• Título:  ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD OXIDATIVA DE DIFERENTES ALIMENTOS LIPÍDICOS ENVASADOS Y SU APLICACIÓN AL DESARROLLO DE ENVASES ACTIVOS CON CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
• Autor:  VALDÉS GARCÍA, ARANTZAZU
• Universidad:  Universidad de Alicante
• Departamento:  Química analítica, nutrición y bromatología
• Fecha de Lectura:  17/12/2014
• Programa de doctorado:  QUÍMICA 1709
• Dirección: 
  • GARRIGÓS SELVA, Mª DEL CARMEN (DIRECTOR)
  • BELTRÁN SANAHUJA, ANA (CODIRECTOR)
• Tribunal: 
  • Jiménez Migallón, Alfonso (PRESIDENTE)
  • LÓPEZ MARTÍNEZ, JUAN (SECRETARIO)
  • FORTUNATI, ELENA (VOCAL)
• Descriptores: 
  • QUIMICA ANALITICA
• Fichero de tesis:
• http://hdl.handle.net/10045/45808
• Resumen:
  La seguridad y salubridad de los alimentos procesados depende, en buena medida, de su envase y de la protección que éste sea capaz de aportar. En la actualidad, existe una tendencia creciente hacia el uso de los sistemas de envasado activo, que superan el concepto tradicional de mínima interacción entre el envase y el alimento mediante la interacción positiva entre ambos componentes, que redunda en un beneficio para el propio alimento. En el caso de alimentos con un alto contenido en grasas, el uso de sistemas de envasado activo ha permitido reducir su deterioro oxidativo y, en consecuencia, evitar sabores y olores indeseados. El procesado industrial de la almendra comienza con la eliminación del tegumento (6.0-8.4 % del peso total del fruto seco), siendo éste uno de los residuos principales de la industria de la almendra. En la actualidad, el tegumento se destina a alimentación para ganado o para producción de energía, lo que conlleva numerosos problemas medioambientales, como la erosión del suelo y contaminación del aire. Por ello, la industria requiere de nuevas formas para su revalorización. Numerosos estudios indican el efecto de refuerzo obtenido en diferentes polímeros al adicionar fibras naturales procedentes de residuos agrícolas. Así, en este trabajo se plantea la utilización del tegumento como agente de refuerzo en materiales destinados al envasado de alimentos. Además, el tegumento contiene polifenoles a los que se les atribuye buenas propiedades antioxidantes y antimicrobianas. Sin embargo, aún no se ha demostrado su actividad como aditivo activo, por lo que su incorporación a materiales para envasado y su liberación controlada se consideran muy interesantes para la protección del propio alimento. La creciente sensibilización hacia los problemas medioambientales y el aumento del precio del petróleo ha provocado la búsqueda de nuevos materiales para sistemas de envasado alimentario. Por ello, como matriz base para el desarrollo de estos envases se optará por el polímero poli(¿-caprolactona) (PCL) como material biodegradable. Finalmente, para comprobar el efecto de los aditivos activos, la mayoría de los estudios publicados recurren al uso de los simulantes de alimentos establecidos en la Legislación vigente. Sin embargo, existe una cierta controversia sobre la capacidad de estos simulantes a la hora de reproducir el comportamiento de los alimentos reales. Una de las innovaciones propuestas en este trabajo es el estudio sobre los propios alimentos envasados. En este contexto, el objetivo principal del presente trabajo es la propuesta de formulaciones en base PCL destinadas al envasado de alimentos con alto contenido graso mediante la revalorización de un subproducto de origen natural, el tegumento de almendra. Para ello, se proponen dos vías de revalorización: a) desarrollo de formulaciones reforzadas con tegumento molido; y b) desarrollo de formulaciones activas con capacidad antioxidante mediante la incorporación de antioxidantes naturales extraídos de este subproducto. Para tal fin, se han planteado una serie de objetivos específicos: 1. Para poder evaluar la eficacia de los envases tradicionales en la conservación de los alimentos grasos y proponer así el uso de envases activos con capacidad antioxidante es necesario conocer los procesos de degradación oxidativa y conservación de diversos tipos de alimentos grasos. Para ello, se estudiará la estabilidad oxidativa de diferentes almendras procesadas (crudas, fritas y tostadas) conservadas en un envase convencional. El estudio de la estabilidad oxidativa de las almendras se realizará también en condiciones de oxidación forzada en estufa a 100 ºC para evaluar su aceptación en el mercado. 2. Desarrollo y caracterización (morfológica, estructural, mecánica, térmica, barrera a gases, desintegración en compost y degradación enzimática) de nuevos biocompuestos en base PCL obtenidos mediante la incorporación directa de tegumento de almendra (0, 10, 20 y 30 % en peso) con objeto de reducir el precio final del biopolímero, mejorar su biodegradabilidad y desarrollar un nuevo envase activo antioxidante. Se proponen dos sistemas diferentes de procesado del material: a) películas obtenidas a escala de laboratorio; y b) probetas obtenidas mediante extrusión, para evaluar el efecto de las condiciones de procesado en las propiedades de los biocompuestos obtenidos. 3. Desarrollo y caracterización (morfológica, estructural, mecánica, térmica y barrera) de biopelículas antioxidantes en base PCL obtenidas mediante la incorporación de extracto de tegumento (0, 3 y 6 % en peso). Para ello, se optimizará un método mediante extracción asistida por microondas (MAE) utilizando un diseño Box-Behnken (BBD). 7 variedades diferentes de almendra se utilizarán en este trabajo. La selección de la variedad con mayor capacidad antioxidante se realizará utilizando análisis discriminante lineal como herramienta estadística. La variedad de almendra seleccionada se utilizará para la extracción de los componentes antioxidantes que serán posteriormente incorporados a la matriz polimérica. 4. Evaluación de la eficacia de las películas activas obtenidas como sistemas para envasado de alimentos mediante un estudio de vida útil en almendras fritas almacenadas en el envase activo desarrollado (56 días, 40 ºC). De acuerdo con los objetivos planteados y a la vista de los resultados obtenidos en el presente trabajo de investigación se pueden extraer las siguientes conclusiones: 1. Los resultados obtenidos a partir del estudio de estabilidad oxidativa de diferentes almendras procesadas y envasadas bajo condiciones normales de almacenamiento y de oxidación forzada han demostrado la idoneidad de los métodos y técnicas utilizadas (perfil de ácidos grasos mediante GC-MS, productos de oxidación primarios y secundarios (PV y AV); parámetros térmicos mediante DSC y TGA, análisis de compuestos volátiles y contenido en hexanal por HS-SPME-GC-MS, y degradación lipídica mediante ATR-FTIR) para monitorizar la degradación oxidativa de alimentos tales como frutos secos. En particular, las técnicas HS-SPME-GC-MS, DSC, TGA y ATR-FTIR muestran varias ventajas, incluyendo mínima cantidad y preparación de muestra, menores tiempos de ensayo y la no necesidad de utilizar reactivos químicos. 2. En función del tratamiento oxidativo realizado es posible obtener diferente información de interés. En este sentido, la oxidación forzada a 100 ºC resulta ser más crítica comparada con el tratamiento en condiciones normales de conservación. En base a los resultados obtenidos, el envasado activo de alimentos resulta ser una alternativa interesante para la conservación de frutos secos con alto contenido en grasas insaturadas, tales como almendras fritas, con objeto de asegurar una mejor conservación y composición nutricional para los consumidores. 3. Se han desarrollado de forma satisfactoria bio-compuestos basados en tegumento de almendra y poli(e-caprolactona) (PCL) mediante dos tipos de procesado: mezclado en fundido y moldeo por compresión para la obtención de películas, y extrusión seguida de moldeo por inyección para obtener probetas estandarizadas. Los resultados obtenidos para la caracterización de los bio-compuestos estudiados mostraron una mejora sustancial de las propiedades mecánicas con la incorporación del tegumento de almendra en comparación con sólo PCL; lo que sugiere el uso potencial de este residuo como agente de refuerzo en compuestos de PCL. 4. Los bio-compuestos con un 10 % en peso de tegumento de almendra mostraron el mejor comportamiento en relación a las propiedades estudiadas, para ambos tipos de muestras (películas y probetas). Además, las películas obtenidas han demostrado ser también materiales prometedores desde un punto de vista medioambiental y para su aplicación en envasado activo de alimentos; observándose una menor velocidad de oxidación para almendras fritas envasadas comparado con sólo PCL durante 56 días a 40 ºC. 5. La biodegradabilidad de los bio-compuestos reforzados se ha estudiado utilizando dos métodos distintos. Se ha encontrado que la incorporación de tegumento de almendra retarda la degradación enzimática de las probetas por la acción de la enzima Pseudomonas lipase, lo que sugiere que el tegumento de almendra no se degrada de forma significativa bajo las condiciones de ensayo utilizadas. Sin embargo, la adición de tegumento en las películas aceleró la desintegración de la matriz de PCL en condiciones de compostaje, siendo este efecto más pronunciado a medida que se incrementaba el contenido de residuo. 6. La extracción asistida por microondas (MAE) ha resultado ser un método eficiente para la extracción de los antioxidantes presentes en el tegumento de almendra; mostrando numerosas ventajas frente a los métodos convencionales, tales como reducción del contenido de disolvente y tiempo de extracción necesarios, menor consumo de energía, buena reproducibilidad y mínima manipulación de la muestra. 7. El uso de un diseño experimental tipo Box¿Behnken ha permitido optimizar el proceso de extracción en base a las principales condiciones que afectan la recuperación y actividad antioxidante de los compuestos fenólicos presentes en el tegumento. Los resultados obtenidos para la caracterización del extracto de tegumento en términos del contenido total en fenoles y flavonoides así como la actividad antioxidante han mostrado el gran potencial de los residuos de tegumento como fuente natural de compuestos antioxidantes para su uso como aditivo activo en envasado de alimentos. El análisis de siete variedades distintas combinado con un análisis multivariante mostró que la variedad con mayor capacidad antioxidante fue la piel de almendra Guara. 8. Se han obtenido y caracterizado de forma satisfactoria películas antioxidantes basadas en PCL y la adición de extracto de tegumento de almendra Guara (3 y 6 % en peso). Estas películas han demostrado ser eficientes para retrasar la oxidación lipídica de almendras fritas envasadas durante 56 días de almacenamiento a 40 ºC, manteniendo su vida útil durante un mayor periodo de tiempo en comparación con solo PCL. En resumen, los resultados obtenidos en este trabajo de investigación han resaltado el uso potencial de los residuos agroalimentarios de tegumento de almendra como agentes de refuerzo o como fuentes naturales antioxidantes para el desarrollo de bio-compuestos de PCL y su aplicación en envasado de alimentos; tales como bandejas o envases similares en los cuales la transparencia no sea un factor crítico; siendo además un enfoque muy interesante para revalorizar los residuos de tegumento de almendra. En particular, estos materiales han demostrado ser efectivos para la conservación de alimentos susceptibles a la oxidación lipídica durante su almacenamiento. Finalmente, los bio-compuestos desarrollados podrían ser materiales más competitivos en el mercado en comparación con solo PCL, reduciendo costes en el envase final así como para la industria alimentaria.