Desarrollo y aplicación de recubrimientos nanocompuestos para la preservación de la calidad de productos panificados

Abstract

El objetivo de la presente tesis doctoral fue el desarrollo y la aplicación de recubrimientos comestibles y películas activas (PA), a partir de nanocomplejos formados por nanopartículas de proteína de clara de huevo (PCHn) y compuestos antifúngicos (CA) derivados de aceites esenciales, para extender la vida útil de productos panificados. La actividad antifúngica de los CA fue evaluada de forma preliminar contra 5 especies fúngicas aisladas a partir de panes de molde contaminados. Luego, se estudió la formación de PCHn obtenidas por tratamiento térmico (85°C, 5 min). Seguidamente, se obtuvieron y caracterizaron nanocomplejos compuestos por PCHn y CA. La formación se examinó por espectroscopía de fluorescencia. Los nanocomplejos caracterizados a pH 7, presentaron morofología redondeada (AFM), tamaño <100 nm (DLS), potencial zeta entre -16 y -21 mV, eficiencia de encapsulación >83% y actividad antifúngica contra A. niger. A continuación, se obtuvieron soluciones formadoras de recubrimientos (SFR) a partir de PCHn-CA y glicerol. Su aplicación por pincelado en pan de molde sin conservantes logró retrasar efectivamente el crecimiento fúngico por 7 días (25°C). La humedad, aw, textura, color, y características sensoriales de los panes no se vieron afectadas por las SFR. Finalmente, se desarrollaron PA por casting a partir de nanocomplejos, formados por PCHn (producidas en reactor tipo batch), CA y glicerol. Las PA obtenidas resultaron transparentes, con coloración levemente amarilla y espesor de 0,18-0,27 mm. Presentaron una microestructura porosa, formada por agregados (SEM), excelentes propiedades mecánicas (ensayo de tracción) y resistencia térmica (TGA y DSC). Además, resultaron permeables y con capacidad de adsorber agua en cantidades variables. El almacenamiento de pan sin conservantes con PA evidenció la liberación controlada de CA e inhibición del crecimiento fúngico durante 30 días (25°C).

The objective of this doctoral thesis was the development and application of edible coatings and active films (AF), from nanocomplexes formed by nanoparticles of egg white protein (EWPn) and antifungal compounds (AC) derived of essential oils, to extend the shelf life of baked products. The antifungal activity of AC was preliminarily evaluated against 5 fungal species isolated from contaminated breads loaves. Then, the formation of EWPn obtained by heat treatment (85°C, 5 min) was studied. Subsequently, nanocomplexes composed of EWPn and AC were obtained and characterized. The formation was examined by fluorescence spectroscopy. The nanocomplexes characterized at pH 7 presented rounded morphology (AFM), size <100 nm (DLS), zeta potential between -16 and -21 mV, encapsulation efficiency >83%, and antifungal activity against A. niger. Next, coating-forming solutions (SFRs) were obtained from EWPn-AC and glycerol. Its application by brushing on breads without preservatives was able to effectively delay fungal growth for 7 days (25°C). Moisture, aw, texture, color, and sensory characteristics of the breads were not affected by SFR. Finally, AFs were developed by casting from nanocomplexes, formed by EWPn (produced in a batch reactor), AC and glycerol. The AFs obtained were transparent, with a slightly yellow coloration and a thickness of 0.18-0.27 mm. They presented a porous microstructure, formed by aggregates (SEM), excellent mechanical properties (tensile test) and thermal resistance (TGA and DSC). In addition, they were permeable and capable of adsorbing water in variable amounts. The storage of bread without preservatives with AFs evidenced the controlled release of AC and inhibition fungal growth for 30 days (25°C).