Quitosano, la versátil biomolécula

Por Tomás Dávalos

Aguascalientes, Aguascalientes. 7 de noviembre de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Científicos de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA) sintetizaron un recubrimiento comestible a base de quitosano de langosta de río (Cherax quadricarinatus), que tiene capacidad antifúngica contra hongos fitopatógenos en poscosecha de frutas, aumentando así su vida de anaquel hasta 30 por ciento.

Langosta de rio. Crédito: Laura Eugenia Pérez Cabrera.

Laura Eugenia Pérez Cabrera, profesora investigadora del Departamento de Tecnología en Alimentos de la UAA, señaló que este proyecto forma parte de una línea de investigación para la obtención de biomoléculas a partir de residuos industriales, en específico, han trabajado con el exoesqueleto de la langosta de río, de este extraen quitina, quitosano y glucosamina.

“Estos se obtienen por medio de un proceso termoalcalino, que es muy sencillo, consiste en una hidrólisis alcalina y posteriormente una hidrólisis ácida. Hay otros procesos más eficientes, que pudieran ser procesos biológicos o enzimáticos; sin embargo, se busca que puedan realizarse estos procesos a nivel semiindustrial, que sea fácil para los productores”, describió en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt.

El quitosano es un carbohidrato, es biodegradable y forma una película similar a un vitafilm cuando se seca, por ello comenzaron a experimentar, aplicándolo como recubrimiento para frutos frescos. Los resultados fueron positivos, ya que cumple las funciones de un agente antifúngico, pues inhibe el crecimiento de hongos, lo que permite una mayor vida de anaquel, una tasa de respiración menor y una disminución en las alteraciones de maduración, con ello se alarga la vida útil de frutas, en específico de fresa, guayaba y uva, disminuyendo las pérdidas para productores e intermediarios.

Para una mayor eficacia antimicrobiana, el equipo de investigación planteó la necesidad de sintetizar un compuesto a nivel nano, esto, porque las partículas más pequeñas se mueven con mayor rapidez en el medio donde se sitúan y tienen más puntos de contacto, de esta manera se incrementaría el porcentaje de inhibición hacia ciertos microorganismos que atacan y disminuyen la vida útil de los productos hortifrutícolas.

1 iliana0711 Iliana Medina Ramírez.“En específico, estamos hablando de Alternaria alternata y Botrytis cinerea, que no son patógenos para humanos, pero causan daño y pudriciones en chiles. En fresas también trabajamos con Botrytis cinerea, la cual sí causa un gran alteración y, en consecuencia, un gran desperdicio”, subrayó.

Por ello, en colaboración con Génesis Ortiz Duarte, estudiante de posgrado, comenzaron un estudio para sintetizar un nanocomposito que lograra mejores resultados.

Doble actividad microbicida

Iliana Medina Ramírez, profesora investigadora del Departamento de Química de la UAA, comentó que para la síntesis del nanocomposito, decidieron trabajar con el quitosano de langosta de río y colodio de plata, pues está comprobado que este último puede tener actividad antimicrobicida a bajas dosis, y cuando se sintetizan en escala nanométrica, esa capacidad aumenta.

“Cuando combinas este biopolímero con nanopartículas de plata, la actividad antibacterial del material aumenta, porque ahora tienes dos materiales que tienen actividad microbicida, y aquí lo interesante es que como las bacterias tienen diferentes mecanismos para generar resistencia antimicrobiana, si aquí tienes dos materiales que pueden ejercer actividad antibacterial mediante diferentes mecanismos, les dejas menos opciones a las bacterias para que generen resistencia”, detalló la integrante del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Para la síntesis del nanocomposito, trabajó en el laboratorio de química organometálica de la UAA con tres quitosanos distintos: uno sintetizado por la investigadora Pérez Cabrera, otro extraído en el propio laboratorio, además de un tercero que se encuentra a la venta de manera comercial. A estos les agregó nanopartículas de plata, obteniendo un composito que tiene actividad antimicrobicida, además, sirve como surfactante para incrementar la estabilidad del colodio de plata.

Recubrimiento comestible quitosano. Crédito: Laura Eugenia Pérez Cabrera.“Trabajamos con procesos hidrotérmicos activados con microondas, lo que hacemos es utilizar el quitosano como surfactante, entonces disolvemos el quitosano en una solución acuosa, posteriormente, agregamos una sal de plata, la cual se va a reducir, y también agregamos un agente reductor suave que no pueda producir daños en los seres vivos. Este agente de reducción se lleva a cabo dentro de un reactor de microondas y, posterior a eso, se realiza la caracterización del coloide”, mencionó.

Aplicación en frutos

Pérez Cabrera puntualizó que después de haberlo sintetizado, lograron que estos nanocompositos se integraran a las películas comestibles y se incorporan a manera de recubrimiento en los frutos frescos. Para comprobar la eficiencia de este proceso, el equipo de investigación realizó estudios de microscopía electrónica de barrido y de transmisión de electrones, con la finalidad de cerciorarse que se recubriera el fruto en su totalidad y que la película no estuviera fracturada.

La aplicación se hace por medio de inmersión, con un grado de desacetilación mayor a 65 por ciento, para ello, previamente se elabora una mezcla que contiene agua, ácido y algún agente plastificante que refuerza las plasticidad de la película; posteriormente se le añade el quitosano o el nanocomposito, formándose así una sustancia viscosa que, al secarse, puede despegarse de cualquier superficie.

“Estos nanocompositos lograron hacer películas flexibles, transparentes y brillantes, lograron además adherirse perfectamente a las fresas, se hicieron varios ensayos con Alternaria alternata y con Botrytis cinerea, y revelan que hay una fuerte capacidad antimicrobiana. También se han hecho ensayos de toxicidad”, concluyó.

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