Desarrollo de una matriz polimérica a base de alcohol polivinílico (PVA), quitosano y almidón de semilla de mango mediante la técnica de electrohilado

Abstract

El mango es una de las frutas más consumidas a nivel mundial debido a su agradable sabor, aroma y alto valor nutricional. Esta fruta tropical se utiliza ampliamente en la elaboración de conservas, mermeladas, almíbares, entre otros productos, aprovechando principalmente la pulpa y desechando la cáscara y la semilla, este descarte representa un problema económico y medioambiental. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo desarrollar nanomembranas mediante el método de electrohilado, empleando alcohol polivinílico (PVA), quitosano (Q) y almidón extraído de la semilla de mango (ASM), con el fin de evaluar su potencial para futuras aplicaciones. El almidón fue obtenido a partir de semillas de mango mediante el método húmedo, el cual consistió en separar el cotiledón de la cáscara, licuarlo y dejarlo sedimentar. Luego, la muestra fue centrifugada a 5000 rpm durante 30 minutos, separando la fracción pastosa resultante. Esta fracción fue secada a 40 °C por 24 horas, obteniéndose finalmente el almidón. Posteriormente, se caracterizaron su morfología, propiedades funcionales y fisicoquímicas. Seguidamente se prepararon las soluciones poliméricas, el PVA se disolvió en agua a 90 °C, el quitosano en ácido acético al 1%, y el ASM en agua a 85 °C. Después se formularon las siguientes soluciones : PVA, PVA/Q, PVA/Q con adición de ASM al 5%, PVA/Q con ASM al 10% y PVA/Q con ASM al 15%. Las soluciones fueron procesadas mediante electrohilado utilizando un voltaje de 15 kV, una velocidad de flujo de 10 µL/min, una distancia de la punta de la aguja al colector de 15 cm, un calibre de aguja de 20 G, a temperatura ambiente y humedad relativa de 55 ± 5%. Las membranas obtenidas fueron caracterizadas, obteniendo un diámetro de fibra en el rango de 224,74 a 310,71 nm y un ángulo de contacto que varió entre 38,66° y 68,88°. En cuanto a las propiedades mecánicas, el módulo de Young se ubicó entre 108,74 y 181,1 MPa, mientras que el alargamiento a la rotura disminuyó de 57,4% a 9,03% y la resistencia a la tracción se redujo de 5,74 MPa a 3,55 MPa conforme aumentó la concentración de ASM. La permeabilidad al vapor de agua presentó una disminución de 2,66 a 2,02 g·mm/m²·h·kPa, y la actividad antimicrobiana frente a Escherichia coli y Staphylococcus aureus mostró halos de inhibición que variaron entre 5,25 mm y 5.07 mm. El análisis estadístico se realizó bajo un diseño completamente al azar (DCA) y se aplicó la prueba de Tukey para identificar diferencias significativas entre tratamientos. En conclusión, el aumento de la concentración de almidón en las formulaciones permitió obtener membranas con fibras más delgadas, mayor hidrofilicidad, menor permeabilidad y cierta actividad antimicrobiana, lo que evidencia su potencial para aplicaciones en diversas áreas.