La zeolita se sintetizó con el método hidrotermal descrito por [6]. Se pesaron 55,5 g de metasilicato de sodio nonahidratado y se disolvieron en 222 g de agua destilada y 99 g de solución de aluminato de sodio con agitación constante a temperatura ambiente durante 24 h para luego calentar a 90 °C por 8 h. Después se filtró y lavó hasta eliminar residuos y, finalmente, se secó a 90 °C, se trituró y tamizó para luego almacenarla.

La zeolita se modificó con el método descrito por [7]. Se pesaron 30 g de la zeolita faujasita X y se prepararon 500 ml de una solución al 0,1 M de iones Ag a partir del AgNO3. Se midieron 250 ml de la solución en mención y se mezcló con la zeolita previamente pesada durante 4 h a temperatura de 100 °C. Nuevamente, se adicionaron los restantes 250 ml de la solución al 0,1 M de iones de Ag y se repitió el proceso a las mismas condiciones de tiempo y temperatura. Luego se procedió a filtrar al vacío y secar por 12 h a una temperatura de 90 °C. Finalmente, se procedió a triturar y a almacenar.

La extracción del almidón se realizó según el método descrito por [8]. Para ello se procedió a la selección, el lavado y el pesado de la zanahoria blanca; luego se peló y se dejó en reposo en agua destilada durante 40 min usando una relación de 1:3 (zanahoria:agua destilada). Luego se licuó y filtró para dejarla reposar en refrigeración por un periodo de 3 h. El contenido sólido como bagazo se eliminó. Una vez lograda la sedimentación, se desecha el sobrenadante y el sedimento obtenido se deja en reposo en refrigeración hasta el otro día. El contenido sólido se colocó en la estufa y se dejó secar por 24 h a 40 °C. El almidón libre de humedad se trituró en un mortero para luego ser secado a 40 °C por 48 h hasta lograr peso constante y, finalmente, se almacenó en recipientes cerrados y a temperatura ambiente.

Las películas de almidón se desarrollaron mediante el método casting descrito [9]. Se midieron 95 ml de agua destilada a 50 °C agitando constantemente. Se añadieron 3,5 g de almidón, y al alcanzar los 80 °C, se colocaron 0,97 ml de glicerol y 0,5 g de alcohol polivinílico mediante agitación constante por 30 min. Inmediatamente, se procedió a enfriar la solución a 60 °C mediante agitación constante y, posteriormente, se colocaron en recipientes rectangulares de 26,5 cm × 10,5 cm a 40 °C por 24 h.

Para la determinación de esta variable se tomó como referencia el estudio realizado por [10], para lo cual se midió el espesor con un micrómetro digital marca STANLEY de 0 a 25 mm con una precisión de 0,001 mm. Se realizaron 5 medidas aleatorias y se obtuvo su promedio, expresando el resultado en unidades de milímetros.

Tomado del estudio Rosales [11], se determinó la densidad pesando 2,5 g de la película biodegradable y se introdujeron en un vaso de precipitación de 50 ml donde se vaciaron 25 ml de agua destilada. Se registró el valor cuando subió el nivel de agua, lo que daba el volumen de la película en mililitros [11].

Según el estudio realizado por [12] se cortaron películas de dimensiones de 1,5 cm × 1,5 cm y se colocaron en 50 ml de agua destilada por 12 h a temperatura ambiente. Transcurrido el tiempo señalado, se pesaron las muestras húmedas (m1) y luego se secaron por 24 h a 50 °C (m2). Se hicieron 3 repeticiones.

Ecuación 1

La capacidad biodegradable se analizó tomando como referencia el estudio de [13]. Para ello se pesaron 2 g de película y se colocaron en agua destilada durante 24 h a temperatura ambiente. Después del tiempo señalado se secaron a 30 °C por 24 h.

Ecuación 2

Donde:

%B: porcentaje de biodegradación.

WBI: peso inicial de la película.

WBF: peso final de la película [13].

La pérdida de peso se realizó según el estudio mostrado por [14], determinando:

Ecuación 3

Donde:

Pi: Peso inicial.

Pf: Peso final.

Para el análisis sensorial se usó como referencia el estudio de [15] y se aplicó la escala hedónica, correspondiente a:

1: muy desagradable.

2: desagradable.

3: ni agradable ni desagradable.

4: agradable.

5: muy agradable.

Las muestras se mantuvieron almacenadas por dos semanas en refrigeración a 4 °C.

Donde:

Pi: Peso inicial.

Pf: Peso final.

Los resultados se obtuvieron usando un diseño factorial (A × B), siendo:

A = tipo de almidón

A1 = yuca

A2 = zanahoria blanca

B = porcentaje de plata en zeolita faujasita tipo X

B1 = 0,00 %

B2 = 0,05 %

B3 = 0,10 %

B4 = 0,25 %

B5 = 0,50 %

Tabla 1

Ello con un grado de significancia de α = 0,05 y prueba Tukey (son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra). Se aplicó el paquete estadístico Minitab 18.

Se obtuvieron películas biodegradables de aspecto opacas (las que contenían plata) y de apariencia transparente (las que no). El análisis de difracción de rayos X se usó para identificar los posibles cambios estructurales de la zeolita al realizar la síntesis e intercambio iónico. Los patrones de difracción de rayos X se analizaron en el programa High Score Plus, código de referencia 96-900-5388. Los picos mostrados en la figura 1 y 2 son característicos de la zeolita faujasita tipo X, según la base de datos mostrada en el programa aplicado.

Figura 1

Figura 2

Las características sobre los índices de Miller de la zeolita faujasita X se compararon con la base de datos de Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites y los obtenidos en el programa High Score Plus. La comparación muestra similitud en la mayoría de los valores, como aparece en las tablas 2 y 3 [16].

Tabla 2

Tabla 3

〖Si〗_96 〖Al〗_96 O_(384.00 ) 〖Na〗_93,44,con código de referencia 96-900-5388 con un sistema cristalino cúbico, grupo espacial Fd-3 y número de grupo espacial 203. Entre tanto, la fórmula química luego del intercambio iónico con plata mostró 〖Ag〗_74,24 H_17,3 〖Si〗_100,5 〖Al〗_91,5 O_384 〖〖(H〗_2 O)〗_78,72; con código de referencia 96-153-9919 y presenta las mismas características cristalinas de la zeolita inicial. Se denota que existió el intercambio del Na por la Ag. Cabe destacar que existen otras pruebas, como fluorescencia de rayos X, espectroscopia, resonancia magnética nuclear, entre otras, que ayudan a definir exactamente la estructura de la zeolita. En este estudio solamente se empleó la difracción de rayos X. El difractograma se presenta en la figura 3.

Figura 3

Las películas presentaron valores de 0,77 mm, 0,099 mm y 0,130 mm, correspondientes a los tratamientos T6, T10 y T7, respectivamente, cuyas películas contienen almidón de zanahoria blanca con zeolita faujasita tipo X al 0,00 %, al 0,50 % y al 0,05 % de plata, respectivamente, es decir son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05), así como se observa en la figura 4. Según [17], el valor permitido en las películas sintéticas no debe ser superior a 0,010 pulgadas (0,254 mm), ya que si existieran valores mayores, se llamarían hojas.

Figura 4

La densidad de las películas se obtuvo en un rango de 1,25-1,27 g/ml, correspondiente al tratamiento T4 y T6, respectivamente, las cuales son de almidón de yuca (con 0,25 % de zeolita con plata) y almidón de zanahoria blanca (con 0,00 % de zeolita con plata). Son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05). Así, se observa en la figura 5.

Figura 5

En el estudio realizado por [18], la densidad no se vio alterada por la zeolita con plata al 0,1 %; pero con el 0,5 % su valor disminuyó. El mismo patrón evidencia el presente estudio. En otra investigación [19] se indican polímeros sintéticos de alta densidad (0,95 g/ml) y de baja densidad (0,91 g/ml). Las densidades obtenidas son menores a las de otros plásticos convencionales, y esto puede deberse a la interacción del almidón con el alcohol polivinílico, por la distribución de las moléculas de estos polímeros en la película [20].

La absorción del agua resultante de las películas biodegradables está en el rango del 25,12 % y del 68,06 %, correspondientes a los tratamientos T9 (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y T7 (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), respectivamente, es decir, son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05). Así se observa en la figura 6.

Figura 6

Según la bibliografía sobre el tema, se menciona que la disminución de la absorción del agua se debe al uso y al incremento de aditivos plastificantes [21]. En este caso, a pesar de que en las películas elaboradas en este estudio no se varía la cantidad de glicerina, hay diferencia entre los tratamientos: hay un menor porcentaje de absorción de agua en las películas elaboradas con zanahoria blanca y un 0,25 % de zeolita con plata (T9). Entonces, las que tienen mayor concentración de zeolita con plata presentan menor absorción de agua.

Los valores de la capacidad biodegradable presentaron un 83,33 % y un 46,67 %, correspondientes a los T4 (almidón de yuca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y T1 (almidón de yuca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), respectivamente, es decir, son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05), como se observa en la figura 7.

Figura 7

Para el uso en alimentos se recomiendan bajos porcentajes. Así lo muestra [22] en su película de almidón de yuca con extracto de residuo de calabaza, que obtuvo entre un 17 % y un 22 % de capacidad de biodegrabilidad. Cuando los polímeros se unen a sustancias líquidas (en este caso el agua), se produce la biodegradación por el hinchamiento, donde el líquido que sería como el soluto se va a difundir en el polímero, absorbiéndose dentro de él. Las pequeñas moléculas del soluto ocupan posiciones entre las macromoléculas del polímero y la separación de las cadenas que se generan reducen las fuerzas de enlace intermoleculares. En consecuencia, los polímeros se vuelven más blandos, según lo indica en su estudio [23].

Los porcentajes de pérdida de peso obtenidos fueron elevados y solo el tratamiento A1B1 quesillo, correspondiente a almidón de yuca con zeolita faujasita tipo X con un 0,00 % de plata alcanzaron un valor del 34,21 %, y así actúan como barrera a la pérdida de peso. La que tuvo un mayor porcentaje de pérdida de peso, del 63,32 %, corresponde al blanco carne molida de res. Estos tratamientos son significativamente diferentes, ya que las medias no comparten una letra (p < 0,05) (figura 8). El quesillo fresco presenta una humedad del 53,52 %-61,15 % [24], y la carne, una humedad del 72,03 % [25].

Figura 8

Los tratamientos que influyeron directamente en las características organolépticas del quesillo fresco y de la carne de res molida envueltas en las películas y con valores de mayor puntuación y menor desviación estándar son: para el color A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B4 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X); para el olor A2B1 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X); para la textura, A1B4 quesillo (almidón de yuca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), A2B1 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), y para el aspecto A2B4 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X). Las evidencias de lo descrito se muestran en las figuras 9 a 13

Figura 9

Figura 10

Figura 11

Figura 12

Figura 13