Effetto dell'alcol polivinilico e della carbossimetilcellulosa sulle proprietà tecnologiche delle pellicole di gelatina di pesce

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 10497 (2022) Citare questo articolo

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L'obiettivo di questo lavoro era sviluppare pellicole biodegradabili mescolando gelatina/carbossimetilcellulosa (FG/CMC) e gelatina/alcol polivinilico (FG/PVOH) e valutare l'effetto dell'aggiunta di questi polimeri sulle proprietà delle pellicole di gelatina di pesce. I film FG/CMC e FG/PVOH sono stati prodotti nelle proporzioni 90/10, 80/20 e 70/30 e ne hanno caratterizzato le proprietà fisiche, chimiche e funzionali. L'aggiunta di CMC e PVOH ha migliorato la resistenza meccanica, le proprietà barriera e la solubilità in acqua delle pellicole di gelatina. I film FG/CMC hanno mostrato una maggiore resistenza alla trazione e una maggiore solubilità rispetto a FG/PVOH. La massima concentrazione di CMC ha favorito la massima resistenza meccanica, mentre il più alto contenuto di PVOH ha prodotto il film con la più bassa solubilità. I sistemi di miscelazione proposti si sono rivelati adeguati per migliorare le proprietà dei film di gelatina di pesce, con potenziale applicazione nel settore dell'imballaggio.

Le nuove tecnologie e le esigenze del mondo attuale, nonché il grande consumo di alimenti trasformati che richiedono imballaggi (primari, secondari e terziari), hanno causato un aumento della produzione di rifiuti solidi, che rimangono per centinaia e/o migliaia di anni nell’ambiente, causando una crisi ambientale, nonché problemi economici e sociali1. Pertanto, è cresciuta la preoccupazione per la sorte degli imballaggi in plastica derivati ​​dal petrolio a causa dei gravi problemi ambientali e dei rischi ecologici già osservabili2,3.

Gli imballaggi in film biodegradabile sono strati sottili precedentemente formati come film plastici, che vengono generalmente prodotti mediante la tecnica del casting o dell'estrusione e vengono utilizzati per avvolgere gli alimenti4. Le pellicole biodegradabili prodotte da biopolimeri hanno un ruolo essenziale nel ridurre l’impatto ambientale causato dallo smaltimento dei residui plastici non biodegradabili5, una volta che presentano potenzialità di riduzione o sostituzione delle plastiche a base di petrolio. Tali film a base biologica devono offrire tutte le necessarie funzioni di contenimento, protezione, conservazione e informazione, in modo economico e rispettoso dell'ambiente6.

In alternativa ai film prodotti con materiali convenzionali, sono stati condotti molti studi utilizzando fonti biodegradabili, non tossiche, biocompatibili e rinnovabili per sviluppare film che non inquinino l'ambiente7. Tra queste fonti, la gelatina, una proteina animale derivante dall’idrolisi parziale del collagene8, si distingue come una materia prima promettente per lo sviluppo di imballaggi alimentari biodegradabili, grazie a caratteristiche eccellenti come la formazione di pellicole e le proprietà di barriera alla luce e all’ossigeno9.

La gelatina di pesce estratta dai residui di lavorazione, come ossa e pelli, rappresenta una potenziale alternativa ai mammiferi, a causa degli aspetti socio-culturali e sanitari coinvolti nell'ottenimento di fonti bovine e suine10. Inoltre, l’utilizzo dei rifiuti per lo sviluppo di film biodegradabili comporta importanti benefici per il settore della pesca e per l’ambiente11. Sebbene le pellicole di gelatina abbiano caratteristiche adeguate per la realizzazione di film12, la natura idrofila di questo materiale può limitarne l'utilizzo13. Le pellicole di gelatina hanno una resistenza meccanica inferiore e una bassa resistenza all'acqua rispetto alle plastiche convenzionali, il che rappresenta uno dei principali svantaggi per il loro utilizzo come materiale da imballaggio.

Sono in corso molte ricerche per migliorare le proprietà funzionali di questi film11, inclusa la miscelazione con altri polimeri che rappresenta un'alternativa per rendere più efficienti le proprietà dei film di gelatina. La miscela di polimeri, quali proteine/polisaccaridi e/o polimeri sintetici/naturali, permette di ottenere film compositi, ottenendo materiali con proprietà migliori rispetto ai componenti puri. Le proprietà fisiche e chimiche dei film possono essere migliorate, consentendo numerose applicazioni, con conseguenti buone prestazioni nel prodotto finale6.