Efecto del empaquetamiento molecular sobre la relajación estructural en gelatina en estado vitreo

Abstract

Se estudió cómo la presencia de polioles de distinto peso molecular modifica la configuración estructural de gelatina de bovino y el efecto que produce sobre la cinética de relajación estructural cuando el material es almacenado bajo la temperatura de transición vítrea (Tg). Se trabajó con películas de gelatina en mezclas con etilenglicol, glicerol y sorbitol (plastificantes de distinto peso molecular) a cuatro concentraciones diferentes en el rango entre 0-10% base seca (bs). La cinética de relajación estructural se analizó mediante pruebas calorimétricas (Differential Scanning Calorimetry, DSC) y pruebas mecánicas dinámicas (Dynamic Mechanical Analysis, DMA), en seis tiempos de envejecimiento (0-80 h), 1 ooc bajo Tg. Se observó que la cinética de relajación ocurre a una velocidad inferior en presencia de los plastificantes mencionados. Este efecto se podría explicar a partir de los cambios estructurales observados a escala nanoscópica (mediante Positrón Annihilation Lifetime Spectroscopy, PALS) que ocurren en la matriz, los cuales se asocian con un aumento en el grado de empaquetamiento molecular del sistema. Esto explicaría adicionalmente la reducción que ocurre en la sorción de humedad en el estado vítreo. Sin embargo este cambio estructural no se asocia con una menor movilidad molecular, ya que los resultados muestran una disminución de Tg y del Módulo E' en presencia de los polioles. La cinética de relajación fue numéricamente representada por la ecuación de Tooi-Narayanaswamy-Moynihan (TNM) evidenciando la condición noexponencial y no-lineal del fenómeno de relajación a partir de la disminución de los parámetros f3 y x, respectivamente, en función del tiempo de almacenamiento. Estudios complementarios focalizados en la nanoestructura de la gelatina mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) destacan el rol que cumple el agua en la estabilización de estructuras helicoidales a base de gelatina.