Development of a biomaterial from modified cassava starch, antimicrobial agent and plasticizer

  • Mario German Enriquez Collazos Universidad Cooperativa de Colombia sede Popayán. Facultad de Ingenierías.
  • Reynaldo Velasco Mosquera Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
  • Alejandro Fernandez Quintero Universidad del Valle. Escuela de Ingeniería de Alimentos.
  • Lily Marcela Palacios Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
  • Deisy Jhoana Ruales Madroñero Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
Keywords: Extrusion, Biodegradable Film, Thermal Properties, Mechanical Properties, Antimicrobial Inhibition.

Abstract

Inadequate disposition of petroleum based package materials has caused large environmental impact. Many researches have been developed trying to replace this materials by biodegradable products, been starch an alternative. In this study a biomaterial from modified starch, plasticizer and antimicrobial agent was obtained by extrusion and characterized, for biodegradable films making. Cassava starch varieties CUMBRE 3, SM 707-17 and CM 7138-7 were evaluated; thermal, mechanical and surface properties was obtained and optimum operating conditions for biomaterial obtaining. Additionally a microbial inhibition test was performed. When antimicrobial agent and plasticizer content were among 20% and 25% and among 0,1% and 0,2% respectively and extrusion processing temperature of 110 °C/120 °C/120 °C/110 °C, highest film strain stress were obtained (2,393 MPa). Tg films from CM 7138-7 variety in day 1 and day 21 then of obtained, had less variation. Antimicrobial test shows Fusarium fungus inhibition. 

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Author Biographies

Mario German Enriquez Collazos, Universidad Cooperativa de Colombia sede Popayán. Facultad de Ingenierías.
Grupo de Investigación GTC. Magister en Ingeniería de Alimentos.
Reynaldo Velasco Mosquera, Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
Departamento de Agroindustria. Magister en Administración de Empresas. Grupo de Investigación ASUBAGROIN.
Alejandro Fernandez Quintero, Universidad del Valle. Escuela de Ingeniería de Alimentos.
Grupo de investigación GIPAB. Doctor en Ciencias de los Alimentos. Cali. Colombia.
Lily Marcela Palacios, Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
Grupo de Investigación ASUBAGROIN. Ingeniera Agroindustrial.
Deisy Jhoana Ruales Madroñero, Universidad del Cauca. Facultad de Ciencias Agropecuarias.
Grupo de Investigación ASUBAGROIN. Ingeniera Agroindustrial.

References

XIAO, M., LU, D. and XU, S. Starch-based completely Biodegradable Polymer Materials. Express polymer letters, 2 (6), 2009, p. 366–375.

ENRIQUEZ, M., VELASCO, R. y FERNANDEZ, A. Caracterización de almidones de yuca nativos y modificados para la elaboración de empaques biodegradables. Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 11 (1), 2013, p. 11.

BONILLA, R. Modificación enzimática de almidón obtenido de siete variedades de yuca (Manihot sculenta Crantz) para el desarrollo de películas flexibles [Tesis de pregrado Ingeniería Agroindustrial]. Popayán (Colombia): Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2010, 125 p.

GARCIA-TEJEDA, Y.V., ZAMUDIO-FLORES, P.B., BELLO-PEREZ, L.A., ROMERO-BASTIDA, C.A. y SOLORZA-FERIA, J. Oxidación del almidón nativo de plátano para su uso potencial en la fabricación de materiales de empaques biodegradables: caracterización física, química, térmica y morfológica. Revista Iberoamericana de Polímeros, 12 (3), 2011, p. 125-135.

TONGDEESOONTORN, W., MAUER, L., WONGRUONG, S., SRIBURI, P., and RACHTANAPUN, P. Effect of carboxymethyl cellulose concentration on physical properties of biodegradable cassava starch-based films. Chemistry Central Journal, 5 (6), 2011, 8 p.

GHANBARZADEH, B., AMASI, H. and ENTEZAMI, A. Physical properties of edible modified starch/carboxymethyl cellulose films. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 11, 2010, p. 697-702.

FABRA, M.J., JIMENEZ, A., TALENS, P. and CHIRALT, A. Effect of recrystallization on tensile, optical and water vapour barrier properties of corn starch films containing fatty acids. Food Hydrocolloids, 26, 2012, p. 302-310.

LONG, Y., MING, L., PENG, L., WEI, Z., FENGWEI, X., HUAYIN, P., HONGSHEN, L. and LING, C. Extrussion processing and characterization of edible starch films with different amylose contents. Journal of Food Engineering, 106, 2011, p. 95-101.

STANDARD TEST METHOD FOR TENSILE PROPERTIES OF THIN PLASTIC SHEETING. ASTM D 882. West Conshohocken (USA): 2009.

STANDARD TEST METHOD FOR TENSILE PROPERTIES OF THIN PLASTIC SHEETING. ASTM D 3418: Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry. West Conshohocken (USA): 2008.

HOYOS, J. L. Práctica de aislamiento de microorganismos. Popayán (Colombia): laboratorio de Biotecnología, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad del Cauca, 2008.

GARCÍA, F. Método de difusión con disco en agar [online]. 2005. Disponible: www.netropica.org/bacteriología/DifusionKB.pdf [citado 28 de abril de 2013].

PAL, J., SINGHAL, P. and KULKARNI, P.R. A comparative account of conditions of synthesis of hydroxypropyl derivative from corn and amaranth starch. Carbohydrates Polymers 43 (2), 2000, p. 155-162.

TESTER, R. and KARKALAS, J. Starch composition, fine structure and architecture. Journal of Cereal Science, 39,

(2), 2004, p. 151–165.

GARCÍA, J., ZAMUDIO, V., BARUK, P., BELLO, L., ROMERO, C. y SOLORZA J. Elaboración de Películas de Almidón Oxidado de Plátano (Musa Paradisiaca L) por extrusión y su caracterización parcial [M.Sc. Tesis Ciencias en Desarrollo de Productos Bióticos]. Morelos (México): Instituto Politécnico Nacional Disponible, Centro de Desarrollo de Productos Bioticos, 2008, p. 122.

COLOMBIA. MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURAL. Proyecto de investigación: Producción y caracterización de películas flexibles biodegradables por extrusión de tornillo simple a partir de almidón de yuca, plastificante y PLA. Popayán (Colombia): Universidad del Cauca, 2011.

THUNWALL, M., ALTSKAR, A., ANDERSSON, R., BOLDIZAR, A., KOCH, K., STADING, M. and RIGDAHL, M. Some effects of processing on the molecular structure and morphology of thermoplastic starch. Carbohydrate Polymers, 71 (4), 2008, p. 591-597.

SOBRAL, P. and HABITANTE, A. Phase transition of pigskin gelatin. Food Hydrocolloids, 15 (4), 2001, p. 377-382.

ROSAS, M. y ZAMBRANO, M. Sorción de agua y transiciones de fase en harina de amaranto (A. cruentus) [online]. 2006. Available: http://azul.bnct.ipn.mx/Libros/vision_alimentos/TomoI/I86.pdf [Citado 8 de septiembre de 2012].

ACOSTA, H., VILLADA, H., NARVÁEZ, A., ESCANDÓN, J., RAMÍREZ, P., y BERNARDO, O. Efecto de las variables de operación de un extrusor de uso sencillo sobre las propiedades mecánicas de almidón termoplástico hecho de almidón agrio de yuca. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindsutrial, 2 (1), 2004, p. 18-26.

BERGO, R., CARVALHO, P., SOBRAL, R., DOS SANTOS, F., SILVA, J., PRISON, J., SOLORZA-FERIA, A., e HABITANTE, A. Physical properties of edible films based on cassava starch as affected by the plasticizer concentration. Packaging Technology and Science, 21(2), 2008, p. 85–89.

DÍAS-ALVES, V. Effect of glycerol and amylose enrichment on cassava starch film properties. Journal of Food Engineering, 78, p. 941– 946.

LIU, H., XIE, F., YU, L., CHEN, L. and LI, L. Thermal processing of starch-based polymers. Progress in Polymer Science, 34, 2009, p. 1348–1368.

GALDEANO, M., MALI, S., GROSSMANN, M.V.E., YAMASHITA, F. and GARCÍA, M. Effects of plasticizers on the properties of oat starch films. Materials Science and Engineering, 29, 2009, p. 532-538.

LONG, Y., FENGWEI, X., MING, L. PENG, L., HUAYIN, P., HONGSHEN, L. and LING, C. Extrusion processing and characterization of edible starch films with different amylose contents. Journal of Food Engineering, 106, 2011, p. 95–101.

LIU, H., XIE, F., YU, L., CHEN, L and LI, L. Thermal processing of starch-based polymers. Progress in Polymer Science, 34 (12), 2009, p. 1348–1368.

MITRUS, M. Influence of barothermal treatment on physical properties of biodegradable starchy biopolymers (in Polish) [Ph.D. thesis]. Lublin (Poland): Lublin Agricultural University, 2004.

JANSSEN, L. and MOSCICKI, L. Thermoplastic Starch. 1 ed. Weinheim (Alemania): Wiley-VCH, 2009, p. 258.

ACOSTA, H., VILLADA, H., TORRES, H. y RAMÍREZ, P. Morfología superficial de almidones termoplásticos agrio de yuca y nativo de papa por microscopía óptica y de fuerza atómica. Información Tecnológica, 17 (3), 2006, p. 63-70.

ZAMUDIO, P. Caracterización estructural de películas elaboradas con almidón modificado de plátano y con quitosano [Ph.D. tesis]. Morelos (México): Instituto Politécnico Nacional, Centro de Desarrollo de productos bióticos, 2009, 141 p.

VELASCO, R., ENRÍQUEZ, M., TORRES, A., PALACIOS, L.M. y RUALES, D. J. Caracterización morfológica de películas biodegradables a partir de almidón modificado de yuca, agente antimicrobiano y plastificante. Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, 10 (2), 2012, p. 152-159.

YURYEV, V., NEMIROSVKAYA, I. and MASLOVA, T. Phase state of starch gels at different water contents. Carbohydrate Polymers, 26 (1), 1995, p. 43-46.

VEIGA-SANTOS, C., SUZUKI, K., NERY, M. and CEREDA, A. Evaluation of optical microscopy efficacy in evaluating cassava starch bio films microstructure. LWT – Food Science and Technology, 41 (8), 2008, p. 1506-1513.

ALPIZAR, I., TRUJILLO, A. y HERRERA, F. Determinación de capsaicinoides en Chile Habanero (Capsicum chinense Jaq) colectado en Yucatán. Proceedings of the 16th International Pepper Conference. Tampico (México): 2002, p. 48–49.

How to Cite
Enriquez Collazos, M. G., Velasco Mosquera, R., Fernandez Quintero, A., Palacios, L. M., & Ruales Madroñero, D. J. (2015). Development of a biomaterial from modified cassava starch, antimicrobial agent and plasticizer. Biotechnology in the Agricultural and Agroindustrial Sector, 11(2), 111–120. Retrieved from https://revistasunicaucaeduco.biteca.online/index.php/biotecnologia/article/view/304
Published
2015-05-16
Section
Artículos de Investigaciòn
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