ES3033335T3 - Food product coatings - Google Patents

Abstract

Se describen aquí realizaciones de una composición de recubrimiento que comprende nanomateriales de celulosa y sistemas de emulsión. Estas composiciones proporcionan una mejor barrera contra la humedad y humectabilidad en la superficie de las frutas, además de controlar la actividad fisiológica y mejorar la conservación de productos alimenticios, como las frutas, durante el almacenamiento a temperatura ambiente. También se describen aquí realizaciones de recubrimientos secos y sustancialmente secos, películas, productos elaborados con las composiciones de recubrimiento, y métodos de elaboración y uso de las composiciones de recubrimiento descritas aquí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recubrimientos para productos alimenticios

Campo

En el presente documento se describen realizaciones de composiciones y películas de recubrimiento para alimentos y métodos para preparar y usar las mismas.

Antecedentes

El plátano Cavendish (Musa acuminate) es una rica fuente de vitaminas y compuestos bioactivos (p. ej., fibra dietética y compuestos fenólicos), y una de las frutas más consumidas en todo el mundo. Sin embargo, como fruta climatérica, los plátanos tienen una vida útil en almacenamiento relativamente corta, en lo que respecta a los trastornos fisiológicos, enfermedades poscosecha y senescencia. Los plátanos son solo un ejemplo de alimentos que normalmente requieren una modificación externa para preservar la vida útil en almacenamiento de los alimentos. Sigue existiendo la necesidad en la técnica de composiciones y recubrimientos mejorados que puedan mejorar la vida útil en almacenamiento y/o la integridad antes de la cosecha de diversos productos alimenticios, tales como alimentos perecederos, plantas y partes de plantas.

El documento US 2012/042420 A1 describe composiciones que pueden usarse para fabricar películas para aumentar la eficiencia de producción de plantas y partes de plantas.

Compendio

En el presente documento se describen realizaciones de una composición de recubrimiento, que comprende un nanomaterial de celulosa y un sistema de emulsión, que comprende un agente hidrófobo (p. ej., un ácido graso) y un tensioactivo. Las composiciones de recubrimiento pueden comprender además un agente funcional, un plastificante o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el nanomaterial de celulosa puede comprender nanocristales de celulosa o nanofibrillas de celulosa.

También se describen en el presente documento realizaciones de un recubrimiento seco (o sustancialmente seco) que comprende un nanomaterial de celulosa y un sistema de emulsión, que comprende un agente hidrófobo y un tensioactivo y está sustancialmente exento de humedad. En algunas realizaciones, la composición de recubrimiento o el recubrimiento seco (o sustancialmente) seco se pueden usar para recubrir un alimento, tal como una planta o parte de una planta.

También se describen en el presente documento realizaciones de un método que comprende recubrir o recubrir sustancialmente una planta o parte de una planta con una realización de composición de recubrimiento descrita en el presente documento.

La invención se expone en el conjunto adjunto de reivindicaciones.

La invención se refiere a una composición de recubrimiento como se define en la reivindicación 1, a un recubrimiento sustancialmente seco formado a partir de la composición de recubrimiento como se define en la reivindicación 2, a una parte de planta que comprende un recubrimiento formado a partir de la composición de recubrimiento o que comprende el recubrimiento sustancialmente seco como se define en la reivindicación 4, y a un método para recubrir parcial o totalmente una planta o una parte de planta con una composición de recubrimiento como se define en la reivindicación 6. En la composición de recubrimiento según la invención, el agente hidrófobo es un ácido graso que es ácido oleico, el tensioactivo es un éster de sacarosa de un ácido graso y el nanomaterial de celulosa comprende nanofibrillas de celulosa.

Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la presente descripción se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, que continúa con referencia a las figuras adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama esquemático que muestra los mecanismos de desarrollo de diferentes realizaciones de composición de recubrimiento descritas en el presente documento y sus efectos en el retraso de la biosíntesis de etileno de los plátanos poscosecha;

La FIG. 2A es un gráfico que muestra el efecto de diferentes composiciones de recubrimiento en la degradación de la clorofila del plátano durante un período de almacenamiento de 10 días a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde "Ctrl" representa muestras no recubiertas; "Semp" representa muestras recubiertas con una solución comercial de Semperfresh™ al 1,2%; y "CNC" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanocristales de celulosa (0,2% p/p en base húmeda), quitosano (2% p/p en base húmeda) y glicerol (0,4% p/p en base húmeda), y "CNF" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanofibrillas de celulosa (0,3% p/p en base húmeda), ambos con los siguientes sistemas de emulsión: Tween 80 solo ("CNCA" y "CNFA"); Tween 80 y ácido oleico ("CNCB" y "CNFB"); y éster de sacarosa de ácidos grasos y ácido oleico ("CNCC" y "CNFC").

La FIG. 2B es un gráfico que muestra el efecto de diferentes composiciones de recubrimiento en la pérdida de peso del plátano durante un período de almacenamiento de 10 días a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde "Ctrl" representa muestras no recubiertas; "Semp" representa muestras recubiertas con una solución comercial de Semperfresh™ al 1,2%; y "CNC" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanocristales de celulosa (0,2% p/p en base húmeda), quitosano (2% p/p en base húmeda) y glicerol (0,4% p/p en base húmeda), y "CNF" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanofibrillas de celulosa (0.3% p/p en base húmeda), ambos con los siguientes sistemas de<emulsión: Tween 80 solo ("CNCA" y>"CNfA");<Tween 80 y ácido oleico ("CNCB" y "CNFB"); y éster de sacarosa>de ácidos grasos y ácido oleico ("CNCC" y "CNFC").

La FIG. 2C es un gráfico que muestra el efecto de diferentes composiciones de recubrimiento en la comerciabilidad del plátano durante un período de almacenamiento de 10 días a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde "Ctrl" representa muestras no recubiertas; "Semp" representa muestras recubiertas con una solución comercial de Semperfresh™ al 1,2%; y "CNC" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanocristales de celulosa (0,2% p/p en base húmeda), quitosano (2% p/p en base húmeda) y glicerol (0,4% p/p en base húmeda), y "CNF" representa recubrimientos formados a partir de una composición que comprende nanofibrillas de celulosa (0,3% p/p en base húmeda), ambos con los siguientes sistemas de emulsión: Tween 80 solo ("CNCA" y "CNFA"); Tween 80 y ácido oleico ("CNCB" y "CNFB"); y éster de sacarosa de ácidos grasos y ácido oleico ("CNCC" y "CNFC").

La FIG. 3A es un gráfico de barras que muestra una comparación de la producción de etileno entre plátanos no recubiertos y recubiertos, en donde las muestras recubiertas comprendían un recubrimiento hecho con Semperfresh™ ("tratamientos Semperfresh") o una realización de un recubrimiento de nanofibras de celulosa ("CNFC") hecho a partir de una composición que comprendía un 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p de éster de sacarosa de un ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico, en donde la producción de etileno se midió después de 48 horas de almacenamiento del plátano en un tarro de 1,5 litros.

La FIG. 3B es un gráfico de barras que muestra una comparación de la producción de CO<2>y O<2>entre plátanos no recubiertos y recubiertos, en donde las muestras recubiertas comprendían un recubrimiento hecho con Semperfresh™ ("tratamientos Semperfresh") o una realización de un recubrimiento de nanofibras de celulosa ("CNFC") hecho a partir de una composición que comprendía un 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p de éster de sacarosa de un ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico, en donde los valores de producción de O<2>y CO<2>se evaluaron después de 24 horas de almacenamiento del plátano en un tarro de 1,5 litros.

La FIG. 3C es un gráfico que muestra la concentración de ACC vigilada durante un período de almacenamiento de 10 días a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde se evaluaron plátanos no recubiertos y recubiertos, y en donde los plátanos recubiertos comprendían un recubrimiento hecho con Semperfresh™ ("tratamientos Semperfresh") o una realización de un recubrimiento de nanofibras de celulosa ("CNFC") hecho a partir de una composición que comprendía un 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p de éster de sacarosa de un ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 3D es un gráfico que muestra la actividad de ACS seguida durante un período de almacenamiento de 10 días a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde se evaluaron plátanos no recubiertos y recubiertos, y en donde los plátanos recubiertos comprendían un recubrimiento hecho con Semperfresh™ ("tratamientos Semperfresh") o una realización de un recubrimiento de nanofibras de celulosa ("CNFC") hecho a partir de una composición que comprendía un 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p de éster de sacarosa y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 4A incluye imágenes de SEM que muestran las propiedades morfológicas de la superficie de los plátanos sin recubrir en dos resoluciones diferentes, 100 pm (imagen superior) y 5 pm (imagen inferior).

La FIG. 4B incluye imágenes de SEM que muestran las propiedades morfológicas de la superficie de los plátanos recubiertos con un recubrimiento de Semperfresh™ al 1,2% en dos resoluciones diferentes, 100 pm (imagen superior) y 5 pm (imagen inferior).

La FIG. 4C incluye imágenes de SEM que muestran las propiedades morfológicas de la superficie de plátanos recubiertos con un recubrimiento formado a partir de una composición de recubrimiento de CNFC que comprende 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico a dos resoluciones diferentes, 100 pm (imagen superior) y 5 pm (imagen inferior).

La FIG. 5A proporciona imágenes fotográficas que muestran comparaciones entre el aspecto de plátanos sin recubrir (imagen de la izquierda), recubiertos con Semperfresh™ (imagen central) y recubiertos con CNFC (imagen de la derecha) durante 10 días de almacenamiento a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde los plátanos recubiertos con CNFC comprendían un recubrimiento formado a partir de una composición que comprendía 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 5B es un gráfico de barras que muestra las comparaciones entre la firmeza de los plátanos sin recubrir, recubiertos con Semperfresh™ y recubiertos con CNFC durante 10 días de almacenamiento a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde los plátanos recubiertos con CNFC comprendían un recubrimiento formado a partir de una composición que comprendía 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 5C es un gráfico de barras que muestra las comparaciones entre el contenido de sólidos solubles de plátanos sin recubrir, recubiertos con Semperfresh™ y recubiertos con CNFC durante 10 días de almacenamiento a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde los plátanos recubiertos con CNFC comprendían un recubrimiento formado a partir de una composición que comprendía 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 5D es un gráfico de barras que muestra comparaciones entre la acidez valorable de los plátanos sin recubrir, recubiertos con Semperfresh™ y recubiertos con CNFC durante 10 días de almacenamiento a 25±2°C y 50±5% de humedad relativa, en donde los plátanos recubiertos con CNFC comprendían un recubrimiento formado a partir de una composición que comprendía 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 6 muestra imágenes fotográficas que comparan el aspecto, pérdida de peso y firmeza de diferentes frutos que no comprenden un recubrimiento ("Control") y que comprenden un recubrimiento ("Recubierto") formado a partir de una composición que comprende 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 7 muestra imágenes fotográficas que comparan el aspecto externo e interno de mangos después de 12 días de almacenamiento, en donde los mangos estaban no recubiertos ("Muestras no recubiertas") o recubiertos ("Muestras recubiertas") con un recubrimiento formado por una composición que comprendía 0,3% p/p (base húmeda) de CNF, 1% p/p (base húmeda) de éster de sacarosa de ácido graso y 1% p/p (base húmeda) de ácido oleico.

La FIG. 8A proporciona imágenes fotográficas de empanadas de carne separadas con películas formadas usando una composición de nanomaterial de celulosa antes del almacenamiento (imagen más a la izquierda) y después de haber estado almacenadas durante 1 semana a 5-7 °C (en donde la segunda imagen desde la izquierda usa una película que comprende solo CNF, la tercera imagen desde la izquierda usa una película que comprende CNF modificado con quitosano de bajo peso molecular y la imagen más a la derecha usa una película que comprende CNF y CNF de alto peso molecular.

La FIG. 8B es un gráfico de la absorción de agua en función del tipo de película, en donde una película de control (CNF) se comparó con dos películas diferentes modificadas con quitosano ("CNF-CH bajo PM" y "CNF-CH alto PM").

Descripción detallada

Descripción general de los términos

Las siguientes explicaciones de términos se proporcionan para describir mejor la presente descripción y para guiar a los expertos en la técnica en la práctica de la presente descripción. Como se usa en el presente documento, "que comprende" significa "que incluye" y las formas singulares "un" o "una" o "el" o "la" incluyen referentes en plural, a menos que el contexto lo imponga claramente de otro modo. El término "o" se refiere a un solo elemento de los elementos alternativos declarados o a una combinación de dos o más elementos, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

A menos que se expliquen de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende habitualmente un experto en la técnica a la que pertenece esta descripción. Aunque se pueden usar métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento en la práctica o ensayo de la presente descripción, a continuación se describen métodos y materiales adecuados. Los materiales, métodos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser limitantes, a menos que se indique lo contrario. Otras características de la descripción son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones.

La expresión "nanocristal de celulosa", como se usa en el presente documento, se refiere a un objeto celulósico compuesto por al menos una fibrilla elemental, que contiene regiones predominantemente cristalinas y paracristalinas, que no presenta ramificaciones o entrelazamientos entre nanocristales de celulosa o estructuras en forma de red.

La expresión "nanofibrilla de celulosa", como se usa en el presente documento, se refiere a un objeto celulósico compuesto por al menos una fibrilla elemental, que contiene regiones cristalinas, paracristalinas y amorfas, que pueden presentar divisiones longitudinales, entrelazamiento entre nanofibrillas de celulosa o estructura en forma de red.

El término "reticulación", como se usa en el presente documento, se refiere al uso de una sustancia (molecular o iónica) para unir al menos dos moléculas (ya sean iguales o diferentes) a través de un enlace químico, tal como un enlace covalente, iónico y/o electrostático.

La expresión "fibrilla elemental" o "fibrilla", como se usa en el presente documento, se refiere a una estructura celulósica, que se origina a partir de un complejo enzimático terminal único, que tiene una configuración de cadenas de celulosa específica para cada especie vegetal, animal, de alga y bacteriana.

El término "encapsulación", como se usa en el presente documento, se refiere a la formación de una barrera total o parcial alrededor de una partícula o un objeto para controlar específicamente el movimiento de sustancias dentro o fuera de la partícula u objeto encapsulado.

El término "exógeno" se refiere a cualquier material que esté presente en o sobre un organismo o célula viva, sistema u objeto, pero que se originó fuera de ese organismo/célula/sistema/objeto, en contraposición a algo que es endógeno. Como se usa en el presente documento, exógeno distingue las películas sintéticas descritas en el presente documento de las películas o cutículas naturales producidas por plantas o partes de plantas.

El término "lixiviación" como se usa en el presente documento se refiere a la extracción de ciertos materiales orgánicos e inorgánicos de una planta o parte de la planta en un líquido, tal como una composición de procesamiento u otra composición acuosa o no acuosa adecuada.

El término "mitiga(mitigar)", como se usa en el presente documento, se refiere a la capacidad de la composición descrita, o a un recubrimiento seco (o sustancialmente seco) o película hecho a partir de la composición, o a un método que usa la composición para reducir sustancialmente (p. ej., tal como en 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90%) que se produzcan daños pre o poscosecha. En algunas realizaciones, el daño pre o poscosecha puede ser causado por el estrés biótico, estrés abiótico, almacenamiento y/o procesamiento (p. ej., procesamiento térmico).

El término "nanofibra", como se usa en el presente documento, se refiere a un nanoobjeto con dos dimensiones externas a nanoescala y la tercera dimensión significativamente mayor.

El término "nutrientes", como se usa en el presente documento, se refiere a cualquier componente que se encuentre en una planta o parte de planta, ya sea que se produzca de forma natural o que haya sido absorbido durante el crecimiento. Los nutrientes pueden incluir, pero no se limitan a, macronutrientes primarios, tales como nitrógeno, fósforo, potasio; macronutrientes secundarios, tales como calcio, azufre y magnesio; micronutrientes u oligoelementos, tales como boro, manganeso, hierro, zinc, cobre, níquel y similares.

El término "planta", como se usa en el presente documento, se refiere a una planta completa que incluye todas las estructuras radiculares, tejidos vasculares, tejidos vegetativos y tejidos reproductivos. Una "parte de la planta" incluye cualquier parte de la planta. Por ejemplo, las partes de la planta se pueden obtener al cosechar una planta. Las partes de la planta abarcadas por la presente descripción incluyen, pero no se limitan a, flores, frutos, semillas, hojas, vegetales, tallos, raíces, ramas y combinaciones de los mismos, que son menos que la planta completa de la que derivan.

El término "previene(prevenir)" como se usa en el presente documento se refiere a la capacidad de la composición descrita, o de un recubrimiento seco (o sustancialmente seco) o película hecho a partir de la composición, o a un método que usa la composición para detener total o sustancialmente que se produzcan daños pre o poscosecha. En algunas realizaciones, el daño pre o poscosecha puede ser causado por el estrés biótico, estrés abiótico, almacenamiento y/o procesamiento (p. ej., el procesamiento térmico).

La expresión "daño UV" como se usa en el presente documento se refiere a cualquier tipo de daño a los objetos descritos en el presente documento que sea causado por la luz ultravioleta. En algunos casos, dicho daño puede incluir marchitamiento, decoloración, encogimiento, manchas y similares.

La expresión "agente estabilizante" se refiere a un compuesto que puede mejorar las propiedades del material, particularmente la resistencia al agua y las propiedades mecánicas de un recubrimiento seco (o sustancialmente seco) o película hecho a partir de la composición de recubrimiento, y también la afinidad entre el nanomaterial de celulosa y el componente de sal inorgánica.

Las cantidades de los componentes de la composición que se pueden usar en las composiciones de recubrimiento se expresan como porcentaje en peso/peso en base húmeda, a menos que se indique lo contrario. En los casos en los que los componentes de la composición están en forma de, o combinados como, una solución acuosa, las cantidades de los componentes se pueden expresar como porcentaje en peso/volumen (% p/v) o porcentaje en peso/peso (% p/p), ya que estas unidades son esencialmente idénticas. Abreviaturas

CH Quitosano

OA Ácido oleico

SEFA éster de sacarosa de ácido graso

ACC Ácido 1 -aminociclopropano-1 -carboxílico

CNC nanocristal de celulosa

CNF nanofibra de celulosa

ACS ACC sintasa

CNFC Nanofibra que contiene quitosano

CN Nanomaterial de celulosa

CNCC Nanocarbonato cálcico que contiene quitosano

NCC Nanocarbonato cálcico

SEM Microscopía electrónica de barrido

Introducción

Se han aplicado varias tecnologías poscosecha, tales como recubrimientos comestibles a baja temperatura y almacenamientos hipobáricos y en atmósfera controlada, para retrasar la maduración y el deterioro de la calidad de la fruta durante el almacenamiento poscosecha. Sin embargo, el almacenamiento a baja temperatura puede producir daños por frío y daños fisiológicos en el plátano, y el almacenamiento hipobárico y en atmósfera controlada requiere mucho capital y es caro. Los recubrimientos comestibles se han aplicado ampliamente como una tecnología de poscosecha rentable y respetuosa con el medio ambiente para frutas y verduras. Dichos recubrimientos pueden generar una atmósfera modificada creando una barrera semipermeable contra el movimiento del oxígeno, dióxido de carbono, humedad y soluto.

Aunque se han utilizado recubrimientos a base de lípidos y/o hidrocoloides para prolongar la vida útil en almacenamiento de varias frutas, como los plátanos poscosecha, existen varios desafíos, tales como la insuficiente barrera contra la humedad y los gases y la mala adhesión a las superficies de la fruta, que deben abordarse en la técnica. La presente descripción describe composiciones de recubrimiento, recubrimientos y películas únicas que ayudan a los artículos alimenticios (p. ej., alimentos envasados, plantas y partes de plantas) a retener diversas propiedades (p. ej., firmeza, pérdida de peso reducida, etc.) y, por lo tanto, a mejorar y mantener la integridad general y la comerciabilidad del artículos alimenticio. Las composiciones, recubrimientos y películas descritos incluyen una combinación única de nanomateriales de celulosa y sistemas de emulsión que ayudan a mantener esta integridad y comerciabilidad.

Realizaciones de composición y recubrimiento

En el presente documento se describen realizaciones de una composición que se puede usar para formar recubrimientos en la superficie exterior de un artículo alimenticio, tal como un producto alimenticio perecedero envasado, una planta o una parte de planta.

En algunas realizaciones, los componentes de las composiciones de recubrimiento descritas en el presente documento son comestibles y, en algunos ejemplos, tienen un estado regulador de generalmente reconocido como seguro (GRAS), según lo dispuesto por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos. En otros ejemplos, los componentes figuran en las listas 4A y 4B de la Agencia de Protección Ambiental como seguros para el medio ambiente.

Las realizaciones de composición de recubrimiento descritas en el presente documento comprenden un nanomaterial de celulosa. El nanomaterial de celulosa, como se usa en el presente documento, es un material celulósico que consiste principalmente en cadenas lineales de cien a más de diez mil unidades de p-D-glucopiranosa unidas por enlaces glucosídicos en sus posiciones C1 y C4, con dimensiones externas a nanoescala o, en algunas realizaciones, que tiene una estructura interna o estructura de superficie a nanoescala. En algunas realizaciones, los nanomateriales de celulosa pueden comprender nanofibrillas de celulosa (que también se denominan en el presente documento "CNF") o nanocristales de celulosa (que también se denominan en el presente documento "CNC"). En algunas realizaciones independientes, dichos nanomateriales pueden contener una parte de microcristales de celulosa o microfibrillas de celulosa. La cantidad de microcristales de celulosa y/o microfibrillas de celulosa presentes en dichas realizaciones se puede reducir o aumentar dependiendo del método de extracción usado para fabricar el nanomaterial de celulosa y/o variando las especies que contienen celulosa de las que se extraen estos componentes. En algunas realizaciones, los nanomateriales de celulosa consisten en nanofibrillas de celulosa o nanocristales de celulosa. El nanomaterial de celulosa normalmente se selecciona para proporcionar un recubrimiento transparente y una matriz mejorada para la incorporación de otros materiales/componentes descritos en el presente documento.

El nanomaterial de celulosa de la composición de recubrimiento descrita normalmente se selecciona para que tenga una estructura adecuada y propiedades químicas adecuadas para usar en las realizaciones de composición particulares y métodos de uso de las composiciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, el nanomaterial de celulosa normalmente se selecciona para proporcionar un recubrimiento aceptablemente transparente y resistente al agua. En algunas realizaciones, la estructura del nanomaterial de celulosa y las propiedades del compuesto se optimizan para proporcionar un tipo de nanomaterial de celulosa que comprende tanto regiones cristalinas como regiones amorfas. En algunas realizaciones, el nanomaterial de celulosa puede tener dimensiones de 3 nm a 300 nm de ancho. En algunas realizaciones, el nanomaterial de celulosa puede tener una longitud que varía de 15 nm a 100.000 nm, tal como de 50 nm a 100.000 nm, o de 100 nm a 10.000 nm, de 100 nm a 5.000 nm, de 100 nm a 2.500 nm, de 100 nm a 2.000 nm o de 100 nm a 1.000 nm. En algunas realizaciones, el nanomaterial de celulosa descrito en el presente documento puede tener una relación de dimensiones que recuerda a las fibrillas elementales en las paredes celulares de las plantas. En algunas realizaciones, el nanomaterial de celulosa tiene una relación de dimensiones (relación entre la dimensión más larga y la dimensión más corta) que varía de 5 a 1000, tal como de 10 a 1000, o de 20 a 1000, o de 30 a 1000, o de 50 a 1000. Un nanomaterial de celulosa de ejemplo que tiene relaciones de aspecto dentro de este intervalo es el material de nanofibrillas de celulosa descrito en el presente documento. En otras realizaciones, el nanomaterial de celulosa puede tener una relación de dimensiones que varía de 5 a 1000, tal como de 5 a 500, o de 5 a 250, o de 5 a 200, o de 5 a 150, o de 5 a 100. Un nanomaterial de celulosa de ejemplo que tiene una relación de dimensiones dentro de este intervalo es el material de nanocristal de celulosa descrito en el presente documento. En las realizaciones descritas en particular, el nanomaterial de celulosa pueden ser nanofibrillas de celulosa que pueden prepararse usando métodos típicos conocidos por un experto en la técnica con el beneficio de esta descripción, tales como la fibrilación con o sin pretratamiento químico en la refinación mecánica de la celulosa derivada de fibra de madera o fibra vegetal no maderera. El método usado para preparar las nanofibrillas de celulosa puede o no proporcionar una composición de nanofibrillas de celulosa que contienen hemicelulosas residuales. En algunas realizaciones, las nanofibrillas de celulosa se pueden adquirir de una fuente comercial y luego usar en las composiciones descritas.

Las realizaciones de composición de recubrimiento descritas en el presente documento pueden comprender además un sistema de emulsión, un aditivo funcional, un plastificante o cualquier combinación de los mismos y, normalmente, son composiciones acuosas. En algunas realizaciones, el sistema de emulsión puede comprender uno o más agentes hidrófobos (p. ej., ácidos grasos), uno o más tensioactivos o cualquier combinación de los mismos. Las realizaciones del sistema de emulsión, aditivos funcionales y plastificantes se describen con más detalle a continuación. En las realizaciones descritas particulares, la composición de recubrimiento comprende, consiste esencialmente en, o consiste en un nanomaterial de celulosa, un aditivo funcional (p. ej., quitosano, aloe vera, sorbato de potasio, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), una sal de amonio cuaternario o cualquier combinación de los mismos), un plastificante (p. ej., glicerol, sorbitol, polietilenglicol 400 o cualquier combinación de los mismos) y un sistema de emulsión. En una realización representativa, la composición de recubrimiento comprende, consiste esencialmente en, o consiste en nanocristales de celulosa, quitosano, glicerol y el sistema de emulsión. En otras realizaciones adicionales, la composición de recubrimiento comprende, consiste esencialmente en, o consiste en un nanomaterial de celulosa y un sistema de emulsión. En realizaciones representativas, la composición de recubrimiento comprende, consiste esencialmente en, o consiste en nanofibrillas de celulosa y el sistema de emulsión. En las realizaciones "que consiste esencialmente en", la composición de recubrimiento puede comprender otros componentes distintos de los especificados en dichas realizaciones; sin embargo, estos componentes adicionales no afectan de manera perjudicial a las propiedades del recubrimiento (determinadas comparando un producto alimenticio que comprende un recubrimiento hecho a partir de dicha composición con un producto alimenticio sin el recubrimiento), tal como disminuyendo la humectabilidad del recubrimiento sobre el producto alimenticio, aumentando la degradación del color, aumentando la pérdida de peso, disminuyendo la comerciabilidad, aumentando la producción de etileno, aumentando la concentración de CO<2>a la vez que se reduce la concentración de O<2>, o cualquier combinación de las mismas. Las cantidades particulares de los componentes de las composiciones de recubrimiento se describen a continuación; estas cantidades se expresan como un porcentaje de la composición total y, a menos que se indique lo contrario, los porcentajes descritos a continuación se refieren al p/p determinado en una base húmeda.

Las realizaciones del sistema de emulsión descritas en el presente documento pueden comprender, consistir esencialmente en, o consistir en uno o más agentes hidrófobos, uno o más tensioactivos, o cualquier combinación de los mismos. En las realizaciones descritas particulares, la emulsión comprende, consiste esencialmente en, o consiste en un tensioactivo y un agente hidrófobo. En realizaciones donde el sistema de emulsión "consiste esencialmente en" el uno o más componentes hidrófobos, uno o más tensioactivos o cualquier combinación de los mismos, el sistema de emulsión no comprende, o está exento de, ningún componente que pueda afectar de manera perjudicial al sistema de emulsión (p. ej., alterar la capacidad del sistema de emulsión para formar gotas de emulsión y/u otros tipos de aglomeraciones). Por ejemplo, los sistemas de emulsión que "consisten esencialmente en" el uno o más componentes hidrófobos, uno o más tensioactivos o cualquier combinación de los mismos están exentos de componentes que puedan dar como resultado la formación de crema, sedimentación, floculación, coalescencia o separación del sistema de emulsión. En las realizaciones en las que el sistema de emulsión comprende un ácido graso y un tensioactivo, el tensioactivo normalmente se selecciona basándose en su capacidad para formar gotas hidrófobas (u otro tipo de estructura aglomerada) y promover la colocación del sistema de emulsión en la matriz de nanomaterial de celulosa hidrófila y/o para disminuir la tensión superficial de la composición de recubrimiento para mejorar la estabilidad, uniformidad y capacidad de extender los recubrimientos de emulsión.

En algunas realizaciones, el uno o más componentes hidrófobos del sistema de emulsión pueden ser un aceite o un ácido graso. El aceite puede ser un aceite esencial, tal como, pero sin limitarse a, aceite de tomillo, aceite de clavo, aceite de orégano, aceite de pasto de limón, aceite de mejorana, aceite de canela, aceite de cilantro o cualquier combinación de los mismos; aceite vegetal; aceite de oliva; aceite de aguacate; aceite de coco; y cualquier combinación de los mismos. En realizaciones descritas particulares, el ácido graso es un ácido graso de cadena media, con una cola alifática que comprende de 6 a 12 carbonos (saturados o insaturados), tales como ácido cáprico y ácido láurico; un ácido graso de cadena larga, con una cola alifática que comprende de 13 a 21 carbonos (saturados o insaturados), tales como ácido oleico, ácido linoleico, ácido a-linolénico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido araquídico; o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el uno o más tensioactivos del sistema de emulsión se pueden seleccionar de un tensioactivo de polisorbato (p. ej., monolaurato de sorbitán polioxietilenado (20), también denominado "TWEEN 20"; o monolaurato de sorbitán polioxietilenado (80), también denominado "Tween 80"), un tensioactivo de sorbitán (p. ej., monolaurato de sorbitán, también denominado "SPAN 20"; o monooleato de sorbitán, también denominado "SPAN 80"), un éster de sacarosa de un ácido graso (p. ej., un éster de sacarosa de un ácido graso que tiene de uno a ocho carbonos en la cadena hidrocarbonada del ácido graso, tal como un éster de sacarosa del ácido propiónico, ácido butírico, ácido valérico, ácido caprílico o versiones insaturadas de los mismos), o cualquier combinación de los mismos. En realizaciones descritas particulares, el tensioactivo es Tween 80, SEFA o una combinación de los mismos. En realizaciones representativas, el sistema de emulsión comprende, consiste esencialmente en o consiste en TWEEN 80. En otras realizaciones adicionales, el sistema de emulsión comprende, consiste esencialmente en o consiste en TWEEN 80 y ácido oleico. En otras realizaciones adicionales, el sistema de emulsión comprende, consiste esencialmente en o consiste en SEFA y ácido oleico.

En algunas realizaciones adicionales más, la composición de recubrimiento puede comprender además uno o más componentes adicionales, tales como un estabilizante (p. ej., polisacáridos que contienen carboxi o sulfato) seleccionados de, pero no limitados a, ácido algínico, alginato de sodio, celulosa, derivados de celulosa, polisacáridos pécticos, carboximetildextrano, goma de xantano, carboximetilalmidón, ácido hialurónico, sulfato de dextrano, polisulfato de pentosano, carrageanina, fucoidanos o cualquier combinación de los mismos), una sal inorgánica (p. ej., una sal que contiene sodio, sal que contiene potasio, sal que contiene calcio, sal que contiene magnesio, sal que contiene estaño o cualquier combinación de los mismos), un compuesto ácido (p. ej., ácido ascórbico u otro ácido orgánico) o cualquier combinación de los mismos. En las realizaciones que comprenden cualquiera de dichos componentes adicionales, el estabilizante puede estar presente en una cantidad que varía de 0,05% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), tal como de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,1% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,75% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,5% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,25% p/p (base húmeda). La sal inorgánica puede estar presente en una cantidad que varía de 0,05% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), tal como de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,1% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,75% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,5% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,25% p/p (base húmeda). Un compuesto ácido puede estar presente en una cantidad que varía de 0,5% p/p (base húmeda) a 3% p/p (base húmeda), tal como de 0,5% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), o de 0,5% p/p (base húmeda) a 1,5% p/p (base húmeda), o de 0,5% p/p (base húmeda) a 1,0% p/p (base húmeda), o de 0,05% p/p (base húmeda) a 0,75% p/p (base húmeda). Dichos componentes no afectan de manera perjudicial al sistema de emulsión ni a las propiedades de la composición de recubrimiento.

También se contemplan composiciones de recubrimiento que comprenden además uno o más agentes agrícolas seleccionados de nutrientes (p. ej., fertilizantes), estimulantes del crecimiento, reguladores del crecimiento de las plantas, herbicidas, fungicidas, pesticidas o combinaciones de los mismos. Dichas composiciones se pueden preparar usando cualquiera de los métodos descritos en el presente documento y se pueden aplicar a cultivos, árboles, arbustos, vides, plantas de hortalizas, plantas ornamentales y decorativas, tales como plantas cultivadas por sus flores (p. ej., rosas, claveles, lirios, etc.) o por su follaje decorativo (p. ej., hiedra, helechos, etc.), y similares. La cantidad de agente agrícola usada en dicha composición de recubrimiento puede seleccionarse para que esté dentro de las limitaciones establecidas en las directrices de la EPA. Un experto en la técnica reconocería que dichas cantidades pueden determinarse revisando las directrices de la EPA relativas al agente agrícola seleccionado y seleccionando una cantidad dentro de los límites inferior y superior establecidos en las mismas. En algunas de dichas realizaciones, el agente agrícola normalmente se proporciona en una cantidad que varía de 1 ppm a 5000 ppm, tal como de 1 ppm a 4000 ppm, de 1 ppm a 3000 ppm, de 1 ppm a 2000 ppm o de 1 ppm a 1000 ppm. También se pueden usar cantidades menores o iguales a un nivel de aplicación sugerido por el fabricante y los expertos en la técnica las reconocerán fácilmente.

En algunas realizaciones, la cantidad del nanomaterial de celulosa y el sistema de emulsión que se usa en la composición de recubrimiento se selecciona para proporcionar una relación de nanomaterial de celulosa:sistema de emulsión que varía de 1:1 a 1:20, tal como de 1:2 a 1:8, o de 1:1 a 1:5. En las realizaciones descritas particulares, el nanomaterial de celulosa son nanofibrillas de celulosa y este material se incluye en la composición de recubrimiento con el sistema de emulsión en una relación de 1:2 a 1:20 o de 1:2 a 1:8. En otras realizaciones descritas particulares, el nanomaterial de celulosa son nanocristales de celulosa y este material se incluye en la composición de recubrimiento con el sistema de emulsión en una relación de 1:1 a 1:20 o de 1,1 a 1:5.

En algunas realizaciones, la cantidad de nanomaterial de celulosa usado en la composición de recubrimiento varía de 0,1% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda), tal como de 0,1% p/p (base húmeda) a 0,75% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 0,5% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 0,4% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 0,3% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 0,2% p/p (base húmeda). En realizaciones representativas particulares, la cantidad del nanomaterial de celulosa usado en las composiciones de recubrimiento es de 0,1% p/p (base húmeda), 0,2% p/p (base húmeda), 0,3% p/p (base húmeda) o 0,4% p/p (base húmeda). En algunas realizaciones, la cantidad del sistema de emulsión usado en la composición de recubrimiento varía de 0,03% p/p (base húmeda) a 4% p/p (base húmeda), tal como de 0,03% p/p (base húmeda) a 3,5% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 3% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 2,5% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 1,5% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 0,5% p/p (base húmeda). En dichas realizaciones, el sistema de emulsión puede comprender un tensioactivo en dichas cantidades, o puede comprender una mezcla de un tensioactivo y un agente hidrófobo en dichas cantidades, en donde el tensioactivo está presente en la mezcla en una cantidad que varía de 0,03% p/p (base húmeda) a 5% p/p (base húmeda) (tal como de 0,03% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), o de 0,03% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda), o de 0,2% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda)) y el agente hidrófobo está presente en la mezcla en una cantidad que varía de 0,1% p/p (base húmeda) a 5% p/p (base húmeda) (tal como de 0,1% p/p (base húmeda) a 4% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 3% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 1,5% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda)). En realizaciones representativas, el sistema de emulsión comprende 0,03% p/p (base húmeda), o 0,2% p/p (base húmeda), o 1% p/p (base húmeda) de un tensioactivo y/o 1% p/p (base húmeda) de un agente hidrófobo. En las realizaciones que comprenden además un aditivo funcional y/o un plastificante, el aditivo funcional se puede usar en cantidades que varían de 0,1% p/p (base húmeda) a 3% p/p (base húmeda), tal como de 0,1% p/p (base húmeda) a 2,5% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 2% p/p (base húmeda), o de 0,1% p/p (base húmeda) a 1,5% p/p (base húmeda) y el plastificante puede estar presente en cantidades que varían de 0,02% p/p (base húmeda) a 1% p/p (base húmeda), tal como de 0,02% p/p (base húmeda) a 0,5% p/p (base húmeda), o de 0,02% p/p (base húmeda) a 0,4% p/p (base húmeda), o de 0,02% p/p (base húmeda) a 0,3% p/p (base húmeda). Las composiciones de recubrimiento representativas adicionales y cantidades de los componentes usados en dichas composiciones también se describen en la sección de ejemplos y en las figuras de la presente descripción.

En una realización representativa, las composiciones de recubrimiento que comprenden nanofibrillas de celulosa y un sistema de emulsión que comprende ácido oleico y un éster de sacarosa de un ácido graso eran particularmente eficaces para mejorar la capacidad de almacenamiento poscosecha del plátano durante el almacenamiento ambiental mediante el control de la actividad fisiológica y la mejora de la adhesión de los recubrimientos sobre las superficies de la fruta. En algunas realizaciones, el sistema de emulsión mejoraba la hidrofobicidad, estabilidad y humectabilidad de los recubrimientos sobre las superficies de la fruta. Dichas composiciones de recubrimiento también retrasaron la ruta de biosíntesis del etileno y redujeron la producción de etileno y CO<2>de la fruta, además de modificar la morfología de la superficie de la fruta para proporcionar una cobertura de recubrimiento más uniforme. Además, dichas realizaciones de recubrimiento son eficaces para reducir la degradación de la clorofila de las pieles de plátano y la pérdida de peso y la firmeza de la fruta, mejorando así la comerciabilidad y la capacidad de almacenamiento durante el almacenamiento a temperatura ambiente.

También se describen en el presente documento los recubrimientos formados a partir de las realizaciones de composición de recubrimiento descritas en el presente documento. El término "recubrimiento", como se usa en el presente documento, se refiere a una capa de la composición creada en el exterior de un producto alimenticio, tal como una planta o parte de una planta. La capa no necesita tener un espesor uniforme o tener una composición completamente homogénea. Estas composiciones de recubrimiento se pueden secar para formar recubrimientos secos (o sustancialmente secos), que se describen a continuación. También se describen en el presente documento realizaciones de una película que se puede preparar usando las realizaciones de composición descritas. Dichas realizaciones de película se pueden usar como componentes de envasado flexibles (p. ej., cartones, películas y envases biodegradables) para diversos productos alimenticios perecederos, tales como carnes, mariscos y similares. Las realizaciones de la película son comestibles y, por lo tanto, evitan que los consumidores se preocupen por la seguridad alimentaria. En algunas realizaciones, la película puede ser fibrosa o cristalina y puede formar un recubrimiento duradero, inerte, resistente al agua sobre el objeto que se está recubriendo. En algunas realizaciones, la película comprende un nanomaterial de celulosa y un agente funcional, tal como quitosano.

No es necesario que el recubrimiento, recubrimiento seco (o sustancialmente seco) o película cubran todo el objeto al que se aplica. En algunas realizaciones, el recubrimiento o la película puede recubrir sustancialmente el objeto. En dichas realizaciones, la película o recubrimiento puede cubrir 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90% del área superficial del objeto. En otras realizaciones, la película o recubrimiento puede recubrir completamente el objeto, es decir, puede cubrir el 100% del objeto. En algunas realizaciones, la película o recubrimiento puede tener un espesor que varía en 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90% por encima del objeto.

Los recubrimientos y/o películas hechos a partir de las realizaciones de la composición de recubrimiento descrita son extremadamente resistentes al agua y fuertes. Los recubrimientos y películas pueden proporcionar resistencia al agua y propiedades de barrera a la vez que conservan la funcionalidad única de los componentes no celulósicos de la composición. Los recubrimientos y películas descritos en el presente documento proporcionan protección frente a la pérdida de agua producida por la pérdida por goteo relacionada con la transpiración y/o la congelación-descongelación, y permiten mejorar la resistencia al agua y las propiedades de barrera a la vez que conservan la funcionalidad única de los componentes no celulósicos de la composición. En otras realizaciones más, los recubrimientos y películas presentan una adhesión mejorada entre el nanomaterial de celulosa y las superficies hidrófobas (p. ej., superficies de frutas hidrófobas).

Cuando se aplican a la superficie objetivo de las plantas, partes de plantas u otros alimentos, las composiciones descritas forman una fuerte barrera externa después del secado. Las composiciones se pueden secar para formar los recubrimientos secos (o sustancialmente secos) permitiendo que el agua de la composición de recubrimiento se evapore. En algunas realizaciones, los recubrimientos se secan usando calor para facilitar el secado más rápido de la composición de recubrimiento previniendo o mitigando así la exposición prolongada al oxígeno y la luz. Se pueden usar temperaturas que varían de 30 °C a 35 °C para secar las composiciones después de que se hayan aplicado a un objeto. En algunas realizaciones, se puede usar una técnica de secado con aire caliente para secar (al menos parcialmente) la composición de recubrimiento después de aplicarla al objeto. Dichas técnicas de secado con aire caliente pueden usar temperaturas que varían de 60 °C a 90 °C durante un período de tiempo que varía de 2 minutos a 10 minutos. Los recubrimientos producidos usando realizaciones de las composiciones de recubrimiento descritas pueden mitigar la pérdida de color, aspecto e integridad física asociada con la lixiviación de antocianinas y otros pigmentos biológicos (p. ej., betalaínas), nutrientes y compuestos solubles en agua. En plantas y alimentos, prevenir la pérdida de agua antes y después de la cosecha es importante para la comerciabilidad de los productos. Las composiciones descritas y los recubrimientos formados a partir de dichas composiciones se pueden usar para prevenir dicha pérdida de agua en plantas susceptibles y otros alimentos.

En las realizaciones descritas particulares, una planta o parte de una planta que comprende un recubrimiento hecho a partir de las composiciones descritas en el presente documento presenta propiedades que no presentaría una planta o parte de planta equivalente (es decir, una planta o parte de planta idéntica no modificada) que no comprenda dicho recubrimiento. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la planta o parte de la planta que comprende un recubrimiento formado a partir de la composición descrita presenta pérdida de peso reducida (tal como una reducción de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90%) después de la descongelación en comparación con una planta o parte de planta equivalente que no está recubierta con el recubrimiento. En algunas realizaciones, la planta o parte de la planta que comprende un recubrimiento hecho a partir de la composición descrita en el presente documento presenta defectos morfológicos reducidos (tales como una reducción de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 100%) en comparación con una planta o parte de planta equivalente que no está recubierta con el recubrimiento. En otras realizaciones más, la planta o parte de la planta que comprende un recubrimiento hecho a partir de la composición descrita presenta menos pérdida de firmeza (tal como una pérdida de firmeza de 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90% menos) en comparación con una planta o parte de planta equivalente que no está recubierta con el recubrimiento.

Realizaciones del método

En el presente documento se describen realizaciones del método para preparar y usar las realizaciones de la composición de recubrimiento descritas en el presente documento.

Las realizaciones del método de preparación de la composición descrita pueden comprender dispersar en agua (que puede estar desionizada, purificada y similares) una cantidad adecuada de cada componente de la composición descrito en el presente documento. En algunas realizaciones, los componentes de la composición se pueden añadir al agua simultáneamente. En otras realizaciones, cada componente se puede añadir secuencialmente a la misma solución acuosa. En otras realizaciones más, se pueden preparar soluciones acuosas separadas de cada componente y luego mezclarlas entre sí. Es posible que no sea necesario dispersar ciertos componentes en agua antes de mezclarlos y, por lo tanto, se pueden añadir puros a una o más soluciones que contienen otros componentes. Como se usa en el presente documento, "mezclar" se puede lograr por cualquier medio conocido en la técnica. Por ejemplo, se puede usar la agitación mecánica, agitación o copulverización de los componentes para "mezclar" los componentes descritos en el presente documento. En realizaciones descritas particulares, el sistema de emulsión se prepara primero por separado del nanomaterial de celulosa y luego se combina con el nanomaterial de celulosa (que se puede formular con componentes adicionales descritos anteriormente, tales como un aditivo funcional y/o un plastif icante). En realizaciones descritas particulares, el sistema de emulsión se prepara suspendiendo un tensioactivo en agua a temperatura ambiente o a temperaturas más altas (p. ej., 70 °C). En realizaciones del sistema de emulsión que comprenden además un agente hidrófobo (p. ej., un ácido graso), el agente hidrófobo se puede añadir a la solución de tensioactivo, seguido de la homogeneización. En realizaciones en donde la composición de recubrimiento comprende un aditivo funcional y/o un plastificante, el aditivo funcional se puede pretratar (p. ej., disolver en una solución ácida) y luego combinar con el plastificante y/o el nanomaterial de celulosa.

Una vez que cada componente se dispersa en agua (ya sea juntos o por separado), la solución se homogeneiza utilizando un homogeneizador con cizallamiento bajo o alto. El nivel de cizallamiento usado puede modificarse de acuerdo con el tipo de composición de recubrimiento utilizada. La solución normalmente se homogeneiza durante un período de tiempo adecuado para disolver, dispersar y/o emulsionar completamente los componentes en agua a temperatura ambiente. La composición final puede formularse entonces para su administración mediante remojo, recubrimiento por pulverización, inmersión, envoltura o cualquier otra técnica adecuada para aplicar la composición a un objeto como se describe en el presente documento. Los métodos representativos para preparar composiciones de recubrimiento adicionales se describen en la sección de ejemplos de la presente descripción.

En algunas realizaciones, la composición no está destinada a un uso inmediato, por ejemplo, cuando la composición se envasa para su venta futura. Dichas composiciones son estables en almacenamiento, de manera que menos de 20%, 30%, 40% o 50% de la composición se separará después de 5, 10, 20, 30 o 60 días de almacenamiento. También se contemplan períodos de almacenamiento incluso más largos. Un experto en la técnica apreciará que los métodos para preparar composiciones estables en almacenamiento pueden implicar la elección de estabilizantes apropiados para añadirlos a la composición.

Las composiciones descritas en el presente documento pueden usarse para prevenir el daño a las plantas, o partes de las mismas, pre y poscosecha, prolongando así la vida útil en almacenamiento y aumentando la comerciabilidad de los productos frescos. Las composiciones también se pueden usar en alimentos para promover el almacenamiento y el aspecto de los artículos alimenticios, particularmente los artículos perecederos. Los recubrimientos y/o películas formados a partir de las composiciones de recubrimiento descritas en el presente documento pueden retirarse fácilmente antes de su venta, simplemente los consumidores pueden desprenderlos e incluso pueden ingerirse de forma segura.

En algunas realizaciones, las composiciones de recubrimiento y procesamiento descritas en el presente documento se pueden usar para reducir y prevenir la lixiviación del color y nutrientes de las frutas y/o verduras. Las composiciones descritas también son útiles como recubrimientos alimentarios y en la preparación de alimentos congelados para evitar la pérdida por goteo y mantener la integridad durante la descongelación. Los alimentos experimentan una pérdida significativa de agua durante el proceso de congelación y descongelación debido a la sinéresis (es decir, la pérdida de agua después de la descongelación) y la evaporación; las películas formadas a partir de las composiciones descritas en el presente documento pueden mitigar esta pérdida de agua. Por ejemplo, las composiciones descritas se pueden usar para reducir la pérdida/ganancia de agua en productos de panadería (p. ej., galletas, pasteles y panes) y/o carne durante el almacenamiento (frío o a temperatura ambiente). Algunas realizaciones pueden usarse para reducir la pérdida/ganancia de agua y/o la adherencia de los caramelos y otros dulces durante el almacenamiento (en frío o a temperatura ambiente). En otras realizaciones más, las composiciones descritas pueden usarse para reducir el intercambio de gases (p. ej., O<2>y CO<2>) o la exposición a gases dañinos (p. ej., gas etileno) de varios alimentos u otros materiales orgánicos con el aire del ambiente durante el almacenamiento y mientras están en el anaquel.

Las composiciones descritas en el presente documento también se pueden usar en un contexto agrícola para proteger partes de plantas (p. ej., semillas de cultivos agrícolas), plantas y/o plántulas contra el estrés biótico y/o abiótico antes y después de la cosecha. En algunas realizaciones, las composiciones descritas en el presente documento se pueden usar solas o se pueden combinar con uno o más agentes agrícolas para inhibir el estrés biótico, tal como la infestación por insectos, nematodos y/o microbiana, y también para resistir el estrés abiótico, tal como el estrés ambiental. Un experto en la técnica apreciará que hay varios métodos que pueden usarse para determinar la disminución de la infestación atribuible a la aplicación de las composiciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, para los niveles microbianos, se pueden tomar cultivos y se puede determinar el número de unidades formadoras de colonias (UFC) y compararlo con partes de la planta (p. ej., semillas de cultivos agrícolas), plantas y/o plántulas que no se trataron con la composición. De manera similar, se puede contar el número de insectos o larvas de insectos y se pueden comparar las partes de plantas (p. ej., semillas de cultivos agrícolas), plantas y/o plántulas que se han tratado con las composiciones descritas en el presente documento con partes de plantas similares (p. ej., semillas de cultivos agrícolas), plantas y/o plántulas en la misma zona geográfica que no se han tratado. En general, las plantas tratadas presentarán 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% o 90% menos de infestación microbiana, de nematodos y/o de insectos en comparación con las partes de la planta de control (p. ej., semillas de cultivos agrícolas), plantas y/o plántulas.

En algunos ejemplos, las composiciones de recubrimiento se usan para prevenir o mitigar la pérdida de peso, formación de moho y/o pérdida de firmeza. Solo a modo de ejemplo, las realizaciones de la composición descrita pueden usarse para prevenir la formación de moho y/o los cambios morfológicos en partes de la planta (p. ej., frutas), tales como frutas tropicales. Los ejemplos de partes de plantas que pueden recubrirse con las composiciones de recubrimiento descritas en el presente documento incluyen, pero no se limitan a, aguacates, melones cantalupos, papayas, mangos, melón dulce y similares.

Las composiciones también proporcionan recubrimientos seguros, visiblemente transparentes que no imparten ningún olor o sabor significativo a los alimentos y que también evitan la decoloración u otros daños a la fruta causados por la exposición a los rayos UV. Las películas también pueden prevenir la pérdida de humedad causada por el calor y/o la luz solar.

Modificar las propiedades físicas de los productos biodegradables tales como cartones, películas y envases, por ejemplo para proporcionar una mayor resistencia a la degradación, mejores propiedades de barrera y/o mayor resistencia es otra aplicación para películas hechas a partir de las composiciones descritas en el presente documento. También se contempla que las películas, recubrimientos secos (o sustancialmente secos) y composiciones de recubrimiento proporcionados en el presente documento se puedan usar como un tratamiento o recubrimiento de superficie protector para materiales duraderos, tal como para reducir o prevenir daños durante el tránsito y la manipulación. La mayoría de los materiales de envasado flexibles de la industria alimentaria son polímeros derivados del petróleo. Su falta de sostenibilidad y la preocupación por los residuos tóxicos hacen que disminuya el atractivo para los consumidores. Los materiales naturales alternativos (p. ej., celulosa y quitosano) carecen de resistencia al agua. Las películas descritas en el presente documento pueden usarse para proporcionar recubrimientos que aborden estas limitaciones.

En realizaciones descritas particulares, las composiciones de recubrimiento se pueden aplicar a un objeto usando cualquier método adecuado para recubrir parcial o totalmente el objeto y formar un recubrimiento después del secado. Por ejemplo, el objeto puede sumergirse en la composición de recubrimiento. En otras realizaciones, la composición de recubrimiento se puede aplicar por goteo o con brocha sobre el objeto. En otras realizaciones más, el objeto puede recubrirse (parcial o totalmente) mediante recubrimiento por pulverización de la composición de recubrimiento sobre el objeto. El objeto también se puede envolver (parcial o totalmente) usando un aplicador mecánico o un cepillo para aplicar la composición de recubrimiento al objeto. En realizaciones relacionadas con las composiciones que se usan para recubrir plantas y/o partes de plantas, tales como frutas y/o verduras, la composición se puede añadir al objeto antes de la cosecha o después de la cosecha. Los expertos en la técnica reconocerán los pulverizadores y máquinas de coberturas adecuados. En algunas realizaciones, el método de recubrimiento se puede elegir en función de la viscosidad de la composición de recubrimiento. Por ejemplo, si la composición de recubrimiento es viscosa y el objeto que se está recubriendo es un producto poscosecha (p. ej., fruta o verdura), entonces se usan normalmente métodos de aplicación por inmersión o goteo. La aplicación precosecha normalmente implica aplicar el recubrimiento a la planta o parte de planta de la misma mediante un método de pulverización.

Se pueden poner en contacto una miríada de objetos con las realizaciones de la composición descrita en el presente documento, proporcionando así productos mejorados. En algunas realizaciones, el objeto es un producto alimenticio, tal como una planta o parte de la planta. Los objetos de ejemplo incluyen frutas, particularmente frutas que tienen superficies hidrófobas, y verduras, particularmente verduras que tienen superficies hidrófobas.

En general, los objetos que comprenden un recubrimiento producido por la composición incluyen componentes tal como se describen en el presente documento, pero después de secado, la concentración relativa de los componentes se altera debido, por ejemplo, a la pérdida de agua de la composición. Por lo tanto, un recubrimiento seco (o sustancialmente seco) formado a partir de las composiciones de recubrimiento generalmente contendrá menos agua y concentraciones/relaciones más altas de los componentes de la composición (no evaporativos). Un recubrimiento sustancialmente seco todavía puede comprender un nivel bajo de humedad, tal como más de 0% a 10% de humedad, o más de 0% a 7% de humedad, o más de 0% a 5% de humedad, o más de 0% a 4% de humedad, o más de 0% a 3% de humedad. La tabla 1 proporciona intervalos representativos para las cantidades de componentes presentes en un recubrimiento sustancialmente seco, y se expresan como % p/p en base seca. En un ejemplo representativo, un recubrimiento sustancialmente seco puede comprender nanofibrillas de celulosa o nanocristales de celulosa que pueden estar presentes en una cantidad que varía de 4,5% p/p en base seca a 9,8% p/p en base seca, tal como 5,0% p/p en base seca a 8,0% p/p en base seca. En algunas realizaciones, la base seca de cada componente de un recubrimiento sustancialmente seco se puede calcular con una fórmula: (porcentaje de sólidos en el recubrimiento seco) X (porcentaje del componente en particular)/(suma del porcentaje de todos los componentes en la composición húmeda). En algunas otras realizaciones, la base seca para cada componente de un recubrimiento seco se puede calcular como: W<seco>= porción del componente/suma total de todos los componentes. Únicamente a modo de ejemplo, en una realización representativa donde la concentración de nanofibrillas de celulosa varía de 4,5% p/p en base seca a 9,3% p/p en base seca, este intervalo se obtuvo usando este cálculo (que representa 5% de humedad que debe retenerse en el recubrimiento sustancialmente seco): 95 X 1,0/ 21 y 95 X 0,1/1,02, respectivamente. En algunas realizaciones, los objetos pueden comprender un recubrimiento seco o sustancialmente seco que tiene un espesor que varía de más de 0 pm a 50 pm, tal como de 1 pm a 40 pm, o de 1 pm a 30 pm.

Tabla 1. Concentración representativa de componentes en base seca.________________________________

Concentración (%, p/p en base seca)

Nanomaterial Tensioactivos Agentes Aditivos Estabilizante Plastificante Sal Compuesto de celulosa_______________ hidrófobos funcionales_________________________ inorgánica ácido

4,5-9,8 9,5-9,8 9,5-23 9,5-9,8 4,9-9,8 2-4,7 4,9-9,5 14,3-49,0

5,3-8,4________9,6-9,7 10-16,3 9,6-9,7 5,8-6,8 2,2-5,4 5,3-7,4 15,8-21,0

* La base seca se calculó basándose en el contenido de humedad del recubrimiento seco en 5%

Descripción general de varias realizaciones de la invención

En una realización, la invención proporciona una composición de revestimiento que comprende: un nanomaterial de celulosa en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 1% p/p en base húmeda; y un sistema de emulsión, que comprende un ácido oleico y un éster de sacarosa de un ácido graso, en donde el ácido oleico está presente en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 5% p/p en base húmeda y el éster de sacarosa de un ácido graso está presente en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 2% p/p en base húmeda; en donde el nanomaterial de celulosa comprende nanofibrillas de celulosa.

En otra realización, la invención proporciona un recubrimiento sustancialmente seco formado a partir de la composición de recubrimiento de la realización de composición de recubrimiento anterior, en donde el recubrimiento sustancialmente seco comprende de más de 0% p/p a 10% p/p de humedad.

En otra realización, la invención proporciona una parte de la planta que comprende un recubrimiento formado a partir de la composición de recubrimiento según la realización de composición de recubrimiento anterior o que comprende el recubrimiento sustancialmente seco según la realización de recubrimiento seca anterior.

En otra realización, la invención proporciona un método que comprende recubrir parcial o totalmente una planta o una parte de planta con una composición de recubrimiento según la realización de composición de recubrimiento anterior.

Ejemplos

Los siguientes materiales y métodos pueden ser útiles para hacer y usar diversas realizaciones de la presente descripción.

Materiales

Las CNF y los CNC, derivados de pasta Kraft de madera blanda con un contenido de sólidos de 2,95% y 11,8%, respectivamente, se produjeron en el Centro de Desarrollo de Procesos de la Universidad de Maine (ME, EE. UU.). El quitosano (97% de grado de desacetilación, Pm 149 kDa) se adquirió de Premix (Islandia), Tween 80 de Amresco (OH, EE. UU.), SEFA de TCI American (OR, EE. UU.), OA y glicerol de Alfa Aesar (MA, EE. UU.) y ácido acético de J. T. Baker (NJ, EE. UU.). El ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) y ácido N- (2-<hidroxietil)piperazina-N'-3-propanosulfónico (EPPS) se adquirieron de Chem Impex Internation, Inc.>(Il,<EE. UU.), HgCl2 de MP biomedicals (CA,>Ee.<UU.), fosfato de piridoxal de TCI American (OR, EE. u>U.),<ditiotreitol (DTT) de Sigma (MO, EE. u>U.)<y ácido tricloroacético (TCA) y NaOCl de JT Baker (NJ, EE. UU.).>

Los plátanos orgánicos Cavendish (Piura, Perú) en la fase de madurez de 2 (verdes con trazas de amarillo) sin defectos visuales se compraron en un supermercado local (Oregón, EE. UU.) el día de su llegada a la tienda y se recubrieron el mismo día de la compra.

En los ejemplos 1-13, solo la composición de recubrimiento CNFC es según la presente invención. Todos los recubrimientos restantes (distintos del CNFC) en los ejemplos 1-13 son comparativos y no forman parte de la invención. El ejemplo 14 no forma parte de la invención.

Ejemplo 1

En este ejemplo, dos tipos de tensioactivos no iónicos, que incluyen Tween 80 y éster de sacarosa del ácido graso (SEFA) que poseen diferentes cabezas hidrófilas (carbohidratos para Tween 80 y etoxilato para SEFA), se evaluaron como tensioactivos en composiciones de recubrimiento representativas.

En este ejemplo, el nanomaterial de celulosa incluía nanofibras de celulosa (CNF), que tienen una alta flexibilidad y capacidad de absorción, y nanocristales de celulosa (CNC), que son estructuras muy rígidas en forma de varilla que tienen una carga superficial negativa, que pueden combinarse con un aditivo funcional, como el quitosano, para proporcionar una matriz. Se evaluó la capacidad de las composiciones de recubrimiento que comprenden estos componentes para mejorar la capacidad de almacenamiento de los plátanos poscosecha mejorando la adhesión de los recubrimientos a las superficies de la fruta, mejorando la barrera frente a la humedad de los recubrimientos, controlando la actividad fisiológica y/o modificando la morfología de la superficie de la fruta.

Se evaluaron la adhesión a la fruta, hidrofobicidad de los recubrimientos y parámetros externos de calidad de la fruta (p. ej., degradación de la clorofila, pérdida de peso y comerciabilidad de la fruta), así como el efecto de los recubrimientos en las características superficiales (p. ej., tensión superficial crítica de las pieles de la fruta y morfología celular) y la actividad fisiológica (p. ej., ruta de biosíntesis del etileno y producción de etileno y CO<2>) de la fruta. Además, se evaluó la capacidad de los recubrimientos para mejorar la capacidad de almacenamiento de la fruta vigilando la calidad interna de la fruta (p. ej., degradación del almidón, firmeza, contenido de sólidos solubles y acidez valorable) durante el almacenamiento ambiental de la fruta.

Las composiciones de recubrimiento se prepararon en base húmeda (p/p), y el intervalo de concentración de cada componente se determinó basado en los estudios preliminares de los autores de la invención (datos no mostrados). Cada matriz de recubrimiento, que incluía CNF al 0,3% y quitosano reforzado con CNC al 0,2%, se formuló con tensioactivos (Tween 80 o SEFA) y/u OA, y se obtuvieron seis tipos diferentes de recubrimientos en emulsión, tal como se indica en la FIG. 1 (con referencia a la FIG. 1, los tipos de tensioactivos para formar la emulsión de ácido oleico (OA) incluían Tween 80 y éster de sacarosa de ácido graso (SEFA); 0 representa<el ángulo de contacto del líquido de referencia en la superficie del plátano; y>L<es la tensión superficial de los>líquidos de referencia en la piel del plátano; y yces la tensión superficial crítica de la piel del plátano). Los sistemas de emulsión con diferentes tipos de tensioactivos se prepararon primero de la siguiente manera: Se suspendió Tween 80 al 1% en agua a temperatura ambiente y el SEFA se dispersó a 70 °C para mejorar la solubilidad en agua. Después, se añadió OA al 1% (1%, p/p) a la solución de tensioactivo y se homogeneizó durante 1 minuto. También se preparó una composición de recubrimiento con solo Tween 80 (10%, p/p en base seca) como control positivo. Para las composiciones de recubrimiento en emulsión a base de CNF, se mezcló<CNF al 0,3% con tensioactivos y/u OA>(cNfA:<Tween 80 al 0,03% solo, CNFB: Tween 80 al 1% con OA al 1%>y CNFC:SEFA al 1% con OA al 1%) y se homogeneizó durante 1 minuto (Polytron PT10-35, Luzernerstrasse, Suiza). Para las composiciones de recubrimiento en emulsión de quitosano reforzadas con CNC, se disolvió quitosano al 2% (p/p) en una solución de ácido acético al 1 % (p/v) y se homogeneizó con CNC al 0,2% y glicerol al 0,4% durante 1 minuto. Las composiciones de recubrimiento preparadas se mezclaron con tensioactivos y/u OA (CNCA: Tween 80 al 0,2% solo, CNFB: Tween 80 al 1% con OA al 1% y CNFC: SEFA al 1% con OA al 1%), se homogeneizaron durante 3 minutos y luego se desgasificaron usando un sistema de vacío de flujo de agua de construcción propia.

Cuando se aplicaron los recubrimientos en la superficie de la fruta, se evaluaron tres métodos diferentes de aplicación de recubrimiento (inmersión, pulverización e inmersión) y no se observaron diferencias significativas en la capacidad de almacenamiento de la fruta. Se usó un método de aplicación con brocha para mejorar más la capacidad de extensión de los recubrimientos sobre la superficie de la fruta. Cada composición de recubrimiento se aplicó con brocha manualmente sobre plátanos usando un pincel (ancho: 25 mm) para lograr un recubrimiento uniforme. La fruta se secó bajo un flujo de aire forzado durante 1 hora. La fruta no recubierta y recubierta se almacenó durante 10 días en condiciones ambientales bajo luz fluorescente sin envasar (20 ± 2 °C y 50 ± 5% de humedad relativa). Como control positivo se usó fruta recubierta con Semperfresh<™>(Semp, 1,2%, p/p, Pace International, LLC, WA, EE. UU.). Semperfresh<™>es un producto de recubrimiento comercial que contiene éster de sacarosa de ácidos grasos, monoglicéridos y diglicéridos y carboximetilcelulosa y se ha usado para recubrir varias frutas y verduras, incluidos plátanos.

Ejemplo 2

En el rendimiento del recubrimiento influye mucho la humectabilidad de la formulación del recubrimiento asociada a las características de la superficie de la fruta. Previamente, se habían realizado esfuerzos limitados para comprender la correlación de la humectabilidad del recubrimiento con las superficies de la fruta. En este ejemplo, se evaluaron el ángulo de contacto (CA) de la formulación de recubrimiento y el coeficiente de extensión (W<s>) de las composiciones de recubrimiento sobre la superficie de plátano, así como la tensión superficial (ST) de las composiciones de recubrimiento para cumplir con la ST de las superficies del plátano y asegurar una adhesión suficiente de los recubrimientos sobre las superficies del plátano.

El CA se determinó usando un sistema de ángulos de contacto por vídeo (FTA 32, First Ten Angstroms, Inc., EE. UU.) equipado con un medidor de ángulo de contacto facial. Se dejaron caer 10 gl de composición de recubrimiento desde 10 mm de altura hasta una superficie horizontal de la superficie del plátano. El CA se registró después de 30 segundos para todas las muestras, excluyendo la influencia del tiempo de dispersión en la capacidad de extensión. La ST de las composiciones de recubrimiento se determinó usando un FTÁ modelo T10 (First Ten Ángstroms, Portsmouth, VA) equipado con un anillo Du Nuoy (CSC Scientific Co, Fairfax, VA). Todos los datos se recogieron en 5 minutos para alcanzar el estado estacionario de la ST. La capacidad de extensión de las composiciones de recubrimiento se calculó y se expresó como el coeficiente de extensión<(Ws = Wa - Wc) derivado del coeficiente de adhesión (Wa = y s v Ylv - Ys l>,<que afecta a la extensión) y el coeficiente de cohesión (Wc =>2<y l v>,<que afecta a la contracción), donde y s v>,<y s l y y l v representaban las>tensiones interfaciales de sólido-vapor, sólido-líquido y líquido-vapor de una composición de recubrimiento.

Para asegurar una adhesión suficiente y uniforme de las composiciones de recubrimiento sobre la superficie de la fruta recubierta, la ST de las composiciones de recubrimiento desarrolladas debe ser inferior o cercana a la ST (yC) crítica de esa superficie de la fruta. La ST crítica de la superficie del plátano se obtuvo por extrapolación de la gráfica de Zisman, que se construyó utilizando agua, formamida y 1-metilnaftaleno como líquidos de referencia. En algunas realizaciones, la ST crítica de las superficies de la fruta depende de la textura y composición de esa fruta.

Ejemplo 3

En este ejemplo, se determinaron el ángulo de contacto (CA) de la composición de recubrimiento y la WVP de la película obtenida para medir la hidrofobicidad. El CA de las composiciones de recubrimiento sobre la superficie de la pastilla de silicio se determinó usando el mismo método mencionado anteriormente. Los recubrimientos se obtuvieron a partir de composiciones de recubrimiento desarrolladas. En resumen, 60 ml de composiciones de recubrimiento se vertieron uniformemente sobre una placa Petri de poliestireno de 150 mm de diámetro (Falcon, PA, EE. UU.) y se secaron a temperatura ambiente durante 2 días. Los recubrimientos obtenidos se acondicionaron luego a 25 °C y 50% de HR en una cámara autoensamblada antes de la medición (Versa, PA, EE. UU.) (Jung et al., 2016). La WVP de los recubrimientos se midió usando un método de copa<basado en la norma ASTM E96-87>(AsTm<2000; Park y Zhao, 2004). Cada muestra de película (75 x 75 mm)>se selló con grasa al vacío entre la tapa y la copa de ensayo de plexiglás (57 x 15 mm) llena con 11 ml de agua destilada (DI), y el anillo de sellado se cerró herméticamente con bandas elásticas. Los montajes de copas de ensayo se almacenaron en la cámara autoensamblada a 25 °C y 50% de HR y se pesaron cada hora durante 6 horas. Los datos se dieron como el valor medio y la desviación estándar de tres repeticiones.

Ejemplo 4

En este ejemplo, se evaluaron el contenido de clorofila de las pieles de plátano, la pérdida de peso (%) y la comerciabilidad (%) de las muestras de fruta no recubiertas (control) y recubiertas y se usaron como base científica para seleccionar las composiciones de recubrimiento para mejorar la capacidad de almacenamiento de la fruta. Dieciocho plátanos se asignaron aleatoriamente en tres grupos (6 frutas/grupo), con cada grupo como una repetición y tres repeticiones por tratamiento. El contenido de clorofila de las pieles de plátano se midió con un medidor de DA (Sinteleia, Bolonia, Italia), y el porcentaje de degradación de la clorofila se dio como un cambio en el contenido de clorofila en diferentes tiempos de muestreo (de 1 a 10 días) respecto al contenido inicial de clorofila. La pérdida de peso de la fruta (%) se calculó como el cambio de peso en tiempos de muestreo diferentes respecto al peso inicial y se multiplicó por 100. La comerciabilidad (%) de la fruta se determinó basado en la observación visual de las manchas marrones en las cáscaras de los plátanos, en la que la fruta se consideró no comercializable cuando el 20% de las pieles de las frutas estaban cubiertas de manchas marrones. La comerciabilidad (%) se calculó entonces como el número de fruta comercializable en diferentes tiempos de muestreo (1-10 días) dividido por el número total de fruta por tratamiento (18 unidades) y multiplicado por 100.

Las realizaciones de composición de recubrimiento que comprenden nanofibrillas de celulosa, tales como las realizaciones de recubrimiento que comprenden CNF, ácido oleico y SEFA (p. ej., un recubrimiento de "CNFC" como se describe en ciertas figuras) presentaron buen rendimiento en función de los parámetros medidos anteriormente. Dichos recubrimientos se validaron adicionalmente recubriendo un conjunto de fruta fresca. Se evaluaron la degradación del almidón, firmeza, acidez valorable (TA) y sólidos solubles totales (TSS) de la fruta no recubierta y recubierta (CNFC y Semp) y se tomaron fotografías de la fruta en varios tiempos de muestreo (0, 3, 7 y 10 días) durante las mismas condiciones de almacenamiento que las ensayadas anteriormente. El contenido de almidón de la pulpa se determinó utilizando el método de teñido con yodo para estimar la conversión del almidón en azúcar como resultado de la maduración de la fruta. La solución de yodo se preparó recientemente usando 2,5 g/l de yodo y 10 g/l de yoduro de potasio. El corte transversal del plátano se sumergió en la solución de yodo durante 5 segundos en cada tiempo de muestreo, y se observó visualmente en seis cortes transversales seleccionados aleatoriamente de seis frutas para cada tratamiento. La firmeza de la fruta se determinó como la fuerza de penetración máxima (N) usando un analizador de textura (TA-XT2 Texture Analyzer, Texture Technologies Corp., NY, EE. UU.), en el que una sonda cilíndrica de acero inoxidable P/6 penetra en un plátano individual a 7 mm de profundidad a una velocidad de 10 mm/s. Se realizaron tres mediciones en diferentes lugares para cada fruta individual como una repetición por tratamiento. Los valores medios y las desviaciones estándar se dieron con seis repeticiones. Para los TSS y la TA, se mezclaron 40 g de pulpa de plátano con 160 ml de agua DI usando una mezcladora (Proctor Silex, NACCO Industry Inc., VA, EE. UU.). La mezcla se filtró usando un papel de filtro cualitativo con un tamaño de poros de 2,5 pm (Whatman, GE Healthcare Bio-Sciences, PA, EE. UU.). Los TSS del filtrado se midieron usando un refractómetro (RA250-HE, KEM, Tokio, Japón). El filtrado se valoró luego con NaOH 0,1 N hasta pH 8,3 usando un medidor de pH (Orion 410A, Fisher scientific, MA, EE. UU.) y un valorador digital (Brinkmann, TX, EE. UU.). La TA se dio como el porcentaje equivalente del ácido málico al ácido predominante en el plátano maduro. Se realizó una medición para cada fruta como una repetición por tratamiento, y se dieron los valores medios y las desviaciones estándar con seis repeticiones.

Ejemplo 5

En este ejemplo, se investigaron la actividad fisiológica de la fruta y las características de la superficie de la fruta no recubierta y recubierta para comprender los mecanismos del recubrimiento efectivo.

La respiración (O<2>y CO<2>) y la producción de etileno de los plátanos se midieron mediante un cromatógrafo de gases (GC-2014, analizador de gases de efecto invernadero, Shimadzu, Japón) con un detector de ionización de llama (FID, etileno y CO<2>) y un detector de conductividad térmica (TCD, O<2>). Se seleccionaron aleatoriamente cinco plátanos, se pesaron, se colocaron dentro de un frasco de vidrio hermético de 1,5 litros con una tapa que contenía un tabique de goma de 10 mm para tomar muestras del gas del espacio libre y se almacenaron a temperatura ambiente (20 ± 2 °C). Las producciones de O<2>y CO<2>se controlaron después de 24 horas, mientras que la producción de etileno se midió después de 48 horas debido a la baja cantidad de producción de etileno. Para cada frasco, se recogió 1 ml de gas en el espacio libre con una jeringa hermética (Serie A, Valco Instrument Co., EE. UU.) y luego se inyectó en el GC equipado con tres tipos de columnas<empaquetadas: columna 80/100>HAYEs EP<D, 8/100 h>AyESEP<N, y de tamices moleculares 60/80 (Supelco,>Bellefonte, PA, EE. UU.). Se aplicó helio como gas portador a una presión de 350 kPa y un caudal de 21,19 ml.min-1. La temperatura del inyector, columna y detector FID se ajustó a 150, 90 y 250 °C, respectivamente. Los gases de referencia de O<2>, CO<2>y etileno se adquirieron de Air Liquide (Scott™, PA, EE. UU.) y se usó el software de solución GC (Shimadzu, Japón) para calcular la cantidad de O<2>, CO<2>y etileno.

Como se ilustra en la FIG. 1, los recubrimientos podrían afectar a la ruta de biosíntesis del etileno de la fruta al generar condiciones atmosféricas modificadas. El ACC se midió como el precursor del etileno y la actividad de la ACS como enzima que cataliza la síntesis del ACC a partir de la S-adenosilmetionina (SAM).

Para medir el ACC y la ACS, se recogieron muestras de pulpa de plátano en diferentes tiempos de muestreo (0, 3, 7 y 10 días) y se almacenaron a -80 °C antes del análisis. Para extraer el ACC, se homogeneizaron 2 g de pulpa de plátano recién descongelada en 10 ml de TCA al 9% durante 60 segundos y se incubaron a 4 °C durante 24 horas. El extracto se centrifugó a 10.000 x g durante 30 minutos y el líquido sobrenadante se ajustó a pH 7-8 con NaOH 1 N. Dos de las mezclas de reacción de la muestra se prepararon con 500 pl de líquido sobrenadante, 100 |jl de HgCÍ<2>10 mM (100 |<J>Í) y 300 |jl de agua desionizada en viales de 10 ml tapados. Uno de ellos se enriqueció con ACC de referencia interna (50 gl de ACC 0,05 mM). Ambos se incubaron durante 3 minutos a 4 °C después de añadir 100 j l de NaOH saturado y NaOCl al 5,25% para la hidrólisis del ACC en etileno. Después, se tomó una muestra de gas de 5 ml para las mediciones de etileno y se cuantificó usando GC. La concentración de ACC se expresó como pmol/g de muestra fresca.

Para medir la ACS, se homogeneizaron 5 g de pulpa de plátano recién descongelada en 10 ml de tampón con ácido N- (2-hidroxietil)piperazina-N'-3-propanosulfónico (EPPS) 100 mM, fosfato de piridoxal 0,5 gM y ditiotreitol (DTT) 4 mM durante 60 s, y se ajustó a pH 8,5 con<k>O<h>. El extracto se centrifugó a 10.000 x g durante 30 minutos y el líquido sobrenadante se dializó durante la noche a 4 °C en solución tampón de diálisis (pH 8,5) que contenía EPPS 2 mM, fosfato de piridoxal 0,2 gM y DTT 0,1 mM. Del mismo modo, se prepararon dos de las mezclas de reacción que contenían 400 gl de solución enzimática, 50 gl de EPPS 600 mM (pH 8,5) y 90 gl de agua DI en viales de 10 ml tapados. Uno de ellos se enriqueció con ACC de referencia interna (50 gl de ACC 0,05 mM). Después de añadir 60 gl de SAM 0,5 mM, ambas mezclas de reacción se incubaron durante 3 horas a 30 °C y luego se mezclaron con 100 gl de HgCl<2>10 mM y 200 gl de agua DI. La mezcla de reacción se hidrolizó finalmente añadiendo 100 gl de NaOH saturado y NaOCl al 5,25%. Después se recogieron 5 ml de gas en el espacio libre después de incubación a 4 °C durante 3 minutos, y la producción de etileno se midió usando GC. La actividad de ACS se expresó como pmol de etileno/g de muestra fresca.

Ejemplo 6

En este ejemplo, el efecto de los recubrimientos sobre la morfología de la superficie de los plátanos se evaluó mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM) (FEI Quanta 600, Cressington Scientific Instruments Ltd., Reino Unido). Las pieles de plátano no recubiertas, recubiertas con Semp y recubiertas con CNFC se cortaron en trozos de 5 mm y se pusieron en un fijador de Karnovsky modificado durante 2 horas. Las muestras se enjuagaron en tampón de cacodilato de sodio 0,1 M y se deshidrataron en una serie gradual de acetona (10%, 30, 50, 70, 90, 95, 100-100%), de 10-15 minutos cada una. Las muestras se secaron en un secador de punto crítico EMS 850, se montaron en el portamuestras(stub)del SEM con la piel hacia arriba y se recubrieron con oro y paladio. Las imágenes digitales se adquirieron a un voltaje de aceleración de 5 kV.

Un diseño bifactorial completamente aleatorizado que considera dos factores de tratamiento (tipos de matriz de recubrimiento: CNF y quitosano reforzado con CNC; tipos de emulsiones: Tween 80 solo, Tween 80 con OA y SEFA con OA) se aplicó para analizar el rendimiento de las composiciones de recubrimiento y los recubrimientos obtenidos. Se usó PROC GLM para identificar las diferencias e interacciones significativas entre cada factor usando el programa SAS (SAS v 9.2, The SAS Institute, EE. UU.), y la diferencia significativa mínima (LSD) post hoc se usó para las comparaciones múltiples. Todas las mediciones se realizaron por triplicado y se consideró que los resultados eran significativamente diferentes a P<0,05.

Después se aplicó un diseño completamente aleatorizado con un solo factor de tratamiento (tipo de composiciones de recubrimiento: no recubierto, recubierto con Semp y recubierto con CNFC) para un estudio más profundo sobre la calidad interna de la fruta, actividad fisiológica y características de la superficie de los plátanos. Todas las medidas se tomaron por duplicado o triplicado. Se llevó a cabo un ANOVA de una vía para determinar las diferencias significativas entre los tratamientos y se realizó un LSD a posteriori usando software estadístico (SAS v 9.2, The SAS Institute, EE. UU.). Se consideró que los resultados eran significativamente diferentes a P<0,05.

Tabla 2: Análisis de los resultados de varianza (ANOVA) y pruebas de comparación múltiple con LSD a posteriori para investigar los principales efectos de la matriz y la emulsión y sus interacciones (matriz x emulsión) sobre el coeficiente de dispersión, ángulo de contacto (CA) sobre la silicona y la piel de plátano, tensión superficial de las formulaciones de recubrimiento y permeabilidad al vapor de agua (WVP) de las películas obtenidas

Formulaciones de recubrimiento Películas obtenidas CA (°) sobre CA (°) sobre Coeficiente de Tensión superficial WVP (g piel de pastilla de silicio dispersión ml/m<2>d Pa) plátano (ST, mN/m)

(W<s>, mN/m)

Factores Resultados del análisis de varianza (ANOVA)

Matriz 0,8800 0,4213 0,0812 0,0006 <0,0001 Emulsión <0,0001 0,0002 <0,0001 <0,0001 <0,0001 Matriz x emulsión 0,2405 0,2714 0,0140 0,0006 <0,0001 Niveles Prueba de comparación múltiple de LSD a posteriori+ Matriz Emulsión Interacción Emulsión Emulsión Emulsión Interacción Interacción A: A: Tween 80 solo CNCA 44,8±4,1<a>64,9±5,8<a>-17,6±0,4<b>33,7±2,1<b>0,364±0,015<a>CNC*

B: B: Tween 80 con CNCB 36,8±3,9 42,8±5,0b -8,1±1,0a 27,0±1,5cd 0,268±0,016b CNF**<OA++>

C: SEFA+++ con CNCC 31,2±3,9c 40,1±6,6b -6,2±1,6a 26,0±0,8d 0,156±0,008c O A CNFA -25,6±4,7c 40,6±1,0a 0,107±0,016d CNFB -6,8±2,0a 28,6±0,3c 0,153±0,003c CNFC -6,1±2,6a 25,4±0,7d 0,031±0,001e * CNC estaba hecha de quitosano al 2% con nanocristales de celulosa (CNC) al 0,2% y glicerol al 0,4%.

** CNF estaba hecha de nanofibras de celulosa (CNF) al 0,3%.

<+>La prueba de comparación múltiple de LSD a posteriori solo se realizó para el factor que mostraba un efecto significativo (P<0,05) basado en los resultados del ANOVA.

<++>OA indica ácido oleico<.>

<+++>SEFA indica éster de sacarosa de ácido graso.

Ejemplo 7

La eficacia de los recubrimientos de frutas para reducir la pérdida de agua y controlar la respiración poscosecha depende de la suficiente humectabilidad y adhesión de las composiciones de recubrimiento sobre las superficies de la fruta y de la hidrofobicidad de los recubrimientos formados. En este ejemplo, la humectabilidad y la hidrofobicidad de las composiciones de recubrimiento se evaluaron midiendo la humectabilidad (ángulo de contacto y coeficiente de dispersión) de las composiciones de recubrimiento sobre la superficie de la fruta y la correlación de la tensión superficial (ST) de las composiciones de recubrimiento con la ST crítica de la superficie de la fruta, la hidrofobicidad (ángulo de contacto) de las composiciones de recubrimiento sobre la pastilla de sílice hidrófoba y la WVP de los recubrimientos obtenidos.

El tipo de emulsiones incorporadas en las composiciones de recubrimiento tenía un impacto significativo (P<0,05) sobre el CA en las superficies de los plátanos, mostrando menor CA en la composición de recubrimiento que contenía OA/Tween 80 (36,8 °) u OA/SEFA (31,2 °) que con Tween 80 solo (44,8 °) (Tabla 2). Al coeficiente de dispersión (W<s>) de las composiciones de recubrimiento le afectaba significativamente (P<0,05) el efecto interactivo entre el tipo de matriz de recubrimiento y la emulsión, siendo los W<s>más altos en las composiciones de recubrimiento emulsionadas (CNCB, CNCC, CNFB y CNFC) que en aquellas sin emulsión (CNCA y CNFA). Para la ST, los dos factores de tratamiento (matriz de recubrimiento y emulsión) tenían un efecto interactivo significativo (P<0,05) en la ST de las composiciones de recubrimiento, mostrando ST más baja en las composiciones de recubrimiento de CNCC y CNFC (26,0 mM/m y 25,4 mM/m, respectivamente) entre todos los tratamientos (Tabla 2). Estos resultados respaldaban que las composiciones de recubrimiento emulsionadas mejoraban la humectabilidad de los recubrimientos sobre superficies de plátano hidrófobas compuestas de cutina y cera en la pared celular. Además, la ST de las composiciones de recubrimiento desarrolladas era inferior a la ST crítica de las superficies de la fruta, obtenida a partir de la gráfica de Zisman, que era de 35,2 mN/m (FIG. 1), lo que indica que las superficies de los plátanos tenían energía superficial baja (< 100 mN/m). Muchas superficies de frutas tienen una tensión superficial baja debido a la presencia de una capa de cera natural. Aunque esta capa de cera natural es protectora para la fruta, puede llevar a la necesidad de una alta humectabilidad de los recubrimientos acuosos para que se adhieran uniformemente a las superficies de las frutas. Para mejorar la humectabilidad de los recubrimientos sobre la superficie de la fruta, la ST de las composiciones de recubrimiento debe estar más cerca y/o ser más baja que la ST crítica de la superficie de la fruta. Los resultados anteriores respaldaban que todas las composiciones de recubrimiento desarrolladas a partir de este ejemplo, excepto el CNFA, tenían una ST más baja que la ST crítica de la superficie del plátano, asegurando así una adhesión suficiente de los recubrimientos sobre las superficies del plátano.

Con respecto a la hidrofobicidad, la composición de recubrimiento con OA/SEFA tenía un CA significativamente menor (P<0,05) sobre la pastilla de silicio hidrófoba que con OA/Tween 80 (Tabla 2), lo que podría atribuirse al SEFA más hidrófobo en comparación con el Tween 80, reduciendo así la tensión interfacial aceite-agua y mejorando la hidrofobicidad de los recubrimientos. Mientras tanto, el tipo de matriz de recubrimiento y la emulsión incorporada tenían un efecto significativo (P<0,05) sobre la WVP de los recubrimientos obtenidos, en los que la WVP de la película de CNFC (0,03 g ml/m2 d Pa) tenía el valor más bajo entre todas las composiciones de recubrimiento, indicando una barrera frente a la humedad superior (Tabla 2). Sin limitarse a una sola teoría, actualmente se cree que el sistema de emulsión OA/SEFA podría dispersarse bien en una fase continua de CNF con ligeras cargas superficiales y estructura flexible en comparación con el recubrimiento de quitosano reforzado con CNC, evitando así la difusión de humedad por toda la matriz de emulsión de CNF hidrófoba. La matriz de quitosano reforzada con CNC podría ser menos compatible con el sistema de emulsión OA/SEFA, como lo muestran las cargas superficiales reducidas debido a la interacción electrostática entre el quitosano cargado positivamente y las cargas superficiales negativas del CNC y la alta cristalinidad de la fase continua. Por lo tanto, el sistema de emulsión compuesto por OA y SEFA en una matriz de recubrimiento a base de CNF podría dar recubrimientos hidrófobos con una función de barrera frente a la humedad mejorada.

Ejemplo 8

El efecto de las composiciones de recubrimiento sobre la degradación de la clorofila, pérdida de peso y comerciabilidad de los plátanos durante 10 días de almacenamiento ambiental se describe en las FIGS. 2A-2C. El recubrimiento de CNFC daba como resultado la degradación menor y más lenta de la clorofila de las pieles de plátano entre todas las composiciones de recubrimiento (FIG. 2A). El recubrimiento de CNFC también producía la menor pérdida de peso (~17%) de la fruta al final de 10 días de almacenamiento ambiental en comparación con las no recubiertas (~24%) y otros tratamientos (~19-23%) (FIG. 2B). Además, el CNFC conservaba la mayor comerciabilidad de la fruta en comparación con otras composiciones de recubrimiento durante el período de almacenamiento (FIG. 2C). Aproximadamente el 50% de la fruta no recubierta (control) perdió comerciabilidad después de 5 días de almacenamiento, mientras que aproximadamente el 90% de la fruta recubierta con CNFC seguía siendo comercializable después de 8 días de almacenamiento. Sin limitarse a una sola teoría, actualmente se cree que la eficacia del recubrimiento de CNFC podría atribuirse al sistema de emulsión OA/SEFA bien disperso en la matriz de recubrimiento de CNF, que interaccionaba estrechamente con las superficies de las frutas para proporcionar una cobertura de recubrimiento uniforme y buena barrera frente a la humedad, evitando así la pérdida de humedad, reduciendo la degradación de la clorofila y mejorando la comerciabilidad de la fruta durante el almacenamiento.

Ejemplo 9

En este ejemplo, las frutas no recubiertas, recubiertas con Semp y recubiertas con CNFC se estudiaron más a fondo para determinar su efecto en la actividad fisiológica (FIGS. 3A-3D) y las características superficiales (FIGS. 4A-4C) de los plátanos durante el almacenamiento ambiental. El recubrimiento de CNFC reducía significativamente la producción de etileno de la fruta (0,82 ppm/g), en comparación con las frutas no recubiertas (4,41 ppm/g) y las recubiertas con Semp (2,38 ppm/g) (FIG. 3A). La fruta recubierta con CNFC también contenía menos CO<2>y más O<2>en comparación con la no recubierta, mientras que tenía CO<2>y O<2>similares a la fruta recubierta con Semp (FIG. 3B). La respiración de la fruta (O<2>y CO<2>) y la producción de etileno son los principales índices fisiológicos de seguimiento del cambio de maduración y senescencia durante el período de almacenamiento. Estos datos respaldaban que el recubrimiento de CNFC suprimía la respiración y la producción de etileno de los plátanos formando una atmósfera interna modificada dentro de la fruta, retrasando la maduración y senescencia de la fruta.

La fruta climatérica poscosecha produce etileno a través de la biosíntesis autocatalítica de etileno, en la que el ACC como precursor del etileno y la ACS como enzima catalítica sintetiza el ACC a partir de la SAM (FIG. 1). Como se muestra en la FIG. 3C, el recubrimiento de CNFC daba como resultado una concentración de ACC significativamente mayor en la fruta en comparación con las no recubiertas y las recubiertas con Semp. Este resultado indicaba que el recubrimiento de CNFC modificaba la atmósfera interna de la fruta, lo que limitaba la hidrólisis del ACC en etileno, generando así una menor producción de etileno con el ACC acumulado en la fruta. Este resultado era consistente con la menor producción de etileno en la fruta recubierta con CNFC en comparación con las no recubiertas y recubiertas con Semp (FIG. 3B). Mientras tanto, la actividad del ACS alcanzaba el máximo a los 0 días de almacenamiento, luego se reducía gradualmente durante los primeros 4 5 días de almacenamiento, pero volvía a aumentar para la fruta recubierta con CNFC y Semp durante el resto del almacenamiento (FIG. 3D). La mayor actividad inicial del ACS podría estar asociada con la aparición de un posterior amarilleamiento en la piel de las muestras de fruta obtenidas. Era posible que el plátano obtenido en el mercado local ya hubiera alcanzado el inicio del posterior amarilleamiento de la piel antes de llegar al almacén local. La mayor actividad del ACS de la fruta recubierta con Semp y CNFC después de 7 días de almacenamiento podría estar asociado la maduración retrasada en la etapa de maduración pospuesta de la fruta. El recubrimiento de CNFC daba como resultado menor actividad de ACS en la fruta que el recubrimiento de Semp, mostrando un proceso de maduración más lento. Por lo tanto, el recubrimiento de CNFC podría controlar la actividad fisiológica de los plátanos, como se muestra por la menor producción de etileno y CO<2>y la menor actividad de ACS, retrasando así la maduración de la fruta.

La influencia de los recubrimientos en las características de la superficie de la fruta mediante el análisis SEM se ilustra en las FIGS. 4A-5C. El recubrimiento de CNFC (FIG. 4C) cubría uniformemente la superficie del pericarpio sin escisión entre las células epidérmicas, mientras que aparecieron algunas grietas y/o escisiones entre las células en la fruta no recubierta (FIG. 4A) y recubierta con Semp (FIG. 4B). Esta cobertura insuficiente podría potencialmente acelerar la pérdida de humedad, la respiración y la invasión de hongos. Además, el tamaño y la forma de las células epidérmicas de la fruta recubierta con CNFC se alteraron como se indica en las FIGS. 4C, lo que puede dar como resultado interacciones entre la matriz fibrosa de CNF y las células epidérmicas de las pieles de plátano. Por lo tanto, la morfología de la superficie de la fruta aseguraba además que el recubrimiento de CNFC fibroso, hidrófobo, pudiera asociarse bien con las superficies del plátano para proporcionar un rendimiento de recubrimiento efectivo.

Ejemplo 10

En este ejemplo, se llevó a cabo un estudio de validación para frutas no recubiertas, recubiertas con Semp y recubiertas con CNFC. El aspecto visual de la fruta se siguió a los 3, 7 y 10 días de almacenamiento ambiental (FIG. 5A). Durante la vida verde-amarilla del plátano (0-3 días de almacenamiento), tanto los recubrimientos de Semp (imagen central de la FIG. 5A) como de CNFC (imagen derecha de la FIG. 5A) ralentizaron la degradación de la clorofila. Durante la vida amarillo-marrón (7-10 días de almacenamiento), el recubrimiento de CNFC redujo aún más la incidencia de manchas marrones en la superficie de la fruta en comparación con las no recubiertas y las recubiertas con Semp. En la fase amarilla, el plátano continúa madurando, la presencia de la polifenol oxidasa (PPO) promueve más la conversión del fenol en quinina y el aumento de las macromoléculas por polimerización, lo que conduce a la acumulación de pigmento marrón. El recubrimiento de CNFC reducía el amarronamiento enzimático en la fase amarilla de la fruta retrasando la maduración y la senescencia del plátano.

El ensayo del almidón mostró el alto contenido de almidón en los plátanos recubiertos con CNFC, como lo reflejaba el color azul más oscuro/negro en las superficies de los cortes transversales de la fruta debido a la reacción con yodo en comparación con la fruta no recubierta y recubierta con Semp (FIG. 5A). Se observó una tendencia similar con los TSS a los 3 y 7 días de almacenamiento, mostrando que el recubrimiento de CNFC daba como resultado TSS más bajos de la fruta en comparación con las no recubiertas y las recubiertas con Semp (FIG. 5A). Estos resultados demostraban que el recubrimiento de CNFC retrasaba la maduración del plátano al evitar la hidrólisis del almidón y su conversión en azúcares solubles. Mientras tanto, los TSS de los plátanos recubiertos con CNFC no tenían diferencias significativas con el de los no recubiertos a los 10 días de almacenamiento, lo que indica que el proceso de maduración adecuado continuó en los plátanos durante el almacenamiento. Este resultado también estaba respaldado por la mayor actividad de la ACS después de 7 días de almacenamiento, indicando que los plátanos recubiertos con CNFC continuaban madurando adecuadamente.

Tanto los plátanos recubiertos con Semp como los recubiertos con CNFC conservaban mayor firmeza que la muestra no recubierta a los 3 y 7 días de almacenamiento (FIG. 5B). La firmeza es un parámetro importante para determinar la etapa de maduración y la calidad del plátano. Durante la maduración, la pectinesterasa y poligalacturonasa hidrolizaban la pectina y el almidón, conduciendo a la destrucción y el deterioro de la estructura de la pared celular y, a su vez, ablandaban la fruta. Basándose en los resultados descritos y comentados anteriormente, el recubrimiento de CNFC con una cobertura de la superficie uniforme sobre la superficie de la fruta a través de las interacciones entre el CNF y las células epidérmicas de la piel del plátano podía retrasar la actividad fisiológica y la maduración de la fruta recubierta, conservando así la firmeza de la fruta durante el almacenamiento.

El recubrimiento de CNFC daba como resultado contenido de sólidos solubles más bajo de la fruta en comparación con la no recubierta y la recubierta con Semp a los 3 y 7 días de almacenamiento (FIG. 5C). El contenido de sólidos solubles es un buen indicador de la maduración de la fruta, ya que el almidón se hidroliza en azúcares solubles durante la maduración. Los datos sobre el contenido de sólidos solubles demostraron que el recubrimiento de CNFC retrasaba más la maduración de la fruta en comparación con el recubrimiento de Semp. Mientras tanto, el contenido de sólidos solubles de los plátanos recubiertos con CNFC no tenía diferencias significativas con el de los no recubiertos a los 10 días de almacenamiento, indicando que el proceso de maduración adecuado continuaba en los plátanos durante el almacenamiento. Este resultado también estaba respaldado por la mayor actividad de la ACS después de 7 días de almacenamiento, indicando que los plátanos recubiertos con CNFC continuaban madurando adecuadamente.

La TA de la fruta recubierta con CNFC era significativamente (P <0,05) mayor que la de la fruta no recubierta y recubierta con Semp durante los 10 días de almacenamiento (FIG. 5D). Se supuso que el recubrimiento de CNFC reducía el consumo de ácidos orgánicos como sustrato principal para el proceso de respiración durante el almacenamiento debido a la actividad fisiológica controlada de la fruta. El estudio de validación confirmó que el recubrimiento de CNFC era eficaz para retrasar la maduración, retrasar el deterioro de la calidad y extender la capacidad de almacenamiento de los plátanos poscosecha durante el almacenamiento ambiental.

Ejemplo 11

En este ejemplo, se examinó el efecto de los recubrimientos de emulsión de CNF en el aspecto y los parámetros de calidad seleccionados de varias frutas en almacenamiento ambiental. Los resultados se muestran en la FIG.

6, en donde las medias seguidas de diferentes letras en superíndices entre la fruta de control y recubierta son significativamente diferentes (P<0,05) y WL = pérdida de peso.

Ejemplo 12

En este ejemplo, los mangos se recubrieron usando una composición de recubrimiento que comprendía nanofibrillas de celulosa y un sistema de emulsión que comprendía ácido oleico y un ácido graso de éster de sacarosa. Los mangos se almacenaron durante 12 días de almacenamiento en condiciones ambientales. Se observó que la aplicación de recubrimiento prolongaba el estado verde y mejoraba la capacidad de almacenamiento de la fruta (véase la FIG. 7).

Ejemplo 13

Se midió la pérdida de peso, firmeza, sólidos solubles totales (TSS) y acidez valorable (TA) de las frutas no recubiertas y recubiertas a los 12 días de almacenamiento. Solo se observó una diferencia significativa (P<0,05) en la TA, que se mostraba más alta en la fruta con una realización de recubrimiento descrita en el presente documento que en la no recubierta. Una TA más alta podría indicar que la maduración de la fruta se retrasó. Los resultados se proporcionan a continuación en la Tabla 3.

Tabla 3

No recubierto Recubrimiento OSU

Pérdida de peso (%) 4,2±1,1 a 4,3±0,9 a

Firmeza (N) 17,3±4,4 a 18,4±9,4 a

TSS (%) 10,8±0,8 a 10,7±0,3 a

TA (%) 0,20±0,04 b 0,96±0,07 a

Ejemplo 14

En este ejemplo, se evaluaron películas hechas de CNF con CH incorporado para usar como películas para separar carne. De manera consistente, las películas de CNF con CH incorporado (que incluían 20% p/p en base seca de CH de 68 kDa y 287 kDa) tenían una absorción de líquido significativamente menor (valores de WA menores) que la de las películas de CNF sin CH, lo que indica la mayor resistencia al agua de las películas de CNF con CH incorporado. Estos resultados (véanse las FIGS. 8A y 8B) demostraron que las películas de CNF con CH incorporado son duraderas frente a condiciones de alta humedad por lo que se puede aplicar potencialmente a alimentos con una superficie muy húmeda como lámina separadora para evitar la transferencia de humedad entre los productos en capas. Todas las películas, excepto la de control (que solo comprendía CNF) se prepararon incorporando CNF al 0,5% (p/p de agua en base húmeda) y glicerol al 10% (p/p de quitosano en base seca).

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de recubrimiento, que comprende:

un nanomaterial de celulosa en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 1% p/p en base húmeda; y

un sistema de emulsión, que comprende un ácido oleico y un éster de sacarosa de un ácido graso, en donde el ácido oleico está presente en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 5% p/p en base húmeda y el éster de sacarosa de un ácido graso está presente en una cantidad que varía de 0,1% p/p en base húmeda a 2% p/p en base húmeda;

en donde el nanomaterial de celulosa comprende nanofibrillas de celulosa.

2. Un recubrimiento sustancialmente seco formado a partir de la composición de recubrimiento de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento sustancialmente seco comprende de más de 0% p/p a 10% p/p de humedad.

3. El recubrimiento sustancialmente seco de la reivindicación 2, en donde

(i) el ácido oleico está presente en una cantidad que varía de 9,5% p/p en base seca a 23% p/p en base seca; o

(ii) el éster de sacarosa de un ácido graso está presente en una cantidad que varía de 9,5% p/p en base seca a 9,8% p/p en base seca.

4. Una parte de una planta, que comprende un recubrimiento formado a partir de la composición de recubrimiento de la reivindicación 1 o que comprende el recubrimiento sustancialmente seco de la reivindicación 2 o reivindicación 3.

5. La parte de la planta de la reivindicación 4, en donde la parte de la planta es un plátano, una papaya, un aguacate, un melón o un mango.

6. Un método que comprende recubrir parcial o totalmente una planta o una parte de una planta con una composición de recubrimiento según la reivindicación 1.