Síntesis y caracterización de nanopartículas de almidón de semilla de aguacate Hass para su utilización en el desarrollo de biopelículas

Abstract

Actualmente se producen 7.2 millones de toneladas de aguacate por año a nivel mundial. La semilla representa entre el 11 y 16% del peso de la fruta y es considerada un desecho, sin embargo, al ser rica en almidón puede ser una potencial fuente de este biopolímero. Además, una alternativa para reducir la huella de carbono que genera el plástico es el almidón, un polímero biodegradable con interesantes propiedades fisicoquímicas. Aunque el almidón se ha estudiado por muchos años, y uno de sus usos ha sido en el desarrollo de biopelículas, todavía no se ha trabajado lo suficiente con las nanopartículas de almidón, las cuales podrían ofrecer una mejora en la industria. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue sintetizar nanopartículas de almidón de la semilla de aguacate Hass con el fin de desarrollar una biopelícula compuesta de manera parcial por el almidón nativo sus nanopartículas y el xiloglucano como aditivo. Para la extracción y limpieza del almidón se usaron métodos físicos y químicos. Extraído el almidón de su fuente, se empleó la hidrólisis ácida y el ultrasonido para la síntesis de las nanopartículas. El almidón y sus nanopartículas se agregaron de manera parcial a la dispersión de almidón-xiloglucano para formar películas las cuales fueron comparadas con las muestras sin xiloglucano. Las técnicas que se usaron para analizar propiedades morfológicas, térmicas, estructurales, composicionales y tamaño de partícula fueron la microscopía electrónica de barrido de alta resolución, calorimetría diferencial de barrido, análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y dispersión de luz dinámica, respectivamente. Se lograron sintetizar nanopartículas de almidón por medio de hidrólisis ácida y ultrasonido, luego se usaron, junto con el xiloglucano, como aditivo reforzante para conformar un biopolímero. En las películas se midió el espesor, solubilidad en agua, permeabilidad al vapor de agua, degradabilidad y propiedades mecánicas tales como resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura y el módulo elástico; estas películas se destacan por sus propiedades mecánicas y biodegradabilidad (Texto tomado de la fuente).

Currently, 7.2 million tons of avocado are produced worldwide per year. The seed represents between 11 and 16% of the weight of the fruit and is considered a waste product; however, as it is rich in starch, it can be a potential source of this biopolymer. Furthermore, an alternative to reduce the carbon footprint generated by plastic is starch, a biodegradable polymer with interesting physicochemical properties. Although starch has been studied for many years, and one of its uses has been in the development of biofilms, not enough work has yet been done with starch nanoparticles, which could offer an improvement in the industry. Therefore, the objective of this work was to synthesize starch nanoparticles from Hass avocado seed in order to develop a biofilm partially composed of native starch nanoparticles and xyloglucan as an additive. Physical and chemical methods were used for starch extraction and cleaning. Once the starch was extracted from its source, acid hydrolysis and ultrasound were used to synthesize the nanoparticles. Starch and its nanoparticles were partially added to the starch-xyloglucan dispersion to form films which were compared to samples without xyloglucan. The techniques used to analyze morphological, thermal, structural, compositional and particle size properties were high resolution scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and dynamic light scattering, respectively. Starch nanoparticles were synthesized by acid hydrolysis and ultrasound, then used together with xyloglucan as a reinforcing additive to form a biopolymer. Thickness, water solubility, water vapor permeability, degradability and mechanical properties such as tensile strength, elongation at break and elastic modulus were measured in the films; these films stand out for their mechanical properties and biodegradability.