PELICULAS MULTICAPA BASADAS EN BIOPOLÍMEROS PARA SU USO EN CONTACTO CON
ALIMENTOS

Buffa LM(1), Ansorena MR(2), Marcovich NE(3), Herry JM(4), Domenek S(5)
lbuffa@inti.gob.ar
(1) INTI-Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina
(2) Departamento de Ing. Química, Grupo de Ing. en Alimentos, Fac. Ingeniería, Univ. Nac. de
Mar del Plata (UNMdP), Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina.
(3) Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA), Fac.
Ingeniería, UNMdP – CONICET, Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina.
(4) INRA-AgroParisTech, UMR1319 Micalis, Equipe Bioadhésion, Biofilms et Hygiène des
Matériaux Massy, Francia
(5) AgroParisTech, UMR 1145 Ingeniérie Procédés Aliments, Massy, Francia

INTRODUCCIÓN
Las películas biodegradables resultan
adecuadas para conservar la calidad de los
alimentos, controlando el intercambio de gases
y vapores entre el producto y el medio
ambiente (permeabilidad), y retrasando la
actividad metabólica y/o enzimática de
deterioro del alimento. La caseína es una
proteína de bajo precio, fácilmente disponible,
no-tóxica y debido a su estructura molecular
(random coil) es apta para la formación de
películas. Sin embargo, una de las desventajas
para su uso en películas en contacto con
alimentos es su carácter hidrofílico, que se
potenciará debido a la humedad del producto o
del ambiente. Tal problemática se busca
resolver a través de su combinación con otros
materiales. El quitosano, polisacárido derivado
de la quitina, presenta propiedades
antimicrobianas y, a su vez, es apto para la
elaboración de films.
El complejo proteína-polisacárido presenta
mejores propiedades que cada componente en
forma individual (Pogaku et col, 2007). En este
caso, los grupos del quitosano cargados
positivamente interactúan con aquellos del
caseinato de sodio cargados negativamente,
formando una red tridimensional.

OBJETIVO
Los objetivos de este trabajo son:
 obtener películas preparadas a partir de la
combinación de polímeros naturales con
cargas opuestas (caseinato de sodio (C) y
quitosano (Q)).
 caracterizar la hidrofilicidad superficial de
las películas mediante la medición del
ángulo de contacto.

DESCRIPCIÓN
Para la elaboración de las muestras tanto el
caseinato de sodio (CAS 9005-46-3, proteínas:
83% (m/m)), como el glicerol (plastificante) se
obtuvieron de Sigma-Aldrich, mientras que el
quitosano (peso molecular: 1.61x105 g/mol,
grado de desacetilación: 95%) se adquirió en
un comercio de la ciudad de Mar del Plata,
Argentina.
Las películas se prepararon utilizando dos
metodologías distintas: (a) colada (casting) en
molde abierto de soluciones acuosas diluidas
de caseinato (2.5% (m/v)) y/o quitosano (2%
(m/v) en solución acuosa 1% (v/v)) de ácido
acético) seguida por el secado en estufa con
convección forzada a 35ºC durante 24 hs; y (b)
empleando soluciones concentradas (18%
(m/v) y 7% (m/v), respectivamente), y
esparciendo las mismas sobre un molde de
polimetilmetacrilato (PMMA) con ayuda de una
barra de Meyer. Para el caso del quitosano, la
solución de ácido acético se ajustó a 3,5%
(v/v). Las muestras se secaron en estufa con
convección forzada a 35ºC durante 8 hs. Se
prepararon películas monocapa ((Q) y (C)),
bicapa (Q-C) y multicapa (Q-C-Q y Q-C-C-Q).
Para analizar la hidrofilicidad de las películas
se midió el ángulo de contacto en ambas caras
empleando el Contact Angle Measuring System
G.10 (KRUSS GMBH, Palaiseau, Francia) y
agua destilada como líquido de análisis.
Se compararon los espesores de dos películas
similares obtenidas por ambas metodologías.
Para ello se tomaron diez medidas al azar de
cada muestra, empleando un micrómetro
(INSIZE, 0-25 mm ±0.01 mm). Para cada
película se calculó la media y la desviación
estándar correspondiente.

RESULTADOS
Empleando el método de casting tradicional
sólo se lograron obtener películas mono y
bicapa (Figura 1.a), éstas últimas adicionando
primero caseinato de sodio y luego quitosano.
Utilizando la barra de Meyer se obtuvieron
películas con más de dos capas (Figura 1.b),
las cuales se observaron también empleando
un microscopio electrónico de barrido (SEM)
(JEOL, modelo JSM-6460 LV) (Figura 2).
Ninguna de las películas obtenidas por ambos
métodos presentó delaminación aparente.

Las mediciones del ángulo de contacto se
detallan en la Tabla 1. Dado que en su
determinación se usó un solvente polar, los
valores mayores que 90º indican que la
superficie es hidrofóbica. La película monocapa
de caseinato no se caracterizó porque su
naturaleza hidrofílica impidió la estabilización
de la gota para la medición.

Figura 2. Película bicapa obtenida por barra de Meyer
Tabla 1. Mediciones de ángulo de contacto
Muestra
Método
Casting Barra Meyer
Cara superior Cara inferior Espesor (μm) Cara superior Cara inferior Espesor (μm)
Quitosano 100.7º ± 7.2º 103.0º ± 4.0º 76.8º ± 7.3º 102.0º+9.2º
Bicapa C-Q 94.8º ± 4.5º 109.5º ± 10.3º 190±10
Bicapa Q-C 90.4º ± 7.8º 96.0º ± 7.0º 38 ± 7
Tricapa Q-C-Q 51.0º ± 3.8º 62.3º ± 3.7º
Multicapa Q-C-C-Q 53.9 º± 3.5º 61.3 º± 3.0º

DISCUSION
Las dificultades encontradas para producir
películas multicapas por el método de casting
se atribuyen a las mismas interacciones
proteína-polisacárido. La atracción generada
entre los grupos cargados genera una
reorientación de la estructura molecular que no
es compatible con la adición de una tercera
capa. Por otro lado, el menor tiempo de secado
de las películas con la barra de Meyer, dificulta
este reordenamiento de cadenas posibilitando
la adición de caseinato sobre la capa de
quitosano. A su vez, las muestras con mejor
aspecto visual se lograron con la combinación
Q-C-C-Q, lo que confirma una segunda capa
de caseinato permite incorporar nuevas
cadenas aptas para interactuar con una
segunda capa de quitosano. Además estas
películas presentan un espesor más
homogéneo que las obtenidas por casting.
A partir de las mediciones del ángulo de
contacto se puede inferir que como
consecuencia de la interacción proteína-
polisacárido, se produce una reorganización de
las estructuras moleculares a lo largo de todo el
espesor de la película modificando la
hidrofilicidad de la superficie.

CONCLUSIONES
Se obtuvieron películas compuestas de
quitosano y caseinato de sodio por dos
metodologías de procesamiento diferentes sin
observarse separación entre las distintas capas
constituyentes. La metodología con la barra de
Meyer introduce mejoras con respecto al
proceso de casting tradicional: permite obtener
películas con más de dos capas, reduce los
tiempos de secado y otorga homogeneidad en
el espesor. Para el caso de estudio, quitosano-
caseinato, la incorporación de más de dos
capas podría permitir mejorar las propiedades
de barrera de las películas mono y bicapa, y
reducir el carácter hidrofílico que presentan
naturalmente las películas de caseinato.
Este trabajo se continuará mediante el análisis
en mayor detalle las interacciones proteína-
polisacárido y de la diferencia de color entre las
muestras obtenidas por ambos, a lo que se
sumará la determinación de propiedades de
barrera (permeabilidad de vapor de agua y
oxígeno).

BIBLIOGRAFÍA
Audic JL, Chaufer B. 2005. Influence of plasticizers
and crosslinking on the properties of
biodegradable films made from sodium
caseinate. Eur Polym J 41:1934-42.
Moreira MR, Pereda M, Marcovich NE, Roura S.I.
2010. Antimicrobial effectiveness of bioactive
packaging materials from edible chitosan and
casein polymers: assessment on carrot, cheese
and salami. J Food Sci 76(1), M54-M63 (2011).
Pereda M, Aranguren MI, Marcovich NE. 2008.
Characterization of chitosan/caseinate films. J
Appl Polym Sci 107(2):1080-90.
Pogaku, R.; Eng Seng, C; Boonbeng, L; y Kallu, U R
Whey Protein Isolate-Starch System- 2007. A
Critical Review. International Journal of Food
Engineering; 3 (6).
a) b)
Figura 1. a) Película bicapa (C-Q); b) Película tricapa (Q-
C-C)