En un mundo donde la sostenibilidad y la innovación son fundamentales, el electrospinning surge como una tecnología revolucionaria para la industria alimentaria y farmacéutica. Es una novedosa técnica que emplea fuerza electrostática para generar fibras de alto rendimiento a micro y nanoescala. El principal formato de aplicación de estas fibras ha sido el de una película de envoltura para reducir la oxidación de lípidos, la contaminación microbiana y la pérdida de frescura y características sensoriales de diferentes alimentos.
La Dra. Johana López Polo, profesora del Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA) de la Universidad de Chile e integrante del Laboratorio de Biotecnología de Alimentos de la Unidad de Alimentos, en colaboración con el Dr. Cristian Patiño investigador de la Universidad nacional de Chimborazo y la Dra. Cristina Muñoz investigadora de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo revisaron los estudios más recientes y el impacto de esta tecnología en un artículo publicado en Trends in Food Science & Technology llamado “Electrospun edible films and coatings: Development, functionality and food applications”.
El artículo plantea que el electrohilado presenta ventajas destacadas frente a técnicas tradicionales como la extrusión o el moldeo por inyección. Permite procesar materiales sensibles al calor, como proteínas y gelatinas, sin degradar sus propiedades ni los compuestos activos que contienen, ya que se realiza a temperatura ambiente. También combina múltiples materiales en una sola estructura, mejorando las propiedades fisicoquímicas y de barrera de las películas. Por ejemplo, un recubrimiento de nanofibras de quitosano y gelatina aumentó cinco veces la fuerza máxima y redujo un 21% la permeabilidad al vapor de agua en comparación con una película de gluten estándar.
Este método es una alternativa prometedora para alimentos veganos o vegetarianos, ya que materiales como la gelatina o el colágeno, de origen animal, pueden ser reemplazados por polímeros vegetales como el gluten, la proteína de soya o el pullulan. Estos materiales no solo cumplen con los estándares de estas dietas, sino que también ofrecen alta estabilidad.
Para comprender mejor esta tecnología, la Dra. López detalla cómo funciona el proceso de electrohilado, sus beneficios y su impacto en la industria alimentaria.
-¿Qué es el electrospinning y por qué es innovador?
El electrospinning es un proceso que permite obtener fibras ultrafinas mediante la aplicación de un voltaje. Esta tecnología es sencilla, económica, escalable y puede ser utilizada para formar recubrimientos ultrafinos compuestos por unas estructuras muy pequeñas y delgadas casi imperceptibles a la vista y con una elevada relación de aspecto superficie/volumen. Imagínate que tienes un líquido especial que puede convertirse en hilos muy delgados, casi como telarañas, cuando se expone a una corriente eléctrica. Estas fibras son tan pequeñas que se necesita un microscopio para observar su estructura, pero tienen aplicaciones increíbles en muchos campos, incluyendo la industria alimentaria y farmacéutica.
-¿Cómo funciona el proceso de electrohilado y qué lo diferencia de otros métodos?
-El proceso de electrohilado funciona aplicando un voltaje a una solución polimérica que puede estar formada por uno o varios biopolímeros. Esto crea una tensión que estira el líquido hasta formar fibras ultrafinas que se depositan en una superficie. Lo que hace único al electrohilado es su capacidad para producir fibras extremadamente delgadas y uniformes, mucho más pequeñas que las obtenidas por métodos tradicionales. Además, este proceso permite controlar las propiedades de las fibras, como su textura, porosidad y composición, lo que es ideal para fabricar envases con características específicas.
Otra característica muy interesante de esta tecnología es que también favorece la incorporación de compuestos bioactivos en el interior de las fibras. Esto se traduce en que se pueden incorporar a la solución polimérica un sin número de compuestos con características antioxidantes y/o antimicrobianas, dando un valor agregado a estos recubrimientos.
-¿Qué son las películas y recubrimientos comestibles y por qué son importantes para el futuro de los alimentos?
-Las películas y recubrimientos comestibles son una capa fina y delgada de un material comestible que se encuentran rodeando el alimento con el fin de protegerlo del deterioro físico, químico y/o microbiológico. Para su elaboración se utilizan biopolímeros y compuestos seguros para el consumo humano con el fin de garantizar su comestibilidad. Principalmente, los recubrimientos funcionan actuando como una barrera contra la humedad, el oxígeno y los microorganismos, ayudando a mantener o prolongar la vida útil de los alimentos. Su aplicación resulta muy interesante e importante porque podrían minimizar el uso de los envases plásticos tradicionales, ofreciendo una alternativa más sostenible y amigable con el medio ambiente.
-¿Cómo esta tecnología podría contribuir a reducir la contaminación por plásticos en la industria alimentaria?
-Los recubrimientos comestibles fabricados mediante electrohilado presentan algunas limitaciones técnicas durante su procesamiento, una vida útil más corta del material y una menor resistencia a ciertos factores ambientales, por lo que aún no es posible hablar de una sustitución total de los envases plásticos de un solo uso. Sin embargo, la utilización de los recubrimientos comestibles dentro de la industria de envasado, por ejemplo, en sistemas multicapas o en alimentos de menor manipulación, sí podría reducir la contaminación y la huella ecológica generada por los materiales plásticos, ya que los recubrimientos se caracterizan por ser biodegradables y comestibles.
-¿Qué tan versátil es esta tecnología para aplicarla en diferentes tipos de alimentos como frutas, carnes, lácteos y otros?
-El electrohilado es una tecnología extremadamente versátil y puede adaptarse a una amplia variedad de alimentos. Por ejemplo, puede proteger las frutas de la humedad y prolongar su frescura; en carnes ayuda a prevenir la contaminación dado por microorganismos; y en lácteos puede actuar como una barrera contra el oxígeno, evitando su oxidación. Esta flexibilidad permite que la tecnología sea útil en diferentes sectores de la industria alimentaria. Además, la incorporación de compuestos bioactivos con características antioxidantes y/o antimicrobianas hace que las fibras electrohiladas también se vuelvan en una tecnología muy interesante para la industria farmacéutica.
-¿Qué beneficios perciben los consumidores?
-Los principales beneficios que los consumidores podrían notar son los de disfrutar de alimentos más frescos, seguros y con menor impacto ambiental. Además, estos recubrimientos electrohilados podrían aportar un valor agregado a los alimentos al enriquecerlos con nutrientes adicionales, como vitaminas o antioxidantes, mejorando su valor nutricional. Y, por supuesto, los consumidores podrían saber que están contribuyendo a reducir la contaminación por plásticos al elegir productos envueltos en materiales sostenibles. Esta tecnología promete revolucionar la forma en que producimos y consumimos alimentos, combinando innovación, sostenibilidad y salud.
Proyecto de recubrimiento comestible con propiedades antioxidantes y antimicrobianas
Johana López Polo, quien es ingeniera en Alimentos y Dra. en Ciencia y Tecnología de Alimentos, también comparte detalles sobre su proyecto pionero que combina el electrohilado con encapsulación en liposomas para desarrollar recubrimientos comestibles con propiedades antioxidantes y antimicrobianas.
“Como grupo de investigación nos hemos adjudicado el proyecto U-Inicia 014/23 Desarrollo de un recubrimiento comestible antioxidante y antimicrobiano mediante la combinación de las técnicas de encapsulación en liposomas y electrohilado, el cual tiene como objetivo desarrollar un recubrimiento comestible, antioxidante y antimicrobiano con la capacidad de extender la vida útil de productos cárnicos, mediante la combinación de las técnicas de encapsulación de liposomas y electrohilado. Con el uso combinado de estas nanotecnologías se busca desarrollar un material de recubrimiento que encapsule las proantocianidinas de semillas de uva, logrando así su protección y liberación gradual en el tiempo. Esto permitiría entre otras cosas, una protección antioxidante y antimicrobiana prolongada que aumentaría la vida útil de los productos cárnicos sobre los cuales se aplique el recubrimiento”, explica.
Bibliografía
Lopez-Polo, J., Muñoz-Shugulí, C., Vidal, M. P., & Vidal, C. P. (2024). Electrospun edible films and coatings: Development, functionality and food applications. Trends in Food Science & Technology, 143, 104253.
Ebrahimi, S., Fathi, M., & Kadivar, M. (2019). Production and characterization of chitosan-gelatin nanofibers by nozzle-less electrospinning and their application to enhance edible film’s properties. Food Packaging and Shelf Life, 22, 100387.
