Análisis del efecto de la dispersión de nanopartículas de quitina sobre las propiedades tecnológicas de films de proteína sérica

Los recubrimientos alimenticios basados en polímeros son una tecnología eficaz para la conservación de alimentos y constituyen una práctica de ecodiseño. Entre los polímeros para recubrimientos alimentarios destaca la proteína aislada de suero lácteo (wey protein isolate, en inglés, WPI) por sus propiedades mecánicas superiores, aunque presentan una barrera débil al vapor de agua. Para mejorar las propiedades de barrera de los films, se ha explorado incorporar nanomateriales a la matriz de los films. Este trabajo de fin de máster investiga los métodos de dispersión de nanopartículas de quitina para su incorporación a soluciones formadoras de WPI. Estas nanopartículas de quitina son obtenidas de exoesqueletos de crustáceos, lo que favorece el aprovechamiento de subproductos y fomenta la sostenibilidad. Como métodos de desagregación de las nanopartículas de quitina se evaluaron la ultrasonicación y la microfluidificación. El tratamiento de 120 minutos de ultrasonicación fue el más efectivo obteniendo un tamaño medio de partícula de 4,8 µm. También fue el tratamiento que presentó la mejor estabilidad en el tiempo. Al incorporar las nanopartículas de quitina tratado a los films de WPI se observó que aumentaron la opacidad, tensión máxima y módulo de Young de los recubrimientos. Por su parte disminuyeron la humedad, la permeabilidad al vapor de agua y la elongación relativa al comparar con su contraparte sin nanopartículas.

Polymer-based food coatings are an effective technology for food preservation and represent an important eco-design practice. Among the various polymers used for food coatings, whey protein isolate (WPI) stands out due to its superior mechanical properties, however, one of its limitations is its weak barrier against water vapor. To improve the barrier properties of WPI films, the incorporation of nanomaterials into the film matrix has been explored. This master’s thesis focuses on investigating methods for dispersing chitin nanoparticles to incorporate them into WPI-forming solutions. Chitin nanoparticles are derived from crustacean exoskeletons, such as shrimp and crab shells, which promote the utilization of seafood by-products and contributes to sustainability efforts in the food industry. Two methods were evaluated for deagglomerating the chitin nanoparticles: ultrasonication and microfluidization. Among these, ultrasonication for 120 minutes was found to be the most effective, resulting in an average particle size of 4.8 µm. Additionally, this treatment showed the best long-term stability. When the ultrasonicated chitin nanoparticles were incorporated into WPI films was observed an increment of the opacity, maximum tensile strength and Young's modulus. On the other hand, the moisture content, water vapor permeability, and relative elongation of the films decreased compared to WPI films without nanoparticles.