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 ISSN EN LINEA 
 
 
 
 
PREPARACIÓN Y CARACTERIZACION DE MEMBRANAS DE 
ALMIDÓN DE PAPA REFORZADOS CON NANOFIBRAS DE 
CELULOSA 
 
Yenny Paola Cruz Morenoa*, William Cardenaa, Efren Muñoz-Prietoa, Edwin Gomez-Pachona, Ricardo Vera-
Grazianob. 
 
a Desarrollo y aplicación de nuevos materiales-DANUM. Universidad 
Pedagogica y Tecnologica de Colombia-UPTC, leidyypaola@hotmail.com 
 
b Instituto de Investigacion en Materiales-IIM. Universidad Nacional 
Autonoma de Mexico-UNAM 
 
Resumen— En los últimos años se ha estudiado e implantado el uso de polímeros biodegradables con el fin de ofrecer alternativas a 
los materiales convencionales en aplicaciones como empaques y bolsas para alimentos. El uso de polímeros obtenidos de recursos 
renovables ha generado grandes expectativas, dado que es una importante alternativa para el desarrollo de tecnologías ecológicamente 
atractivas. Además, la implementación y desarrollo de nuevas tecnologías como el electrohilado para la obtención de materiales a 
escala nanométrica es de gran interés dadas las propiedades que presentan estos materiales. En esta dirección, por medio del presente 
trabajo se prepararon y caracterizaron películas de almidón de papa reforzadas con nanofibras de carboximetilcelulosa sintetizada a 
partir de los tallos de la planta de papa. Este compuesto fue caracterizado química y físicamente por medio de técnicas analíticas como 
microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X 
(DRX), análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Los resultados arrojaron fibras con un diámetro 
promedio de 63,5 nanómetros, una estructura amorfa de las películas de almidón y de las nanofibras de carboximetil celulosa y una 
resistencia térmica de 100°C de la película con las nanofibras, temperatura que es considerada óptima para el uso de empaques de 
frutas y verduras. 
 
Palabras clave— Carboximetil celulosa, almidón, películas, nanofibras, electrohilado. 
 
Abstract— In recent years the use of biodegradable polymers to provide alternatives to conventional materials in applications such as 
packaging and bags for food have been studied and implemented. The use of polymers obtained from renewable resources has 
generated great expectations, as that is an important alternative for the development of ecologically attractive technologies. In 
addition the implementation and development of new technologies such as electrospinning for obtaining materials to the nano scale is 
of great interest given the properties presented by these materials. Therefore, in this work were prepared and characterized potato 
starch films reinforced with nanofibers of carboxymethyl cellulose synthesized from the stems of the potato plant. This compound was 
characterized chemical and physically through analytical techniques such as scanning electron microscopy (SEM), infrared 
spectroscopy with transformed Fourier transform (FTIR), diffraction of x-rays (DRX), analysis thermogravimetric (TGA) and 
differential scanning calorimetry (DSC). Results showed fibers with an average diameter of 63.5 nanometers, an amorphous structure 
of starch and films of the nanofibers of carboxymethyl cellulose and a resistance thermal 100° C of the film with nanofibers; 
temperature that is considered optimal for the use of packaging of fruits and vegetables. 
 
Keywords— Carboxymethyl cellulose, starch, films, nanofibers. 
 
 
 
I. INTRODUCCIÓN 
 
Los plásticos son considerados como los polímeros más 
utilizados en nuestra vida cotidiana, especialmente en 
aplicaciones de embalaje dado que se reportó una 
producción anual de plásticos a base de petróleo cercano 
los 300 millones de toneladas en 2015 (Group). Esta 
producción excesiva de plásticos derivados de petróleo 
exige alternativas sostenibles a partir de recursos 
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renovables. Además, los impactos ambientales adversos, 
incluyendo las emisiones dióxido de carbono (CO2) y la 
acumulación de estos materiales debido a su elevada 
resistencia a la degradación son aspectos importantes que 
deben ser considerados a la hora de usar este tipo de 
polímeros (Emadian, Onay, & Demirel, 2017). 
Con el fin de contribuir con el medio ambiente se ha 
incrementado la producción de bioplásticos debido a su 
biodegradabilidad. El uso de almidón como un recurso 
renovable en la producción de bioplástico presenta un 
menor consumo de recursos no renovables de energía, por 
ende, una menor cantidad de gases de efecto invernadero, 
en comparación con los envases de poliestireno. A pesar 
de que los bioplásticos son considerados materiales 
amigables con el medio ambiente, también tienen algunas 
limitaciones tales como el alto costo de producción y 
bajas propiedades mecánicas. Sin embargo, estos aspectos 
pueden ser gestionados mediante la utilización de 
recursos renovables de bajo costo, tales como residuos 
agrícolas y mediante la implementación y/o combinación 
de materiales que contribuyan en este aspecto. 
Unos de los materiales que permiten mejorar las 
propiedades mecánicas de los materiales es la celulosa. 
Este compuesto es un carbohidrato de origen natural, el 
cual es el más abundante de la tierra. Este polímero 
presenta una elevada rigidez y estabilidad química 
convirtiéndolo en un compuesto el cual brinda y actúa 
como refuerzo de termoplásticos. La celulosa puede ser 
obtenida de diversas fuentes vegetales, sin embargo, dado 
que la región de Boyacá es una de las más productoras de 
papa, es bastante común encontrar residuos como tallos 
de la papa en altas proporciones. Este residuo posee una 
cantidad apreciable de celulosa que se produce en la 
pared celular de las plantas y generalmente se asocia con 
otras sustancias como la lignina y la hemicelulosa, lo que 
hace difícil encontrarla en forma pura (Methacanon, 
Chaikumpollert, Thavorniti, & Suchiva, 2003). Por este 
motivo se hace viable la obtención de celulosa a través de 
la extracción de este carbohidrato de los tallos de papa. 
La celulosa puede ser modificada mediante la sustitución 
de radicales apropiados (carboxilo, alquilo, acetato y 
nitrato, entre otros) a los grupos hidroxilos en la cadena 
de carbono, donde tales reacciones no son generalmente 
estequiometrias. Existen muchas modificaciones químicas 
de celulosa, incluyendo sus ésteres (acetato de celulosa) 
éteres (carboximetil celulosa) y productos nitrados 
(nitrocelulosa), tanto como el rayón y la celofana (del 
xantanto de celulosa). Así pues, es la base de muchos 
plásticos, fibras, estabilizantes de emulsiones, lacas, 
explosivos (Schurz, 1999). De los tipos de celulosa 
encontradas en el mercado, una de las más utilizadas en la 
industria es la carboximetilcelulosa (CMC) siendo este el 
éter de celulosa con aplicaciones en las industrias de 
detergentes, exploración de alimentos, papel, textiles, 
farmacéutica y pintura (Pushpamalar, Langford, Ahmad, 
& Lim, 2006). 
Por otra parte, el almidón es bien conocido en la industria 
principalmente alimenticia (Barsby, Donald, Frazier, & 
Group, 2001) pero también es empleado en la formación 
de materiales plásticos dada su excelente capacidad de 
formación de película de barrera y oxígeno, lo cual puede 
tener potencial como sustituto de polímeros sintéticos en 
el envasado de alimentos (Tongdeesoontorn, Mauer, 
Wongruong, Sriburi, & Rachtanapun, 2011). El almidón 
se compone de dos componentes principales, 
principalmente de amilosa lineal y la amilopectina 
ramificada, los cuales consisten en restos de glucosa, pero 
que difieren en las propiedades físico-químicas (Menzel 
et al., 2015). Sin embargo, la película de almidón es frágil 
y débil, dando lugar a propiedades mecánicas 
inadecuadas. La superación de la fragilidad dela película 
se puede lograr mediante la adición de nanofibras de 
carboximetil celulosa con la cual se puede ampliar la 
gama de aplicaciones ya sea en floculación, reducción de 
fármacos, detergentes, textiles, papeles y fármacos 
(Tongdeesoontorn et al., 2011). La CMC se utiliza 
principalmente porque tiene alta viscosidad, no es tóxico 
y no es alergénico. Los numerosos grupos hidroxilo y 
carboxílicos en CMC permiten la unión al agua y las 
propiedades de sorción de humedad, por lo tanto posee 
un elevado contenido de agua, rápida biodegradabilidad, y 
una amplia gama de aplicaciones debido a su bajo costo 
(Nie, Liu, Zhan, & Guo, 2004). 
Este trabajo busca aprovechar las propiedades de 
polímeros naturales, obteniendo fibras de carboximetil 
celulosa (CMC)/ Poli óxido de etileno (PEO) por 
electrohilado para reforzar las películas de almidón 
mejorando las propiedades mecánicas para posibles 
aplicaciones en bioplásticos para alimentos con buenas 
características. 
 
II. MATERIALES Y MÉTODOS 
 
A) Materiales 
 
 ISSN EN LINEA 
Los tubérculos y los tallos de la papa fueron obtenidos en 
el municipio de Sora-Boyacá. El almidón de papa fue 
obtenido de los tubérculos solanum tuberosum mediante 
el proceso descrito por Cárdenas et al (Cárdenas, Gómez-
Pachon, Muñoz, & Vera-Graziano, 2016). El ácido nítrico 
(N° CAS 7697-37-2, 70%), ácido acético (N° CAS 64-19-
7, 99%) oxido de polietileno (PEO) (N° CAS 75-21-8), 
hidróxido de sodio (N° CAS 1310-73-2, 88%), ácido 
monocloroacetico (N° CAS 79-11-8, 99,8%), etanol (N° 
CAS 64-17-5, 99%), glicerol (N° CAS 56-81-5, 99%) y 
ácido cítrico (N° CAS 77-92-9, 99%) fueron adquiridos 
de la casa comercial Sigma Aldrich. 
 
B) Análisis Infrarrojo 
 
El análisis químico se realizó mediante espectroscopia 
infrarroja con trasformada de Fourier, la cual es 
ampliamente usada en investigación y en la industria 
como una confiable herramienta para realizar mediciones 
de control de calidad y análisis dinámicos en una amplia 
variedad de muestras principalmente de carácter orgánico. 
 
C) Determinación morfológica 
 
La determinación de los diámetros, porosidad y 
morfología de las películas de almidón, nanofibras de 
CMC/PEO y de las películas de almidón con nanofibras 
se utilizó un microscopio electrónico JEOL JSM-7600 F. 
Las muestras se cortaron en trozos pequeños de 0,5 x 0,5 
cm y se fijaron con cinta adhesiva sobre porta muestras de 
aluminio, estas muestras fueron recubiertas con oro por 
medio de pulverización catódica asistida por plasma con 
una corriente de 30 mA durante 1 min. 
 
D) Análisis cristalino 
 
Por medio de difracción de rayos-X se determinó el 
ordenamiento y cristalinidad de la carboximetil celulosa, 
del almidón de papa en polvo, de la película de almidón y 
de las películas de almidón con las nanofibras de 
CMC/PEO. Para dicha caracterización se utilizó el equipo 
de difracción Siemens D500. 
 
E) Análisis térmico 
 
Con el fin de detectar descomposiciones, sublimaciones, 
reducciones, desorciones y/o absorciones de las películas 
y las fibras, se realizaron pruebas térmicas en el equipo 
TGA Q5000 IR TA Instruments, mientras que la 
determinación de los cambios en su estado físico como 
temperatura de transición vítrea (Tg), temperatura de 
cristalización (Tc) y temperatura de fusión (Tf) fueron 
realizadas por medio del equipo DSC Q2000 TA 
Instruments bajo una atmósfera de nitrógeno. El 
tratamiento de los resultados se llevó a cabo mediante el 
software TA Instruments Universal Analysis 2000. 
 
III. DESARROLLO DEL TRABAJO 
 
A) PREPARACIÓN DE LAS PELÍCULAS POR EL MÉTODO DE LA 
GELATINIZACIÓN TÉRMICA 
 
Las películas se prepararon usando una concentración de 
almidón de papa de 4 % p/p, con una concentración de 
glicerol del 2 % p/p. El almidón y el glicerol se mezclaron 
directamente con agua destilada para hacer lotes con un 
peso total de 100 g. Las soluciones formadoras de 
películas fueron calentadas desde 30 a 95 °C y 
mantenidas a 95 °C por 10 minutos. Las películas fueron 
preparadas por casting; las suspensiones gelatinizadas se 
vaciaron inmediatamente sobre cajas Petri estériles de 
poliestireno (de 110 X 20 mm). Las suspensiones de 
almidón fueron secadas a 65 °C en una estufa durante 5 
horas; transcurrido este tiempo, se separaron las películas 
y se almacenaron en un desecador con diedrita hasta su 
caracterización. 
 
B) Extracción de la celulosa 
 
Para la extracción de la celulosa de los tallos de papa se 
siguió la metodología propuesta por Sun J et al (Sun, Sun, 
Zhao, & Sun, 2004). Los tallos de papa fueron 
fraccionados y depositados en un Erlenmeyer que 
contenía ácido acético a una concentración de 80% y 
ácido nítrico a una concentración de 70% en una relación 
10:1 v/v. Esta solución se sometió a una temperatura de 
120°C durante 20 minutos. Posteriormente el 
sobrenadante fue separado y lavado con agua destilada 
hasta eliminar completamente residuos. 
 
C) Síntesis de carboximetil celulosa (CMC) 
 
Para la obtención de carboximetilcelulosa (CMC) se 
siguió la metodología propuesta por Saputra et al 
(Saputra, Qadhayna, & Pitaloka, 2014). Se pesaron 15 
 ISSN EN LINEA 
gramos de celulosa, se adiciona 200 ml de isopropanol y 
se somete a agitación constante hasta observar un 
incremento en la viscosidad de la solución. Por otra parte, 
se prepara una solución de NaOH al 26,6% p/p, la cual se 
adiciona a la mezcla anterior de celulosa. En seguida se 
adiciona una solución de ácido monocloroacético con 
isopropanol al 87% v/v y se somete a una temperatura de 
60 °C con agitación por 3 horas. Luego la mezcla se filtra 
y se realiza un proceso de neutralización con ácido 
acético (2-3 ml). 
Posterior a la neutralización, se realizan 3 lavados con 
etanol al 70 – 80 % v/v, en donde los residuos de etanol 
se almacenan para su recuperación. Una vez terminado el 
tercer lavado, la CMC se agita para separarla y luego se 
somete a un proceso de secado a 60 °C por 3 horas. 
 
D) Obtención de nanofibras de CMC y PEO 
 
Para la obtención de nanofibras de CMC-PEO se siguió el 
procedimiento descrito por Basu et al (Basu et al., 2017). 
Se preparó una solución al 4% en peso de CMC/PEO bajo 
agitación vigorosa durante 48 horas a temperatura 
ambiente. Las soluciones se depositaron en una jeringa de 
10 ml equipada con una aguja de diámetro 0,8 mm. El 
equipo de electrohilado está compuesto por una bomba de 
inyección (New Era Pump Systems, Inc NE4000), una 
fuente de poder (GLASSMAN HIGH VOLTAGE, INC) y 
una lámina de cobre cubierta de aluminio. Los parámetros 
de electrohilado son una distancia entre la punta de la 
aguja y el colector de 20 cm, un potencial eléctrico de 20 
Kv y una velocidad de inyección de 0,5 ml/h. Las fibras 
obtenidas se secaron a 40 °C durante 24 horas y se 
almacenaron en un desecador con diedrita para su 
posterior caracterización. 
 
IV. RESULTADOS Y DISCUSION 
 
A) Grupos funcionales por FTIR 
 
En la Figura 1 se presenta el espectro infrarrojo de la 
CMC de tallos de papa y de la CMC comercial (Sigma 
Aldrich). Los dos espectros presentan una gran similitud 
al análisis infrarrojo reportado por Ramos et al (Antonio, 
Ramos, García, Sandoval, & Arellano) en el cual se 
muestran los picos representativos de la 
carboximetilcelulosa a 3387 cm -1 correspondiente al 
estiramiento de grupos -OH y enlaces de hidrógeno 
intermoleculares e intramoleculares. La señal a 2925 cm -1 
es otorgada al estiramiento del grupo C-H, la señal a 1415 
cm -1 es asignada al movimiento de tijera del grupo -CH 2, 
mientras que las señales a 1321 cm -1 y a 1058 cm -1 son 
atribuidas a la flexión de los grupos -OH y al estiramiento 
del grupo CH-O-CH2 respectivamente. La presencia de 
una banda de absorción intensa a 1611 cm -1 confirma la 
presencia del grupo COO-. De acuerdo con esto, se puede 
indicar que el proceso de extracción y síntesisde la CMC 
de los tallos de papa se llevó a cabo exitosamente dada la 
similitud de los dos espectros IR de la CMC sintetizada 
(a) y comercial CMC. 
 
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
60
70
80
90
100
110
 Numero de onda (cm-1)
%
 tr
an
sm
ita
nc
ia
 
 CMC comercial
 CMC 1
33
87 29
25
16
11
14
15 13
21
10
58
 
Fig. 1. Espectros infrarrojos de la carboximetilcelulosa 
sintetizada y comercial. Fuente: Autor del proyecto 
 
B) Morfología por SEM 
 
En la Figura 2, se muestran las micrografías de SEM de 
las nanofibras obtenidas de CMC/PEO con una 
concentración de (4%), una velocidad de inyección de 0,5 
ml/h, un potencial eléctrico de 20 Kv y una distancia entre 
la aguja y el colector de 20 cm. En la Tabla 1 se muestran 
los resultados de la medición de diámetros y porosidad 
evaluados con el programa "Image J". 
 
 
Fig. 2. Micrografías por SEM de nanofibras CMC/PEO a 
 ISSN EN LINEA 
25000X, 10000 X con una concentración de 4%. Fuente: Autor 
del proyecto 
 
Dadas las fibras observadas en la Figura 2, es posible 
notar fibras aleatorias con diámetros homogéneos y una 
elevada porosidad en el andamio. Además, no se observa 
la presencia de defectos o gotas, por lo tanto, es posible 
indicar que las condiciones de electrohilado permiten 
llevar a cabo un proceso continuo, lo cual permite obtener 
andamios con elevada porosidad y con fibras 
interconectadas. 
 
Tabla 1. Diámetro y desviación estándar de las fibras de CMC-PEO 
Muestra 
Concentración 
de CMC/PEO 
Diámetro 
promedio 
(nm) 
Desviación 
estándar 
Nanofibras 
de CMC/PEO 
4% 63,5 0,018 
Fuente: Autor 
 
La medición del diámetro de las fibras obtenidas se 
realizó mediante el software Image J. Mediante estos 
datos fue posible calcular el promedio se utilizó un 
análisis estadístico de histograma en donde hallamos la 
media de los datos y la desviación estándar que nos 
permiten concluir que el tamaño de las nanofibras en 
promedio es de 63,5 nm y con una desviación de 0,018. 
 
0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
 
DIAMETRO
 B
 
Fig. 3. Histograma de los diámetros de las fibras de CMC-
PEO. Fuente: Autor del proyecto 
 
En la Figura 4, se muestran las micrografías de SEM con 
un aumento de 25000 X, 10000 X de las películas de 
almidón con las nanofibras de CMC/PEO. Las fibras 
depositadas en las películas de almidón fueron realizadas 
con los mismos parámetros de electrohilado en los cuales 
se obtuvieron fibras homogéneas, es decir con una 
velocidad de inyección de 0,5 ml/h, un potencial eléctrico 
de 20 kV y una distancia de la aguja al colector de 20 cm. 
 
 
Fig. 4. Micrografías electrónicas de barrido de las películas 
de almidón de papa con las fibras de CMC-PEO. Fuente: Autor 
del proyecto 
 
Luego de ver las micrografías es posible notar fibras muy 
similares a las obtenidas en el tratamiento anterior. Por lo 
tanto, la película de almidón no presenta ni genera ningún 
cambio en las fibras de carboximetilcelulosa luego de ser 
incorporadas a las películas. 
 
C) Estructura Cristalina 
 
Los patrones de difracción de rayos X de las fibras de 
CMC-PEO, las películas de almidón de papa y las 
películas con fibras de CMC-PEO pueden observarse en 
la Figura 5. 
 
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
0
1000
2000
a. PELICULA DE ALIMIDON
In
te
ns
id
ad
2
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
0
1000
2000
B. PELICULA ALMIDON-CMC
In
te
n
s
id
a
d
2
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
 C. CMC
In
te
ns
id
ad
2
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
0
1000
2000
D. ALMIDON DE PAPA
In
te
n
s
id
a
d
2 
Fig. 5. Difractogramas de las películas de almidón (A), 
películas almidón-CMC (B), carboximetil celulosa (CMC) (C) 
 ISSN EN LINEA 
y Almidón de papa(D). Fuente: Autor del proyecto 
 
 
 
Los patrones de difracción de las muestras C y D 
presentan picos de absorción característicos la CMC y de 
los tubérculos tipo B similares a los reportados por 
Jiménez et al (Jiménez, Rodriguez, Contreras, Valbuena, 
& Colina, 2011) y Pardo Cuervo et al (Pardo Cuervo, 
Castañeda Mancipe, & Ortiz, 2014) respectivamente. Por 
lo tanto, es posible observar señales intensas y definidas 
en estas dos imágenes. Por otro lado, los difractogramas 
A y B presentan un patrón de difracción de una muestra 
amorfa, indicando que la formación de la película de 
almidón y el proceso de electrohilado genera una pérdida 
en la estructura semicristalina del almidón y de la CMC. 
La disminución de la cristalinidad es atribuida a la 
inhibición de la formación de cristales. El grado final de 
cristalinidad en la película depende de la capacidad de las 
cadenas para formar estructuras tridimensionales de largo 
alcance, en este proceso influye la capacidad de 
movilidad de las cadenas durante el proceso de 
cristalización. Por otra parte, el grado de cristalinidad de 
las películas de almidón depende de la temperatura, 
humedad del aire y del tiempo requerido para el secado de 
la película. Una reducción en la velocidad de secado 
permite que las cadenas tengan más tiempo para 
organizarse en configuraciones favorables que permitan 
aumentar la formación de cristales. Entonces, se podría 
concluir que la cristalinidad de los polímeros es un 
proceso en el que influye la cinética y que está 
relacionada con la movilidad molecular. 
 
D) propiedades térmicas 
 
1) Por TGA 
 
 
Fig. 6. Termogramas obtenidos del de papa, CMC, película 
del almidón de papa y película del almidón de papa con 
nanofibras de CMC. Fuente: Autor del proyecto 
Como se puede apreciar en la Figura 6, el termograma del 
almidón presenta una pérdida de peso a una temperatura 
de 86°C asignada a la evaporación de humedad y 
compuestos volátiles presentes en el carbohidrato. Al 
aumentar la temperatura, se presenta una degradación del 
material a 292°C. En el caso de las CMC se presenta una 
disminución de peso hasta los 100°C otorgada a la 
pérdida de humedad del polímero. Posterior a esta 
temperatura se observa una estabilidad hasta los 260°C, 
temperatura en la cual se presenta el inicio de una 
degradación del material hasta una temperatura de 280°C. 
En las películas de almidón se presenta una pérdida de 
peso inicial otorgada a la eliminación de humedad 
constante y en seguida se genera una degradación descrita 
por etapas presentando una rápida degradación entre 
150°C a 275°C. Este fenómeno puede otorgarse a la 
presencia del glicerol y la elevada humedad que presenta 
el almidón en este material siendo que a mayor humedad, 
menor resistencia térmica (Pardo Cuervo et al., 2014). Las 
observaciones generales sobre las temperaturas de 
degradación fueron muy similares por tanto para la 
película de almidón como para la película con CMC. Para 
ambos polímeros la temperatura de transición disminuye 
con el aumento de contenido de agua. 
 
2) Por DSC 
 
La Figura 7 presenta la calorimetría diferencial de barrido 
del almidón, la CMC, la película de almidón y la película 
de almidón cubierta por nanofibras de CMC. En el caso 
del almidón, se presenta una señal endotérmica cercana a 
los 100°C. Esta señal es otorgada a la gelatinización de la 
amilosa, uno de los compuestos del almidón el cual es 
 ISSN EN LINEA 
amorfo. Esta señal es un poco mayor a la reportada por 
Pardo et al (Pardo Cuervo et al., 2014), sin embargo, este 
corrimiento en la temperatura puede ser otorgado a la baja 
humedad que presentaba el almidón. En el caso de la 
CMC, se presenta una señal endotérmica débil cercana a 
los 50°C, siendo esta atribuida a una reorganización en la 
estructura cristalina del polímero. El DSC de la película 
de almidón con CMC exhibió un pico endotérmico fuerte(típico de un sistema polimérico semicristalino) a 161°C. 
Este pico endotérmico se ha asociado con la fusión de los 
dominios de almidón cristalino reorganizados durante la 
retrogradación. 
 
 
 
 
 
Fig. 7. Calorimetría Diferencial de barrido de almidón de 
papa, CMC, película del almidón de papa y película del 
almidón de papa con nanofibras de CMC. Fuente: Autor del 
proyecto 
 
Los termogramas de las películas mezcladas con CMC, 
mostraron un solo pico endotérmico, lo que indica una 
sola transición cristalina y homogeneidad de las películas. 
Este pico endotérmico se atribuye a la fusión de los 
dominios de almidón cristalinos reorganizados. 
V. CONCLUSIONES 
 
A través de la espectroscopia infrarroja se certificó la 
modificación de la celulosa al observar una gran similitud 
entre los espectros de FTIR de la carboximetil celulosa 
comercial y la carboximetil celulosa sintetizada. A su vez, 
mediante la microscopia electrónica de barrido fue 
posible notar la viabilidad de obtener fibras con diámetros 
nanométricos con la CMC y el PEO usando el 
electrohilado. También fue posible notar una disminución 
en la cristalinidad de la CMC luego del electrohilado y 
del almidón luego de la formación de la película, además 
mediante el análisis térmico se encontró que las películas 
de almidón con nanofibras de CMC presentan una 
estabilidad térmica inferior a los 100°C con lo cual es 
posible considerar este tipo de material para el empaque 
de alimentos frescos. 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
Se agradece el apoyo del Dr. Alfredo Maciel Cerda 
(UNAM) y el de los técnicos académicos por el 
apoyo en la realización de los análisis: Adriana 
Tejeda (DRX), Eriseth Fregoso (DSC and TGA), 
Omar Novelo and Esau González (SEM), Miguel 
Ángel Canseco (ATR-FTIR), del Instituto de 
Investigaciones de Materiales-IIM de la Universidad 
Nacional Autónoma de México-UNAM (México). 
 
REFERENCIAS 
 
Antonio, R., Ramos, C., García, R., Sandoval, G., & 
Arellano, L. Gel de carboximetilcelulosa (CMC) 
a partir del bagazo de piña. 
Barsby, T. L., Donald, A. M., Frazier, P. J., & Group, R. 
S. o. C. F. C. (2001). Starch: Advances in 
Structure and Function: Royal Society of 
Chemistry. 
Basu, P., Repanas, A., Chatterjee, A., Glasmacher, B., 
NarendraKumar, U., & Manjubala, I. (2017). 
PEO–CMC blend nanofibers fabrication by 
electrospinning for soft tissue engineering 
applications. Materials Letters, 195, 10-13. doi: 
http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2017.02.065 
Cárdenas, W., Gómez-Pachon, E. Y., Muñoz, E., & Vera-
Graziano, R. (2016). Preparation of potato starch 
microfibers obtained by electro wet spinning. IOP 
Conference Series: Materials Science and 
Engineering, 138(1), 012001. 
http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2017.02.065
 ISSN EN LINEA 
Emadian, S. M., Onay, T. T., & Demirel, B. (2017). 
Biodegradation of bioplastics in natural 
environments. Waste Management, 59, 526-536. 
Group, P. E. M. R. An analysis of European plastics 
production, demand and waste data for 2011, 
2012: Consulté sur www. plasticseurope. org. 
Jiménez, G., Rodriguez, E., Contreras, M., Valbuena, A., 
& Colina, M. (2011). Obtención de carboximetil 
celulosa usando Lemna como materia prima. 
Revista Iberoamericana de Polímeros, 12, 6. 
Menzel, C., Andersson, M., Andersson, R., Vázquez-
Gutiérrez, J. L., Daniel, G., Langton, M., . . . 
Koch, K. (2015). Improved material properties of 
solution-cast starch films: Effect of varying 
amylopectin structure and amylose content of 
starch from genetically modified potatoes. 
Carbohydrate Polymers, 130, 388-397. 
Methacanon, P., Chaikumpollert, O., Thavorniti, P., & 
Suchiva, K. (2003). Hemicellulosic polymer from 
Vetiver grass and its physicochemical properties. 
Carbohydrate Polymers, 54(3), 335-342. 
Nie, H., Liu, M., Zhan, F., & Guo, M. (2004). Factors on 
the preparation of carboxymethylcellulose 
hydrogel and its degradation behavior in soil. 
Carbohydrate Polymers, 58(2), 185-189. 
Pardo Cuervo, O. H., Castañeda Mancipe, J. C., & Ortiz, 
C. A. (2014). Caracterización estructural y 
térmica de almidones provenientes de diferentes 
variedades de papa. 2014, 62(4), 7. 
Pushpamalar, V., Langford, S., Ahmad, M., & Lim, Y. 
(2006). Optimization of reaction conditions for 
preparing carboxymethyl cellulose from sago 
waste. Carbohydrate Polymers, 64(2), 312-318. 
Saputra, A. H., Qadhayna, L., & Pitaloka, A. B. (2014). 
Synthesis and characterization of carboxymethyl 
cellulose (CMC) from water hyacinth using 
ethanol-isobutyl alcohol mixture as the solvents. 
International Journal of Chemical Engineering 
and Applications, 5(1), 36. 
Schurz, J. (1999). Bright future for cellulose progress in 
polymer science. Trends in polymer science, 24, 
481. 
Sun, J., Sun, X., Zhao, H., & Sun, R. (2004). Isolation and 
characterization of cellulose from sugarcane 
bagasse. Polymer Degradation and Stability, 
84(2), 331-339. 
Tongdeesoontorn, W., Mauer, L. J., Wongruong, S., 
Sriburi, P., & Rachtanapun, P. (2011). Effect of 
carboxymethyl cellulose concentration on 
physical properties of biodegradable cassava 
starch-based films. Chemistry Central Journal, 
5(1), 6.

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