Modificación de la molecula de celulosa obtenida a partir de tallos de quinua y su propuesta de aplicación industrial

Abstract

La celulosa es un material abundante en la naturaleza que se puede obtener a partir de cualquier organismo vegetal y es un constituyente de los residuos agrícolas del cultivo de Quinua. Bolivia posee grandes extensiones de terreno de este cultivo, pero de la planta únicamente se aprovecha el fruto. Dado que la celulosa es un material muy importante en el comercio global su extracción de los residuos puede generar valor para los agricultores. La celulosa cuando se encuentra en escala nanométrica sea por tratamientos químicos o físicos muestra propiedades extraordinarias que pueden utilizarse para crear materiales de características únicas. La celulosa es el principal componente de la mayoría de las fibras naturales, tales como algodón, lino, yute, sisal, entre otros. Este polímero natural representa cerca de un tercio de los tejidos vegetales y puede regenerarse mediante fotosíntesis. Anualmente, se producen en todo el mundo aproximadamente 1000 toneladas de celulosa por medios naturales. La composición química de las fibras naturales varía en función del tipo y origen de la fibra. Contienen principalmente distintas proporciones de celulosas, hemicelulosa, peptina y lignina. Usualmente, la composición está dada por un 60-80 % de celulosa y hemicelulosa, un 5-20 % de lignina, hasta un 5 % de peptina y agua. Además, las fibras contienen bajos porcentajes de cera. La celulosa extraída de diferentes fuentes, es cada vez usada por la industria de alimentos procesados. La industria de alimentos la usan para espesar o estabilizar alimentos, reemplazar la grasa y aumentar el contenido en fibra, además de reducir la necesidad de usar ingredientes como el aceite o la harina, que se están volviendo más costoso. La celulosa y especialmente algunos de sus derivados se utilizan en tecnología de alimentos como aditivos. La llamada "celulosa microcristalina" se obtiene con hidrolisis parcial con ácido, que afectos a las regiones amorfas de las fibras liberando partículas cristalinas de un tamaño de unas dos décimas de micra. Se utilizan como "carga" en alimentos bajos en calorías. La carboximetilcelulosa es un derivado artificial, soluble en agua (las cadenas laterales introducidas en ellos impiden la organización típica de la celulosa), utilizada como estabilizante, generalmente mezclado con otros polisacáridos, o como sustitutos de la grasa para obtener alimentos bajos en calorías. La carboximetilcelulosa estabiliza disoluciones de proteínas, por lo que se utiliza en materiales que contienen leche, especialmente helados. Produce soluciones muy viscosas con una proporción pequeña de polisacárido. La carboximetilcelulosa como derivado de la celulosa se elabora por una reacción de modificación. La carboximetilcelulosa (CMC), ha tenido un importante crecimiento comercial y a su vez interés ambiental por ser un derivado soluble en agua. Existen muchas fuentes vegetales de extracción de celulosa, entre ellas los tallos de quinua que son desechados por los agricultores ya que por la presencia de saponinas no se incluye en la dieta del ganado vacuno y otros. Es por esa razón que se pretende darle un uso al tallo de la quinua ya que es un residuo generado por los cultivos de quinua el cual es desechado y no aprovechado en la industria, y por la cantidad considerada de celulosa En el presente trabajo de investigación se introduce las bases teóricas y prácticas para una posible extracción a futuro de celulosa para modificarla obteniendo carboximetilcelulosa realizando el aprovechamiento de los residuos agrícolas de la Quinua. Se estudió la variedad de Quinua Grano (Grande y ajara) y se encontró que los tallos poseen 26,86 % a 37,85 % de celulosa respectivamente. Además, se obtuvo carboximetilcelulosa por acetilación de la celulosa obtenida.