Modelo cinético para curvas de calorimetría diferencial de barrido (DSC): aplicación a diferentes polímeros y mezclas

En el presente trabajo se han estudiado mediante DSC, las reacciones involucradas en el tratamiento térmico de los principales componentes en las formulaciones de materiales espumados como son EVA, PE, azodicarbonamida y α- α’-bis(tertbutil-peroxi)-m/p-diisopropilbenceno. Los ensayos se han realizado a una velocidad de calefacción constante de 10 ºC/min en atmósfera inerte de N2. Por otro lado, también se proponen una serie de modelos cinéticos mecanísticos que contemplan la existencia de una o más fracciones reactivas y/o reacciones. Además se ha introducido la variación de las capacidades caloríficas con la temperatura, consiguiendo de esta forma una mejora considerable del ajuste de los datos experimentales. Los modelos presentados son capaces de representar los diferentes procesos observados (con varios picos) y pueden ser de gran interés para la compresión de este tipo de fenómenos, así como para el modelado de la transferencia de calor que se produce durante los procesos industriales de espumado. (Nota: se incluye al final un lisado actualizado con bibliografía específica sobre modelado cinético).

Nuevas metodologías docentes de carácter multidisciplinar en el área de ciencia y tecnología de alimentos

La puesta en marcha del plan de estudios del Grado en Nutrición Humana y Dietética en la Universidad de Alicante exigió del profesorado implicado en la docencia en el área de Ciencia y Tecnología de Alimentos de un gran esfuerzo de adaptación a las necesidades de un alumnado de procedencia heterogénea y con un nivel de formación previa muy variable. La puesta en marcha de la nueva guía docente y la evaluación crítica y continuada de las nuevas competencias, metodologías y estrategias docentes se hace necesaria considerando la dualidad del proceso enseñanza-aprendizaje, desde el punto de vista del profesorado y del alumnado. Los conceptos básicos de la asignatura han sido cuidadosamente revisados y comprenden las competencias necesarias en el área de Ciencia y Tecnología de Alimentos que cualquier Graduado en Nutrición Humana y Dietética debe manejar para el desarrollo de su carrera profesional. Se han realizado actividades conjuntas entre el profesorado, el alumnado y profesionales externos que ya concluyeron sus estudios, capaces de dar una visión con la perspectiva necesaria para poder acomodar los contenidos y las metodologías docentes a lo que se requiere por parte de la sociedad en lo referente a los futuros Graduados en sus conocimientos científicos.

Desarrollo de metodologías de aprovechamiento y evaluación de prácticas externas en Química realizadas en Departamentos

El Programa de Prácticas Externas constituye una actividad de naturaleza formativa realizada por los estudiantes universitarios cuyo objetivo es complementar la formación académica obtenida durante la titulación; favoreciendo la adquisición de competencias técnicas, metodológicas, personales y participativas que les preparen para el ejercicio de actividades profesionales, faciliten su empleabilidad futura, y fomenten su capacidad de innovación, creatividad y emprendimiento. Dichas prácticas pueden realizarse en entidades externas o en departamentos de la Universidad. La red creada por profesores, alumnos y becarios de investigación pretende elaborar instrumentos metodológicos para mejorar el aprovechamiento y la evaluación de las prácticas externas en Química realizadas en los Departamentos de la Facultad de Ciencias. La metodología seguida por los participantes de la red ha sido la realización frecuente y periódica de reuniones en grupos de trabajo para reflexionar sobre los problemas que pueden surgir en la realización de las prácticas; así como el desarrollo de protocolos de actuación para potenciar el aprendizaje autónomo del estudiante y su evaluación. En este sentido, ha sido de gran utilidad la opinión de los alumnos a través de una encuesta sobre las ventajas e inconvenientes que pueden aportar las prácticas externas realizadas en Departamentos frente a una empresa externa.

Investigación sobre el uso de los términos ración, porción, equivalencia, intercambio y medidas caseras en nutrición humana y dietética

Los docentes de diversas asignaturas de la titulación de Grado en Nutrición Humana y Dietética han detectado que existe una confusión entre los alumnos del Grado en cuanto al significado y uso de diversos términos usados en la preparación y valoración de dietas y menús. Estos términos son: ración, porción, equivalencia, intercambio y medida casera de alimentos. Se piensa que el origen de esta confusión radica en el uso poco cuidadoso de los términos en diferentes asignaturas atribuyéndole, en ocasiones, el mismo significado, hecho que podría inducir a errores en la percepción de los alumnos. El presente trabajo muestra los resultados preliminares del intento por poner solución a este problema. En una primera aproximación se procedió a tratar de establecer claramente las definiciones y usos de los términos citados y en qué materia se debían estudiar con profundidad. A partir de este análisis se puede extraer la conclusión que la falta de unificación en la terminología relacionada con las medidas de alimentos en España crea una gran confusión en la información que los docentes emiten y que los estudiantes interpretan. Esta confusión es importante puesto que se puede transmitir a pacientes, así como introducir sesgos importantes en los estudios epidemiológicos.

Desarrollo de metodologías de aprovechamiento y evaluación de prácticas externas en Química realizadas en Departamentos

El Programa de Prácticas Externas constituye una actividad de naturaleza formativa realizada por los estudiantes universitarios cuyo objetivo es complementar la formación académica obtenida durante la titulación; favoreciendo la adquisición de competencias técnicas, metodológicas, personales y participativas que les preparen para el ejercicio de actividades profesionales, faciliten su empleabilidad futura, y fomenten su capacidad de innovación, creatividad y emprendimiento. Dichas prácticas pueden realizarse en entidades externas o en departamentos de la Universidad. La red creada por profesores, alumnos y becarios de investigación pretende elaborar instrumentos metodológicos para mejorar el aprovechamiento y la evaluación de las prácticas externas en Química realizadas en los Departamentos de la Facultad de Ciencias. La metodología seguida por los participantes de la red ha sido la realización frecuente y periódica de reuniones en grupos de trabajo para reflexionar sobre los problemas que pueden surgir en la realización de las prácticas; así como el desarrollo de protocolos de actuación para potenciar el aprendizaje autónomo del estudiante y su evaluación. En este sentido, ha sido de gran utilidad la opinión de los alumnos a través de una encuesta sobre las ventajas e inconvenientes que pueden aportar las prácticas externas realizadas en Departamentos frente a una empresa externa.

Colaboración docente para diseñar materiales de Ciencia y Tecnología Culinaria y, Salud Pública

En el presente trabajo se han diseñado materiales de trabajo para utilizar en las asignaturas de Ciencia y Tecnología Culinaria y, Salud Pública del Grado en Nutrición Humana y Dietética (NHyD). Estos materiales han permitido obtener valoraciones nutricionales de platos típicos de la Comunidad Valenciana como son arroces y legumbres y, a partir de estas valoraciones hacer comparaciones nutricionales entre dichos platos. Por otro lado, se ha trabajado el tema de los tamaños de ración estimados por los alumnos para personas adultas y sanas, también se ha realizado una comparación entre de tamaños entre recetas semejantes. Estos conocimientos previos se han aplicado a una asignatura que se imparte posteriormente en el Grado de NHyD que es Salud Pública. En dicha asignatura, se han diseñado unos cuestionarios para averiguar si los tamaños de ración estimados por los alumnos y por familiares son muy diferentes. Los resultados obtenidos muestran que la realización de la valoración nutricional de platos por parte de los alumnos permite añadir conocimientos a los alumnos que no se encuentran en bibliografía y, además también permiten concienciar de la importancia que tiene la educación a los pacientes en cuanto a la importancia que puede tener el tamaño de ración que se consuma.

Active packaging for fresh food based on the release of carvacrol and thymol

Active packaging is becoming an emerging food technology to improve quality and safety of food products. One of the most common approaches is based on the release of antioxidant/antimicrobial compounds from the packaging material. In this work an antifungal active packaging system based on the release of carvacrol and thymol was optimized to increase the post-harvest shelf life of fresh strawberries and bread during storage. Thermal properties of the developed packaging material were determined by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Volatile compounds in food samples contained in active packaging systems were monitored by using headspace solid phase microextraction followed by gas chromatography analysis (HS-SPME-GC-MS) at controlled conditions. The obtained results provided evidences that exposure to carvacrol and thymol is an effective way to enlarge the quality of strawberries and bread samples during distribution and sale.

Carvacrol and thymol for fresh food packaging

Active packaging is becoming an emerging food technology to improve quality and safety of food products. One of the most common approaches is based on the release of antioxidant/antimicrobial compounds from the packaging material. In this work an antifungal active packaging system based on the release of carvacrol and thymol was optimized to increase the post-harvest shelf life of fresh strawberries and bread during storage. Thermal properties of the developed packaging material were determined by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Volatile compounds in food samples contained in active packaging systems were monitored by using headspace solid phase microextraction followed by gas chromatography analysis (HS-SPMEGC-MS) at controlled conditions. The obtained results provided evidences that exposure to carvacrol and thymol is an effective way to enlarge the quality of strawberries and bread samples during distribution and sale.

Influence of thymol and silver nanoparticles on the degradation of poly(lactic acid) based nanocomposites: thermal and morphological properties

Biopolymers, such as poly(lactic acid) (PLA), have been proposed as environmentally-friendly alternatives in applications such as food packaging. In this work, silver nanoparticles and thymol were used as active additives in PLA matrices, combining the antibacterial activity of silver with the antioxidant performance of thymol. The combined action of both additives influenced PLA thermal degradation in ternary systems. DSC results showed that the addition of thymol resulted in a clear decrease of the glass transition temperature (Tg) of PLA, suggesting its plasticizing effect in PLA matrices. Slight modifications in mechanical properties of dog-bone bars were also observed after the addition of the active components, especially in the elastic modulus. FESEM analyses showed the good distribution of active additives through the PLA matrix, obtaining homogenous surfaces and highlighting the presence of silver nanoparticles successfully embedded into the bulk matrix. Degradation of these PLA-based nanocomposites with thymol and silver nanoparticles in composting conditions indicated that the inherent biodegradable character of this biopolymer was improved after this modification. The obtained nanocomposites showed suitable properties to be used as biodegradable active-food packaging systems with antioxidant and antimicrobial effects.

Characterization of Poly(ε-caprolactone)-Based Nanocomposites Containing Hydroxytyrosol for Active Food Packaging

Antioxidant nano-biocomposites based on poly(ε-caprolactone) (PCL) were prepared by incorporating hydroxytyrosol (HT) and a commercial montmorillonite, Cloisite®30B (C30B), at different concentrations. A full structural, thermal, mechanical and functional characterization of the developed nano-biocomposites was carried out. The presence of the nanoclay and HT increased PCL crystallinity, whereas some decrease in thermal stability was observed. TEM analyses corroborated the good dispersion of C30B into the PCL macromolecular structure as already asserted by XRD tests, since no large aggregates were observed. A reduction in oxygen permeability and increase in elastic modulus were obtained for films containing the nanoclay. Finally, the presence of the nanoclay produced a decrease in the HT release from films due to some interaction between HT and C30B. Results proved that these nano-biocomposites can be an interesting and environmentally-friendly alternative for active food packaging applications with antioxidant performance.

Natural additives and agricultural wastes in biopolymer formulations for food packaging

The main directions in food packaging research are targeted toward improvements in food quality and food safety. For this purpose, food packaging providing longer product shelf-life, as well as the monitoring of safety and quality based upon international standards, is desirable. New active packaging strategies represent a key area of development in new multifunctional materials where the use of natural additives and/or agricultural wastes is getting increasing interest. The development of new materials, and particularly innovative biopolymer formulations, can help to address these requirements and also with other packaging functions such as: food protection and preservation, marketing and smart communication to consumers. The use of biocomposites for active food packaging is one of the most studied approaches in the last years on materials in contact with food. Applications of these innovative biocomposites could help to provide new food packaging materials with improved mechanical, barrier, antioxidant, and antimicrobial properties. From the food industry standpoint, concerns such as the safety and risk associated with these new additives, migration properties and possible human ingestion and regulations need to be considered. The latest innovations in the use of these innovative formulations to obtain biocomposites are reported in this review. Legislative issues related to the use of natural additives and agricultural wastes in food packaging systems are also discussed.

Development of novel nano-biocomposite antioxidant films based on poly (lactic acid) and thymol for active packaging

Novel nano-biocomposite films based on poly (lactic acid) (PLA) were prepared by incorporating thymol, as the active additive, and modified montmorillonite (D43B) at two different concentrations. A complete thermal, structural, mechanical and functional characterization of all nano-biocomposites was carried out. Thermal stability was not significantly affected by the addition of thymol, but the incorporation of D43B improved mechanical properties and reduced the oxygen transmission rate by the formation of intercalated structures, as suggested by wide angle X-ray scattering patterns and transmission electron microscopy images. The addition of thymol decreased the PLA glass transition temperature, as the result of the polymer plasticization, and led to modification of the elastic modulus and elongation at break. Finally, the amount of thymol remaining in these formulations was determined by liquid chromatography (HPLC-UV) and the antioxidant activity by the DPPH spectroscopic method, suggesting that the formulated nano-biocomposites could be considered a promising antioxidant active packaging material.

Surface, Thermal and Antimicrobial Release Properties of Plasma-Treated Zein Films

The effects of dielectric barrier discharge plasma treatment on zein film containing thymol as an active ingredient were evaluated. The plasma discharge was optically characterized to identify the reactive species. A significant increase in the film roughness (p < 0.05) was observed due to the etching effect of DBD plasma, which was correlated with the increase in the diffusion rate of thymol in the food simulant. The diffusion of thymol from the zein film was measured in aqueous solution. The kinetics of thymol release followed the Fick’s law of diffusion as shown by the high correlation coefficients between experimental and theoretical data. No significant change (p > 0.05) was observed for the thermal properties of the antimicrobial films after DBD plasma treatment.

Nano-biocomposite films with modified cellulose nanocrystals and synthesized silver nanoparticles

Ternary nano-biocomposite films based on poly(lactic acid) (PLA) with modified cellulose nanocrystals (s-CNC) and synthesized silver nanoparticles (Ag) have been prepared and characterized. The functionalization of the CNC surface with an acid phosphate ester of ethoxylated nonylphenol favoured its dispersion in the PLA matrix. The positive effects of the addition of cellulose and silver on the PLA barrier properties were confirmed by reductions in the water permeability (WVP) and oxygen transmission rate (OTR) of the films tested. The migration level of all nano-biocomposites in contact with food simulants were below the permitted limits in both non-polar and polar simulants. PLA nano-biocomposites showed a significant antibacterial activity influenced by the Ag content, while composting tests showed that the materials were visibly disintegrated after 15 days with the ternary systems showing the highest rate of disintegration under composting conditions.

Functional properties of sodium and calcium caseinate antimicrobial active films containing carvacrol

Active edible films were prepared by adding carvacrol into sodium caseinate (SC) and calcium caseinate (CC) matrices plasticized with two different glycerol concentrations (25 and 35 wt%) prepared by solvent casting. Functional characterisation of these bio-films was carried out by determination of some of their physico-chemical properties, such as colour, transparency, oxygen barrier, wettability, dye permeation properties and antibacterial effectiveness against Gram negative and Gram positive bacteria. All films exhibited good performance in terms of optical properties in the CIELab space showing high transparency. Carvacrol was able to reduce CC oxygen permeability and slightly increased the surface hydrophobicity. Dye diffusion experiments were performed to evaluate permeation properties. The diffusion of dye through films revealed that SC was more permeable than CC. The agar diffusion method was used for the evaluation of the films antimicrobial effectiveness against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Both SC and CC edible films with carvacrol showed inhibitory effects on both bacteria.