de Campinas (Unicamp), consiste en el desarrollo de un filme que evite la oxidación de las frutas fraccionadas en pedazos. La profesora Menegalli y su alumna de doctorado Tanara Sartori emplean almidón de banana verde de la variedad terra (Musa x paradisiaca) como materia prima para la elaboración de filmes que preservan las frutas cortadas en pedazos. A ese material se le añaden micropartículas lipídicas (una mezcla de ácidos grasos) que contienen un antioxidante (vitamina C). “Con anterioridad, ya habíamos utilizado el almidón de banana para el desarrollo de envases biodegradables. Ahora optamos por un embalaje activo a partir del agregado del antioxidante en la fórmula”, explica Sartori. Antes, ellas necesitaban encapsular esas sustancias para insertarlas en el filme. “La encapsulación del antioxidante dentro de las micropartículas resulta importante para mantener la liberación controlada de la sustancia durante el almacenado de los productos, preservándolos hasta su llegada al consumidor final”.

Léo Ramos Etapa de producción de plástico comestible de fresa para el uso en embalajesLéo Ramos

El uso de micropartículas también se emplea en la cobertura, que es un líquido viscoso en el cual se sumergen las frutas que van a protegerse. A continuación, se las retira para su secado durante algunos minutos. Finalmente, se forma una película de protección sobre las frutas. Según Sartori, los resultados del trabajo aún no publicados revelan una efectiva preservación del color de las manzanas, incluso cortadas al medio, sobre las cuales se aplicó la cobertura con propiedades antioxidantes.

El paso siguiente para que todos estos productos lleguen al mercado depende de algunos factores. Cordeiro, de Embrapa, desarrolló en la década pasada un filme a base de pulpa de mango, con el agregado de nanofibras de celulosa extraídas de las fibras del algodón (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 176), que no llegó a generar patentes ni un producto comercial. “En esa época, algunas empresas me contrataron, pero ninguna se mostró interesada en trasladar la tecnología al mercado”, comenta. “Los filmes aún no se producen en forma industrial. No se han realizado estudios de ampliación de escala y, por consiguiente, su costo tan sólo puede estimarse y se lo considera elevado. Por eso, difícilmente puedan competir con los plásticos sintéticos”, comenta el profesor Paulo Sobral, de la Facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos de la Universidad de São Paulo (USP), campus de Pirassununga. “La utilización de residuos podría reducir el precio final del bioplástico, pero resulta muy difícil calcular su valor porque el mismo, depende de la fórmula empleada, de la escala de fabricación y del tipo de biopolímero”, dice Mattoso.

Los trabajos de los tres grupos generaron artículos recientes que se publicaron en periódicos científicos. Los que están más cerca de transformarse en productos comerciales son los filmes creados por Mattoso. “Ya hemos efectuado la prueba conceptual, desarrollamos varias fórmulas de embalajes y un proceso de producción a escala piloto”, comenta. Hasta ahora, hay siete empresas interesadas en los filmes comestibles que se contactaron con Embrapa. “Estamos negociando con algunas de ellas. Cuando acordemos con alguna empresa y firmemos un convenio de cooperación, adecuaremos la fórmula y desarrollaremos el producto final”, dice Mattoso.

Proyecto
Estudio y optimización de biocompuestos poliméricos comestibles formulados con residuos del procesamiento de frutas y hortalizas y reforzados con fibras vegetales (nº 2014/23098-9); Modalidad Beca en el País – Regular – Doctorado Directo; Becario Caio Gomide Otoni (Embrapa); Investigador responsable Luiz Henrique Capparelli Mattoso (Embrapa); Inversión R$ 92.264,64

Artículos científicos
SARTORI, T. et al. Development and characterization of unripe banana starch films incorporated with solid lipid microparticles containing ascorbic acid. Food Hydrocolloids. v.55, p. 210-19. abr. 2016.
AZEREDO, H. M. C. et al. Development of pectin films with pomegranate juice and citric acid. Food Chemistry. v. 198, p. 101-6. mai. 2016.

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