Envases alimentarios basados en biopolímeros y técnicas

Envases alimentarios basados en biopolímeros ytécnicas aplicadas para la mejora

de sus propiedades

Armando Villa MoralesPrograma de Doctorado en Recursos y Tecnologías Agrarias, Agroambientales y Alimentarias

Universidad Miguel Hernández de Elche

Correspondencia/ Correspondence:[email protected]

Recibido/ Received:19.02.2015

Aceptado/Accepted:18.03.2015

A. Villa Morales, “Envases alimentarios basados en biopolímeros y técnicas aplicadas para la mejora de sus propiedades,” Revista Doctorado UMH, vol. 1 no. 1,p8, 2015. [Online].

Cómo citar este trabajo How to cite this paper

ISSN: 2530-7320Vol. 1(1), 2015. Artículo p8

Food packaging based on biopolymers and applier techniques for the enhancement

of its properties

Revista Doctorado UMH. Vol. 1(1), 2015. Artículo p8

Envases alimentarios basados en biopolímeros y técnicas aplicadas para la mejora de sus propiedadesArmando Villa Morales

RESUMEN

Los plásticos basados en el petróleo que se usan como envases alimentarios pueden causar problemasmedioambientales debido a que no son biodegradables. Los biopolímeros como el almidón o la celulosapueden ser una solución a este problema si se utilizan en lugar de estos plásticos del petróleo, aunquetienen peores propiedades mecánicas y de barrera. La nanotecnología ha resuelto este problemausando otros materiales que pueden ser añadidos para mejorar sus propiedades. Estos materiales re-forzados llamados nanocompuestos mejoran la permeabilidad de los materiales poliméricos a los gasesy sus propiedades térmicas y mecánicas. De este modo, los nanocompuestos han sido desarrolladospara ser una nueva estrategia para matener la calidad alimentaria cuando es necesario y para satisfacerlas demandas crecientes por la sostenibilidad de la naturaleza. Además del reforzamiento de los ma-teriales, los nanocompuestos pueden tener otras características, como actividad antimicrobiana, cuandose refuerzan con nanopartículas de plata, óxido de zinc y dióxido de titanio. Las principales aplicacionesde los nanocompuestos, como sus efectos en el envasado de alimentos han sido revisados.

Palabras clave: nanocompuestos, montmorillonita, biopolímeros, almidón, celulosa.

ABSTRACT

Petroleum based plastics being used for food packaging may cause many environmental problems be-cause they are non-degradable. Biopolymers such as starch or cellulose can be a solution to this pro-blem if they are used instead of these plastics from petroleum, although they have poor mechanicaland barrier properties. Nanotechnology has already resolved this problem by using other materialswhich can be added to them so as to enhance their properties. These reinforced materials called nano-composites improve the permeability of polymeric materials to gases and vapours and their thermaland mechanical properties. Thus, nanocomposites have been developed to be a new strategy to main-tain food quality when it is necessary and to meet rising demands for environmental sustainability. Be-sides material strengthening, nanocomposites can have other features, such as antimicrobial activity,when they are reinforced with nanoparticles of silver, zinc oxide or titanium dioxide. The main applica-tions for nanocomposites, as well as their effects in food packaging are reviewed.

Keywords: nanocomposites, montmorillonite, biopolymers, starch, cellulose.

INTRODUCCIÓN

El principal objetivo del envasado es man-tener la calidad y la seguridad alimentaria delalimento que contiene desde el momento enel que se envasa hasta su entrega al consu-midor. Además, el envasado protege al ali-mento de agentes físicos, químicos ybiológicos durante el almacenamiento y ladistribución.

En la actualidad, los plásticos que derivande materiales poliméricos como el polipropi-leno, el teraftalato de polietileno, el poliesti-reno, el cloruro de polivinilo y el polietilenode distinta densidad, han sido los más utili-zados para el envasado de alimentos debidoa su ligero peso, bajo coste y facilidad de pro-cesado. Sin embargo, estos materiales noson biodegradables y cada vez más no cum-plen con las crecientes expectativas de pre-servación y sostenibilidad del medioambiente que tiene la sociedad [1, 2]. Paraesta situación, se investiga en otra clase depolímeros que proceden de fuentes de origenagrario como el almidón, la celulosa, etc.Estos polímeros obtenidos a partir de fuen-tes naturales (biopolímeros) no demuestranlas mismas cualidades que los polímeros sin-téticos, es decir, tienen peores propiedadesmecánicas, baja resistencia a la tensión, pocaestabilidad térmica y malas propiedades debarrera contra los gases, comparados con losmateriales convencionales no biodegradablesderivados del petróleo. En cambio, estos ma-teriales biodegradables son una alternativa aestos plásticos derivados del petróleo porqueson renovables y abundantes en la naturaleza[3, 4]. En la actualidad, la tecnología del en-vasado hace posible que se mejoren las ca-racterísticas de los biopolímeros mediante eldiseño de láminas con estos mismos mate-riales reforzados con otra clase de compues-tos que acrecientan sus propiedadesmecánicas, térmicas y de permeabilidad a losgases [5, 6, 7].

En concreto, la aplicación de técnicas no-vedosas relacionadas con la nanotecnologíapara mejorar las propiedades de estos biopo-límeros está siendo un avance en el envasadode alimentos. La combinación de polímerosen una misma lámina o el uso de multilámi-nas ha supuesto un avance en la tecnologíadel envasado, ya que se consiguen las propie-dades mecánicas y de permeabilidad desea-das en un mismo envase [8]. Actualmente,esta tecnología ha progresado y ha dadocomo resultado a los nanocompuestos poli-méricos. Estos nuevos compuestos se basanen la dispersión de un material a escala na-nométrica dentro de la matriz de otro mate-rial. Estas partículas dispersas por la matrizpueden ser nanocristales de almidón, nanofi-bras de celulosa o partículas de chitosan,entre otras [9, 10]. De esta manera, los nano-compuestos poliméricos demuestran ser másfuertes [11], más resistentes a altas tempe-raturas [12] y poseen mejores propiedadestérmicas [13]. Mediante estas partículas derelleno dentro de la matriz polimérica queconforman las láminas de envasado, se con-sigue incrementar las prestaciones de estosbiopolímeros que forman parte de estos en-vases.

BIOPOLÍMEROS EN LA TECNOLOGÍA DEL ENVASADO

Los tipos de biopolímeros más comunespara el envasado de alimentos son el almi-dón, la celulosa, el chitosán y el agar, que de-rivan de carbohidratos, al igual que el glutende trigo, la proteína de maíz y la proteína desoja de origen proteico [14, 15, 16].

Actualmente, la tecnología del envasadoha ideado otra clase de biopolímeros sintéti-cos que incluyen el ácido poliláctico, la poli-caprolactona, el ácido poliglicólico, el acetatode polivinilo y el succinato polibutilénico [17].



Estos polímeros sintéticos ofrecen variaspropiedades interesantes como durabilidad,flexibilidad y resistencia a la tensión. Tambiénse ha conseguido otro tipo de biopolímeros através de la actividad microbiana como lospolihidroxialcanoatos (polihidroxibutiratos ycopolímeros del hidroxibutirato y el hidroxi-valerato) Estos últimos biopolímeros funcio-nan como sustratos energéticos y comoreserva de carbono en los microorganismos.Más concretamente, los polihidroxialcanoa-tos poseen excelentes propiedades de plas-tificado y revestimiento. Sus propiedades sonparecidas a otros polímeros sintéticos comoel poliestireno, el polipropileno o el poliéster.Son biodegradables, resistentes al agua ypermiten ser procesados fácilmente. Sin em-bargo, su aislamiento es costoso y su pro-ducción no se puede implementar a granescala. Sus características se pueden modifi-car cambiando la proporción entre el hidroxi-butirato y el hidroxivalerato producido en elmedio de cultivo. Una cantidad superior dehidroxibutirato produce un material fuerte yrígido, mientras que una proporción elevadade hidroxivalerato ocasiona un material conmayor flexibilidad y dureza. Son más hidrófo-bos que los polisacáridos de los que proce-den, lo que resulta en un material resistentea la humedad pero con menor capacidad debarrera contra los gases [18].

FORMACIÓN DE NANOCOMPUESTOS A PARTIRDE BIOPOLÍMEROS

Cuando se dispersa un nanomaterial en lamatriz de un polímero para formar un nano-compuesto, éste cambia sus propiedades debarrera contra los gases. Esto se consiguegracias a que los nanomateriales dispersa-dos, que son de por sí impermeables, se dis-ponen al azar dentro de esta matriz,ofreciendo a los gases que penetran desde el

exterior un camino tortuoso entre las zonasno ocupadas por el nanomaterial que actúade relleno [19 ,20, 21, 22, 23, 24]. Con estanueva tecnología, se permite disminuir la en-trada de oxígeno [19, 20, 21, 22] y la permea-bilidad al vapor de agua [25,26]. Fig. 1

La longitud del camino tortuoso que tie-nen que recorrer los gases está en función deuna variable conocida como la relación de as-pecto del material que rellena la matriz delpolímero (proporción entre sus dimensioneslongitudinales) [27] y el porcentaje de volu-men que ocupa este relleno en la matriz.Este camino intrincado que tienen que seguirlas moléculas de oxígeno y de vapor de aguahasta llegar al alimento permite alargar eltiempo de conservación del alimento dentrodel envase. Existe otro fenómeno que explicael retardo de los gases cuando penetran den-tro del envase. Las nanopartículas que relle-nan la matriz del polímero causan cambiosfísicos en esta matriz y en las zonas interfa-ciales de la matriz que rodean a estas nano-partículas, de modo que estas zonasinterfaciales limítrofes a las nanopartículasson parcialmente inmobilizadas, dejandopocos espacios libres para la difusión de losgases [28, 39, 30, 31, 32]. La orientación y lalongitud de las nanopartículas usadas comonanorelleno afectan también a la difusión delos gases [33, 34].

El incremento de las propiedades mecáni-



Figura 1. Nanocompuesto con un nanomaterial dispersado dentro de su matriz. El nanomaterial dentro del envase actúacomo barrera contra el paso de los gases hacia el alimento,

creando un camino tortuoso.

cas de los nanocompuestos se atribuye a laalta rigidez de los nanorellenos, al igual quea la excelente afinidad entre la matriz del bio-polímero y el nanorelleno en la interfase [35].Las propiedades de barrera contra los gasesdependen tanto del tipo y la cantidad de losnanorellenos utilizados como de la relaciónde aspecto de estos materiales [17]. Cuantomás alta sea la relación de aspecto del nano-relleno, mejor reforzado estará el nanocom-puesto [36].

Los nanocompuestos con capas de nano-relleno más exfoliadas dentro de la matriz delnanocompuesto exhiben mejor resistencia,más elasticidad y mejores propiedades de ba-rrera en comparación con los nanocompues-tos sin esta clase de nanopartículas [6, 37,38]. Para obtener una relación de aspectoelevada, las capas de nanorelleno deben ex-foliarse lo más posible y distribuirse en capasindividuales de forma uniforme y homogé-nea, orientándose apropiadamente en la fasecontinua dentro de la matriz del polímero. Elgrado de exfoliación está afectado por la afi-nidad de las láminas de nanorelleno por lamatriz polimérica [23, 39] mientras que sualineación está influenciado por el tipo deprocesamiento usado para preparar el nano-compuesto [40].

NANOCOMPUESTOS POLIMÉRICOS BASADOS EN LAMONTMORILLONITA

Existe un nanomaterial que ha sido estu-diado ampliamente y que cuenta con excelen-tes propiedades que permiten fortalecer elpolímero que forma el envase y sus propie-dades de barrera, la montmorillonita. Este fi-losilicato está compuesto por distintas capas,cada una de ellas formada por una subcapade hidróxido de aluminio o de magnesio coor-dinados de forma octaédrica entre otras dossubcapas de óxido de silicio tetraédrico [41].

Las caras de estas subcapas de óxido de sili-cio tetraédrico están cargadas negativa-mente, de modo que dejan entre ellas unhueco intersticial, el espacio-d, por donde sesitúan las moléculas de agua junto a distintoscationes como el Ca , el Mg , el Na , etc.Estas capas de montmorillonita tienden a or-ganizarse en bloques apilados de forma para-lela. Estas capas paralelas están unidas porfuerzas electrostáticas débiles [42]. La mont-morillonita tiene una gran superficie especí-fica (700-800 m /g) y una relación de aspectoelevada (proporción entre su longitud y an-chura) entre 50 y 1000 [43] lo que le hacenun relleno efectivo para el reforzamiento dematrices poliméricas [36, 44, 45].

Una manera para mejorar la dispersión delas nanopartículas de relleno de montmorillo-nita en la matriz y que conformen una estruc-tura holgada y que haya separación entrecada nanopartícula, sobre todo cuando estasnanopartículas son hidrófilas y se sitúan enuna matriz hidrófoba, es añadiendo un catiónamónico con grupos alifáticos sobre la super-ficie hidrófila de las nanopartículas de mont-morillonita [28]. De esta forma, laorganomontmorillonita creada con este mé-todo se forma intercambiando cationes inor-gánicos de la montmorillonita con ionesorgánicos del amonio, mejorando así la com-patibilidad de la montmorillonita con políme-ros orgánicos [46, 47] y dando lugar a unaorganización más regular de las capas conuna disminución de la entrada de vapor deagua por el nanocompuesto [28] de maneraque se mejoren las propiedades de barreracontra los gases.

La utilización de surfactantes como el ca-tión amónico con grupos alifáticos es clavepara la exfolición exitosa de las láminas denanorelleno en muchas matrices poliméricas,ya que mejora la compatibilidad con el polí-mero orgánico [48].

Es importante la disposición que tome ladispersión de las nanopartículas de montmo-



2+ 2+ +

2

rillonita y en general cualquier otro tipo dematerial que rellene la matriz, ya que esto in-fluye en las propiedades de los nanocom-puestos poliméricos formados [49].

Otra estrategia para mejorar que las nano-partículas queden lo suficientemente separa-das como para impedir que los gasespenetren fácilmente por el envase es fabricarmultiláminas con una configuración de polí-meros determinada [50]. El método se basaen sumergir polímeros en soluciones de otropolímero de polaridad contraria para queambos se unan de forma electrostática. Bási-camente se produce la adsorción secuencialde polielectrolitos cargados de formaopuesta en un soporte sólido [51].

NANOCOMPUESTOS POLIMÉRICOS BASADOS EN ELALMIDÓN

El almidón es un polisacárido derivado delmaíz, los granos de cereal, el arroz y las pa-tatas.En la tecnología del envasado, el almi-dón ha recibido últimamente mucha atenciónpor su carácter biodegradable y su aprovisio-namiento relativamente barato [52]. No obs-tante, el almidón es muy hidrófilo (mayorsensibilidad a la humedad) y parcialmentecristalizable. Además, actúa moderadamentecomo una barrera contra los gases. Sus pro-piedades mecánicas son inferiores a los polí-meros sintéticos, demostrando uncomportamiento quebradizo, pero cuando seañade a otros plásticos, éstos demuestranpropiedades termosellables [53]. Normal-mente, se añaden otros compuestos al almi-dón como el acetato de polivinilo o lapolicaprolactona que se degradan durante elcompostaje. Cuando el acetato de polivinilose añade al almidón, el material resultante esmuy sensible a la humedad, aunque existe laposibilidad de someterlo a un proceso queaumente su carácter hidrófobo [54].

Los nanocompuestos de almidón han sidoinvestigados como material de envasado dealimentos debido a su compatibilidad con lanaturaleza, gran disponibilidad y bajo coste[55,56]. La adición de materiales inorgánicosy polímeros sintéticos [5,57,58,59] ha sidopropuesto para mejorar la resistencia del al-midón al agua. El comportamiento quebra-dizo del almidón requiere el uso deplastificantes como los polioles, que mejoranla flexibilidad del almidón, pero disminuye laspropiedades termomecánicas. La adición decelulosa al almidón mejora sus propiedadestermomecánicas, reduce su sensibilidad alagua y mantiene sus propiedades biodegra-dables [60].

Este reforzamiento depende de la forma-ción de una red de microfibrillas de celulosadentro de la matriz de almidón.

NANOCOMPUESTOS POLIMÉRICOS BASADOS EN LACELULOSA

La celulosa en forma de papel y cartón seusa como lámina exterior en el envasado dealimentos y es muy biodegradable en suforma natural, aunque es fibroso y opaco conpoca resistencia al paso de los gases.

La celulosa, cuando sus grupos hidróxiloson sustituidos por grupos acetato, produceun derivado, el acetato de celulosa, que nopresenta buenas propiedades de barrera con-tra los gases y a la humedad en el envasadode alimentos [61].

Las láminas de envasado a partir de celu-losa demuestran ser una barrera no muy idó-nea al vapor de agua a causa de su naturalezahidrófila. Las nanofibras de celulosa son debajo coste y es un material ampliamente dis-ponible. Además, son biodegradables y fáci-les de reciclar. Todo esto hace a lasnanofibras de celulosa una clase de materialpara la elaboración de nanocompuestos con



un coste bajo, ligero y muy fuertes. Los na-norellenos de celulosa en la matriz de los na-nocompuestos han sido usados por tener ungran efecto en mejorar el módulo de elastici-dad de los envases donde han sido incorpo-rados [62] y en aumentar la estabilidadtérmica de éstos [63].

El uso de celulosa en los nanocompuestoscon matrices hidrófobas resulta en una inte-racción débil entre la celulosa y su matriz po-limérica, existiendo poca compatibilidadinterfacial con la matriz polimérica, poca re-sistencia a la humedad y una agregación delas fibras de celulosa mediante enlaces de hi-drógeno [64]. También, la aplicación de celu-losa como nanorelleno conduce a una altacapacidad de absorción de agua, lo que es in-deseable para algunas aplicaciones. Para me-jorar su compatibilidad con matricesapolares, la celulosa se puede someter a de-rivatizaciones como la esterificación, paramejorar su miscibilidad dentro de la matrizmenos polar [65]. Además se puede usar mo-léculas que actúen como surfactantes cuyaparte hidrófila se adsorba a la superficie decelulosa mientras que la parte hidrófoba sesolubilice en la matriz, evitando la agregaciónde celulosa [66].

NANOCOMPUESTOS POLIMÉRICOS BASADOS EN ELPOLILACTATO

El polilactato se produce a partir del ácidoláctico a través de la fermentación de carbo-hidratos procedentes de recursos derivadosde las plantas como el azúcar de remolacha yel maíz [7].

Los envases basados en el polilactato fun-cionan muy bien en comparación con otrosenvases termoplásticos más comunes,siendo flexibles y resistentes al agua [67].Tienen buenas propiedades mecánicas y seha visto que su sensibilidad frente a la hume-

dad es mejor que los materiales derivadosdel almidón, aunque sus propiedades de ba-rrera a los gases es menor, por lo que puedeser mejorado con la incorporación de materialnanométrico [68, 69, 70].

NANOCOMPUESTOS POLIMERICOS CON PLATA,ÓXIDO DE ZINC Y OTROSAGENTES ANTIMICROBIANOS

Además de los biopolímeros comentadosanteriormente, se ha propuesto la integra-ción de otro tipo de sustancias en los nano-compuestos como partículas de plata,dióxido de titanio y óxido de zinc junto aestos biopolímeros. Estas partículas actúancomo agentes antimicrobianos, ofreciendootras funciones y aplicaciones en el envasadode alimentos [7, 17, 32, 71]. El metal más es-tudiado para producir nanocompuestos coneste tipo de partículas es la plata [72] debidoa sus propiedades antimicrobianas, su esta-bilidad y poca volatilidad a altas temperatu-ras, mientras que el óxido de zinc quetambién se usa [73] tiene propiedades deso-dorizantes y antibacterianas.

REFERENCIAS

[1] J. Jayaramudu, G.S.M. Reddy, K. Varaprasad, E.R.Sadiku, S.S. Ray and A.V. Rajulu, “Preparation andproperties of biodegradable films from sterculiaurens short fiber/cellulose green composites,” Car-bohydrate Polymers, vol. 93, pp. 622-627, 2013.

[2] K. Majeed, M. Jawaid, A. Hassan, A. A. Bakar, H. P.S. A Khalil, A. A. Salema and I. Inuwa, “PotentialMaterials for Food Packaging from Nanoclay/Natu-ral Fibres Filled Hybrid Composites,” Materials andDesign, vol. 46, pp. 391-410, 2013.

[3] W. Liu, M. Misra, P. Askeland, L. T. Drzal and A. K.Mohanty, “‘Green’ Composites from Soy BasedPlastic and Pineapple Leaf Fiber: Fabrication and



Properties Evaluation,” Polymer vol. 46, pp. 2710-2721, 2015.

[4] G. Muratore, M. A. Del Nobile, G. G. Buanocore,C. M. Lanza and C. N. Asmundo, “The influence ofusing biodegradable packaging films on the qualitydecay kinetic of plum tomato,” Journal of Food En-gineering, vol. 67, pp. 393-399., 2005.

[5] S. Sinha Ray and M. Okamoto, “Polymer/layeredsilicate nanocomposites: a review from preparationto processing,” Progress in Polymer Science, vol.28, pp. 1539–1641, 2003.

[6] S. Sinha Ray, A. Easteal, S. Y. Quek and X. D. Chen,“The potential use of polymer-clay nanocomposi-tes in food packaging,” International Journal ofFood Engineering, vol. 2, pp. 1–11, 2006.

[7] A.Sorrentino, G. Gorrasi and V. Vittoria, “Potentialperspectives of bio-nanocomposites for food pac-kaging applications,” Trends in Food Science andTechnology, vol. 18, pp. 84-95, 2007.

[8] H. Yeo, C. H. Lee, C.-S. Park, K.-J. Lee, J.-D. Namand S. W. Kim, ''Rheological, Morphological, Me-chanical, and Barrier Properties of PP/EVOH.Blends”, Advances in Polymer Technology, vol. 20pp. 191-203, 2001.

[9] Y. Chen, X. Cao, P. R. Chang and M. A. Huneault,“Comparative study on the films of poly(vinylalco-hol) native pea starch,” Carbohydrate Polymers,vol. 73, pp. 8-17, 2008.

[10] C. Bilbao-Sainz, R. J. Avena-Bustillos, D. F. Wood,T. G. Williams and T. H. McHugh, “Composite edi-ble films based on hydroxypropyl methylcellulosereinforced with microcrystalline cellulose nanopar-ticles,” Journal of Agricultural and Food Chemistry,vol. 58, pp. 3753-3760, 2010.

[11] Y.C. Li, J. Schulz and J. C. Grunlan, “Polyelec-trolyte/Nanosilicate Thin-film assemblies, influenceof pH on growth, mechanical behavior, and flam-mability,” ACS Applied Materials and Interfaces,vol.1, pp. 2338-2347, 2009.

[12] B. K. Kandola, G. Smart, A. R. Horrocks, S. Zhang,T. R. Hull, P. Joseph, J. Ebdon, B. Hunt and A.Cook,“Effect of different compatibilisers on nanoclay dis-persion, thermal stability, and burning behavior ofpolypropylene-nanoclay blends,” Journal of AppliedPolymer Science, vol. 108, no. 2, pp. 816–824,

2008.[13] F. Bertini, M. Canetti, G. Audisio, G. Costa and L.

Falqui, "Characterization and thermal degradationof polypropylene-montmorillonite nanocomposi-tes," Polymer Degradation and Stability, vol. 91, pp.600-612, 2006.

[14] A. H. Brandenburg, C. L. Weller and R. F. Testin,“Edible films and coatings from soy protein,” Jour-nal of Food Chemistry, vol. 58, pp. 1086–89, 1993.

[15] P. Hernandez-Muñooz, A. Kanavouras, P. K. W. Ngand R. Gavara, “Development and characterizationof biodegradable films made from wheat glutenprotein fractions,” Journal of Agricultural and FoodChemistry, vol. 51, pp. 7647–54, 2003.

[16] C. Lee, D. A. Scheufele and B. V. Lewenstein, “Pu-blic attitudes toward emerging technologies: exa-mining the interactive effects of cognitions andaffect on public support for nanotechnology,”Science Communication, vol. 27, pp. 240–67, 2005.

[17] J.-W. Rhim, H.-M. Park and C.-S.Ha, “Bio-Nano-composites for Food Packaging Applications,” Pro-gress in Polymer Science, vol. 38, pp.1629-1652,2013.

[18] R. Keeler, “Plastics Grown in Bacteria Inch Towardsthe Market,” R and D Magazine, pp. 46-48, 1991.

[19] R. K. Bharadwaj, A. R. Mehrabi, C. Hamilton, C. Tru-jillo, M. Murga, R. Fan and A. Chavira, “Structure-property relationships in cross-linkedpolyester–clay nanocomposites,” Polymer, vol. 43,pp. 3699–3705, 2002.

[20] L. Cabedo, E. Giménez, J. M. Lagaron, R. Gavaraand J.J. Saura, “Development of EVOH– kaolinitenanocomposites,” Polymer, vol. 45, pp. 5233–5238, 2004.

[21] A. Mirzadeh and M. Kokabi, “The effect of compo-sition and draw-down ratio on morphology andoxygen permeability of polypropylene nanocompo-site blown films,” European Polymer Journal, vol.43, pp. 3757–3765, 2007.

[22] M. D. Sanchez-Garcia, E. Gimenez and J. M. Laga-ron, “Morphology and barrier properties of solventcast composites of thermoplastic biopolymers andpurified cellulose fibers,” Carbohydrate Polymers,vol. 71, pp. 235–244, 2008.

[23] D. Adame and G. W. Beall, “Direct measurement



of the constrained polymer region inpolyamide/clay nanocomposites and the implica-tions for gas diffusion,” Applied Clay Science, vol.42, pp. 545–552., 2009.

[24] V. D. Timothy, “Applications of nanotechnology infood packaging and food safety: barrier materials,antimicrobials and sensors,” Journal of Colloid andInterface Science, vol. 363, pp. 1-24, 2011.

[25] P. Jawahar and M. Balasubramanian, “Preparationand properties of polyester-based nanocompositegel coat system,” Journal of Nanomaterials, vol. 4,Article ID 21656, 2006.

[26] C. Lotti, C. S. Isaac, M. C. Branciforti, R. M. V.Alves, S. Liberman and R. E. S. Bretas, “Rheologi-cal, mechanical and transport properties of blownfilms of high density polyethylene nanocomposi-tes,” European Polymer Journal, vol. 44, pp. 1346–1357, 2008.

[27] G. Choudalakis and A.D. Gotsis, “Permeability ofpolymer/clay nanocomposites: a review,” EuropeanPolymer Journal, vol. 45, pp. 967–984, 2009.

[28] E. Picard, H. Gauthier, J.-F. Gerard and E. Espuche,“Influence of the intercalated cations on the sur-face energy of montmorillonites: consequences forthe morphology and gas barrier properties of pol-yethylene/montmorillonites nanocomposites,”Journal of Colloid and Interface Science, vol. 307,pp. 364-376, 2007.

[29] M. Garcia, J. Barsema, R. E. Galindo, D. Cangialosi,J. Garcia-Turiel and W. E. van Zyl, “Hybrid organicinorganic nylon-6/SiO2 nanocomposites: transportproperties,” Polymer Engineering and Science, vol.44, pp. 1240–1246, 2004

[30] Z. F. Wang, B. Wang, N. Qi, H. F. Zhang and L. Q.Zhang, “Influence of fillers on free volume and gasbarrier properties in styrene-butadiene rubber stu-died by positrons,” Polymer, vol. 46, pp. 719-724,2005.

[31] S. J. Wang, L. M. Liu, P. F. Fang, Z. Chen, H. M.Wang and S. P. Zhang, “Microstructure of polymer–clay nanocomposites studied by positrons,” Radia-tion Physics and Chemistry, vol. 76, pp. 106-111,2007.

[32] H. M. C. D. Azeredo, L. H. C. Mattoso and T. H.McHugh, “Nanocomposites in Food Packaging – A

Review,” Advances in Diverse Industrial Applica-tions of Nanocomposites, Reddy, B., Ed., Rojeka,Croatia, InTech, 2011. [Online] Available: InTech.

[33] R. K. Bharadwaj, “Modeling the barrier propertiesof polymer-layered silicate nanocomposites,” Ma-cromolecules, vol. 34 pp. 9189–9192, 2001.

[34] J. M. Magaron, R. Catalá and R. Gavara, “Structuralcharacteristics defining high barrier polymeric ma-terials,” Materials Science and Technology, vol. 20,pp. 1–7, 2004.

[35] J. W. Rhim, L. F. Wang and S. I. Hong, “Preparationand Characterization of Agar/Silver Nanoparticlescomposite films with antimicrobial activity,” FoodHydrocolloids, vol. 33, pp. 327- 335, 2013.

[36] H. M. C. de Azeredo, “Nanocomposites for foodpackaging applications,” Food Research Internatio-nal, vol. 42, pp. 1240–1253, 2009.

[37] P. Demetrakakes, “Nanocomposites raise barriers,but also face them: Clay- based additives increasethe barrier qualities of plastics, but obstacles tocommercialization must be overcome,” Nanocom-posite Materials, 2002

[38] L. Goettler, K. Lee and H. Thakkar, “Layered silicatereinforced polymer nanocomposites: developmentand applications,” Polymer Reviews, vol. 47, pp.291–317, 2007.

[39] B. Alexandre, D. Langevin, P. Mederic, T. Aubry, H.Couderc and Q. T. Nguyen, “Water barrier proper-ties of polyamide/montmorillonite nanocompositemembranes: structure and volume fraction ef-fects,” Journal of Membrane Science, vol. 328, pp.186–204, 2009.

[40] K. Marsh and B. Bugusu, “Food Packaging—Roles,Materials, and Environmental Issues,” Journal ofFood Science, vol. 7, pp. 39–55, 2007.

[41] D. R. Paul and L. M. Robeson, “Polymer nanote-chnology: nanocomposites,” Polymer, vol. 49, pp.3187–3204, 2008.

[42] W. Tan, Y. Zhang, Y. S. Szeto and L. Liao, “A novelmethod to prepare chitosan/ montmorillonite na-nocomposites in the presence of hydroxyl-alumi-num olygomeric cations,” Composites Science andTechnology, vol. 68, pp. 2917–2921, 2008.

[43] H. Uyama, M. Kuwabara, T. Tsujimoto, M. Nakano,A. Usuki and S. Kobayashi, “Green nanocomposite



from renewable resources: plant oil-clay hybrid ma-terials,” Chemistry of Materials, vol. 15, pp. 2492–2494, 2003

[44] A. Arora and G. W. Padua, “Review: nanocomposi-tes in food packaging,” Journal of Food Science,vol. 75, pp. 43–9, 2010

[45] F. Dalmas, J. Y. Cavaille, C. Gauthier, L. Chazeauand R. Dendievel, “Viscoelastic behavior and elec-trical properties of flexible nanofiber filled polymernanocomposites. Influence of processing condi-tions,” Composites Science and Technology, vol. 67,pp. 829–839, 2007

[46] M. A. Osman, M. Ploetze and U. W. Suter, “Surfacetreatment of clay minerals – thermal stability,basal-plane spacing and surface coverage,” Journalof Materials Science, vol. 13, pp. 2359–2366, 2003

[47] M. A. Paul, M. Alexandre, P. Degee, C. Henrist, A.Rulmont and P. Dubois, “New nanocomposite ma-terials based on plasticized poly(L-lactide) and or-gano- modified montmorillonites: thermal andmorphological study,” Polymer, vol. 44, pp. 443–450, 2003.

[48] L. B. Paiva, A. R. Morales and F. R. V. Diaz, “Orga-noclays: properties, preparation and applications,”Applied Clay Science, vol. 42, pp. 8–24, 2008.

[49] C. E. Powell and G. W. Beall, “Physical propertiesof polymer/clay nanocomposites,” Current Opinionin Solid State and Materials Science, vol. 10, pp.73-80, 2006

[50] K. Ariga, J. P. Hill and Q. Ji, “Layer-by-layer as-sembly as a versatile bottom-up nanofabrication te-chnique for exploratory research and realisticapplication,” The Journal of Physical Chemistry, vol.9, pp. 2319.-2340, 2007.

[51] J. S. Rudra, K. Dave and D. T. Haynie, “Antimicrobialpolypeptide multilayer nanocoatings,” Journal ofBiomaterials Science, Polymer Edition, vol. 17, pp.1301–1315, 2006.

[52] H. G. Fritz,W. Aicholzer, T. Seidenstucker and B.Wiedmann, “Degradable Polymers based on rene-wable raw materials-possibilities and limitations”,Starch, vol. 47, pp. 475-491, 1995.

[53] J. M. Krochta and C. de Mulder-Johnston, “Edibleand biodegradable polymer films: Challenges andopportunities,” Food Technology, vol. 51, no. 2, pp.

61-74, 1997.[54] R. L. Shogren, G. F. Fanta and W. M. Doane, “De-

velopment of Starch Based Plastics – A Reexami-nation of Selected Polymer Systems,” Starch, vol.45, pp. 276-280, 1993.

[55] A. Charles, H-M. Kao and T-Ch. Huang, “Physicalinvestigations of surface membrane–water rela-tionship of intact and gelatinized wheat–starchsystems,” Carbohydrate Research, vol. 338, pp.2403–2408, 2003.

[56] R. P. Singh, J. Pandey, D. Rutot, P- Degee and P.Dubois, “Biodegradation of poly(ε-caprolactone)/starch blends and composites incomposting and culture environments: the effectof compatibilization on the inherent biodegradabi-lity of the host polymer,” Carbohydrate Research,vol. 338, pp. 1759–1769, 2003.

[57] M. Avella, J.J. De Vlieger, M. E. Errico, S. Fischer,P. Vacca and M. G. Volpe, “Biodegradablestarch/clay nanocomposite films for food packagingapplications,” Food Chemistry, vol. 93, pp. 467–474, 2005.

[58] J. C. Huang, C. B. He, X. M. Liu, J. W. Xu, C. S. S.Tay and S. Y. Chow, “Organic-inorganic nanocom-posites from cubic silsesquioxane epoxides: directcharacterization of interphase, and thermomecha-nical properties,” Polymer, vol. 46, pp. 7018–27,2005.

[59] V. P. Cyras, L. B. Manfredi, M. T. Ton-That and A.Vazquez, “Physical and mechanical properties ofthermoplastic starch/montmorillonite nanocompo-site films,” Carbohydrate Polymers, vol. 73, pp. 55–63, 2008.

[60] M. M. D. Lima and R. Borsali, “Rodlike cellulosemicrocrystals: structure, properties, and applica-tions,” Macromolecular Rapid Communications,vol. 25, pp. 771–787, 2004.

[61] J. F. Hanlon, Handbook of Package Engineering,2nd ed. Lancaster, PA, US, Technomic 1992, pp. 1-59.

[62] Q. Wu, M. Henriksson, X. L. A. Liu and Berglund.“A high strength nanocomposite based on micro-crystalline cellulose and polyurethane,” Biomacro-molecules, vol. 8, pp. 3687–3692, 2007-

[63] L. Petersson, I. Kvien and K. Oksman, “Structure



and thermal properties of polylactic acid/cellulosewhiskers nanocomposite materials,” CompositesScience and Technology, vol. 67, pp. 2535–2544,2007.

[64] C. S. R. Freire, A. J. D. Silvestre, C. Pascoal Neto,A. Gandini, L. Martin and I. Mondragon, “Compo-sites based on acylated cellulose fibers and low-density polyethylene: effect of the fiber content,degree of substitution and fatty acid chain lengthon final properties,” Composites Science and Te-chnology, vol. 68, pp. 3358–3364., 2008.

[65] A. K. Mohanty, M. Misra and L. T. Drzal “Surfacemodifications of natural fibers and performance ofthe resulting biocomposites: an overview,” Com-posite Interfaces, vol. 8, pp. 313-343, 2001

[66] M. A. Hubbe, O. J. Rojas, L. A. Lucia and M. Sain,“Cellulosic nanocomposites: a review,” Bioresour-ces, vol. 3, pp. 929–980, 2008

[67] R. G. Sinclair, “The case for polylactic acid as a com-modity packaging plastic,” Journal of Mass Spec-trometry and Pure Applied Chemistry, vol. 33, pp.585–97, 1996.

[68] J. Lunt, “Large-scale production, properties andcommercial applications of polylactic acid poly-

mers,” Polymer Degradation and Stability, vol. 59,pp.145–52, 1998

[69] C. Thellen, C. Orroth, D. Froio, D. Ziegler, J. Luccia-rini, R. Farrell, N.A. D’Souza and J. A. Ratto, “In-fluence of montmorillonite layered silicate onplasticized polylactide blown films,” Polymer, vol.46, pp.11716–11727, 2005.

[70] J. W. Rhim, J. H. Lee and S. I. Hong “Increase inwater of paperboard by coating with polylactide”Packaging Technology and Science, vol. 20, pp.393–402, 2007.

[71] H. M. C. D. Azeredo, “Nanocomposites for foodpackaging applications”, Food Research Internatio-nal, vol. 42, pp. 1240-1253, 2009.

[72] A. M. Youssef, M. S. Abdel-Aziz and S. M. El-Sayed,“Chitosan Nanocomposite Films Based on Ag-NPand Au-NP Biosynthesis by Bacillus Subtilis as Pac-kaging Materials,” International Journal of Biologi-cal Macromolecules, vol. 69, pp. 185-191, 2014.

[73] P. Kanmani and J.-W. Rhim, “Properties and cha-racterization of bionanocomposite films preparedwith various biopolymers and ZnO nanoparticles”Carbohydrate Polymers, vol. 106, pp.190-199, 2014



Documents

Envases alimentarios basados en biopolímeros y técnicas