Extracción de biopolímero del residuo de cáscara de banano ( <i>Cavendish valery</i>L.) para síntesis de bioplásticos

Introducción

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La producción de desechos, originada por la actividad humana, se caracteriza por ser una masa heterogénea cuya reintroducción efectiva en los ciclos naturales es un desafío clave, resultando en una acumulación ambiental progresiva (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ). Esta acumulación representa una preocupación ambiental amplia, ya que la tasa de generación y la complejidad química de los residuos obstaculizan su descomposición natural (22. Rodríguez Sandoval P, Arévalo MI. Los materiales biodegradables, una alternativa a la contaminación de los polímeros sintéticos. Revista de la Escuela de Ingenierías y Tecnologías Unimonserrate [Internet]. 2021 Feb 18 [cited 2025 Nov 3];(1):29-37. Available from: DOI: http://doi.org/10.29151/reit.n1a3 ). Con el tiempo, esto impone una carga considerable sobre los recursos no renovables, lo que demanda el desarrollo de estrategias de estudio y manejo adecuadas para preservar la calidad ambiental y la salud pública (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ).

Al clasificar los residuos por origen, se destaca la considerable producción proveniente del sector primario (agricultura y ganadería) (33. Vroman I, Tighzert L. Biodegradable polymers. Materials [Internet]. 2009 Mar 30 [cited 2025 Nov 3];2(2):307-44. Available from: DOI: http://doi.org/10.3390/ma2020307 ). Aunque estos desechos son predominantemente orgánicos (aproximadamente 60 %) y son inherentemente biodegradables, su alta concentración en zonas localizadas puede acelerar los procesos de contaminación y requerir un mayor tiempo para su descomposición completa (44. Hernández Silva ML, Guzmán Martínez B. Biopolymers used in the manufacture of food packaging. Revista Publicaciones e investigación [Internet]. 2009 Aug 19 [cited 2025 Oct 17];3(1900-6608):1900-6608. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8660003 ).

El cultivo de banano (Musa paradisiaca L.) desempeña un rol económico vital en las áreas tropicales y subtropicales. La escala de su producción global, particularmente en contextos como el ecuatoriano, resulta en la generación de grandes volúmenes de biomasa residual durante el procesamiento del fruto (55. Mata Anchundia D, Suatunce Cunuhay JP, Poveda Morán R. Análisis económico del banano orgánico y convencional en la provincia Los Ríos, Ecuador. Revista IDICT [Internet]. 2021 Jul 14 [cited 2025 Oct 18];23:419-30. Available from: https://www.redalyc.org/journal/6378/637869393005/html/ ). A pesar del valor comercial del banano, el subproducto más abundante generado es la cáscara, constituyendo cerca del 95% del material no aprovechado. Esta cifra resalta la ineficiencia en el uso de la materia prima, que prioriza casi exclusivamente el consumo humano, lo que inevitablemente contribuye a la creciente cantidad de residuos agroindustriales sin gestión adecuada (66. Riera MA, Palma R. Obtención de bioplásticos a partir de desechos agrícolas. Una revisión de las potencialidades en Ecuador_. Journal Redalyc [Internet]. 2018 Nov 22 [cited 2025 Oct 17];13:69-78. Available from: https://www.redalyc.org/journal/933/93368279005/html/ ).

La cáscara de banano es, biológicamente, una rica matriz de macromoléculas. Su composición estructural incluye celulosa (25 %), hemicelulosa (15 %) y lignina (60 %) (77. Montoya López J, Castaño Víctor DQ, Lucas Aguirre JC. Caracterización de harina y almidón de frutos de banano Gros Michel (Musa acuminata AAA). Acta Agron [Internet]. 2015 Mar 1 [cited 2025 Oct 18];64(1):11-21. Available from: DOI: http://doi.org/10.15446/acag.v64n1.38814 ). Además, cuando está verde, presenta una elevada concentración de almidón, posicionándola como una fuente excelente y subutilizada para la extracción de biopolímeros, los cuales serán empleados posteriormente en la fabricación de materiales plásticos biodegradables (88. Lucas JC, Dumar Quintero V, Andrés C, Valencia C. Characterization of flour and starch from guineo plantain AAAea (Musa sapientum L.). Revista Agroindustria [Internet]. 2013 Nov 9 [cited 2025 Oct 18];2(62):83-96. Available from: http://www.scielo.org.co/pdf/acag/v62n2/v62n2a01.pdf ).

Los biopolímeros, sintetizados a partir de recursos naturales renovables, ofrecen una alternativa sostenible, pues sus propiedades fisicoquímicas y termoplásticas son comparables a las de los polímeros petroquímicos, pero con el beneficio adicional de ser inherentemente biodegradables (22. Rodríguez Sandoval P, Arévalo MI. Los materiales biodegradables, una alternativa a la contaminación de los polímeros sintéticos. Revista de la Escuela de Ingenierías y Tecnologías Unimonserrate [Internet]. 2021 Feb 18 [cited 2025 Nov 3];(1):29-37. Available from: DOI: http://doi.org/10.29151/reit.n1a3 ). Específicamente, la extracción de biopolímeros (como el almidón) a partir de desechos agroindustriales es una estrategia clave que busca revalorizar estos subproductos para la fabricación de dichos materiales. Estos materiales sirven esencialmente para sustituir los plásticos convencionales no degradables en diversas aplicaciones, contribuyendo a mitigar las emisiones de CO₂ (99. Hisham F, Maziati Akmal MH, Ahmad F, Ahmad K, Samat N. Biopolymer chitosan: Potential sources, extraction methods, and emerging applications. Ain Shams Engineering Journal [Internet]. 2024 Aug 17 [cited 2025 Nov 2];15(2):2090-4479. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102424 ).

Su aplicación resulta particularmente crítica en el desarrollo de materiales de alto consumo y vida útil corta, tales como envases y utensilios de un solo uso. Al ser biodegradables, estos biopolímeros aseguran que dichos utensilios no persistan tras su descarte, reintroduciéndose en los ciclos naturales sin la acumulación ambiental característica de los plásticos derivados del petróleo (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ).

Por tanto, el objetivo es estandarizar un protocolo de extracción de biopolímeros a partir de diferentes variedades y estados de madurez de cáscara de banano (Musa paradisiaca L.) para evaluar su rendimiento y potencial aplicación en el desarrollo de materiales biodegradables, tales como envases y utensilios de un solo uso, utilizando como fuente biomasa residual descartada en fincas bananeras por criterios de calidad o madurez.

Materiales y Métodos

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Diseño experimental

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El proceso de extracción de biopolímeros se realizó a partir de diferentes variedades y estados de madurez de la cáscara de banano. Se implementó esta variación experimental con el fin de determinar la fuente de biomasa que presenta características ópticas idóneas para la aplicación deseada, ya que la composición macromolecular del almidón y de las fibras puede variar significativamente entre los distintos tipos de material. La materia prima para los diferentes ensayos fue obtenida directamente de descartes agroindustriales en fincas bananeras locales (específicamente, biomasa no apta para la comercialización o exportación debido a su avanzado grado de madurez o la presencia de defectos superficiales). La extracción se realizó aplicando variaciones en los parámetros de formulación, temperatura y agitación según el tipo de ensayo. En todos los casos, se utilizó metabisulfito de sodio (Na₂S₂O₅) como agente antioxidante para prevenir la oxidación de los compuestos naturales presentes en la biomasa. Cabe destacar que cada ensayo se realizó de manera independiente y en días distintos, con el fin de asegurar condiciones controladas y evitar interferencias entre los procedimientos.

Ensayo 1: Cáscara seca

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Las cáscaras de banano fueron lavadas con agua destilada y tratadas con 2,04 g de metabisulfito de sodio. Tras el secado y trituración, se obtuvo una muestra en polvo homogeneizada por cuarteo. La biomasa se sometió a cocción húmeda con agua destilada hasta el punto de ebullición para facilitar la liberación de los componentes estructurales, y luego se secó en horno durante 24 horas. Posteriormente, la muestra fue triturada nuevamente hasta obtener un polvo fino.

Para la formulación del biopolímero, se emplearon 50 g de biomasa seca, 50 mL de glicerina pura, 50 mL de vinagre al 100 % y 50 mL de agua destilada. La mezcla se agitó y calentó a 60 °C, y posteriormente se secó a la misma temperatura para eliminar la humedad y formar el film biopolimérico.

Ensayo 2: Cáscara fresca (cáscara y endocarpio)

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Se utilizó cáscara de banano maduro con endocarpio, la cual fue lavada con agua destilada e inmersa en una solución de metabisulfito de sodio en ebullición durante 30 minutos para inhibir la actividad enzimática. Luego se realizó un secado parcial y la muestra fue licuada hasta obtener una pasta homogénea.

De esta pasta se tomaron 25 mL, que se mezclaron con 3 mL de ácido clorhídrico (HCl) 0,1 M, 3 mL de hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 M y 2 mL de glicerol puro al 100 %. La mezcla se vertió en una caja Petri y se secó en estufa a 103 °C durante 30 minutos, favoreciendo la eliminación de humedad y la formación del film biopolimérico.

Ensayo 3: Cáscara fresca - solo endocarpio

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Se empleó cáscara de banano maduro, la cual fue lavada, separada del fruto y raspada para obtener el endocarpio. Este se colocó en agua destilada con metabisulfito de sodio y se secó en estufa durante 24 horas. El resto de la cáscara se licuó y secó siguiendo el mismo procedimiento.

Una vez seco, el material fue triturado y tamizado hasta obtener una muestra homogénea. De esta se utilizaron 10 g de biomasa en polvo, 60 mL de agua destilada, 5 mL de glicerina pura y 5 mL de vinagre al 100 %. La mezcla fue agitada a 800 rpm y 100 °C en una plancha agitadora, y posteriormente secada en estufa a 45 °C para obtener el film (1010. Castillo R, Escobar E, Fernández D, Gutiérrez R, Morcillo J, Núñez N, et al. Bioplástico a base de la cáscara del plátano bioplastic made from banana peel resumen. Revista de Iniciación Científica [Internet]. 2015 Aug [cited 2025 Nov 2];1. Available from: https://revistas.utp.ac.pa/index.php/ric/article/view/346/339 ).

Ensayo 4: Cáscara fresca - sin endocarpio

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En este ensayo se aplicó el mismo pretratamiento descrito en el caso anterior, pero utilizando cáscara sin endocarpio. Se emplearon 5 g de muestra, 20 mL de agua destilada, 2.5 mL de glicerina pura y 2.5 mL de vinagre al 100 %.

La mezcla se agitó a 800 rpm y 30 °C (temperatura corregida) en una plancha agitadora. Finalmente, se vertió en una caja Petri acondicionada y se secó en estufa a 45 °C bajo condiciones controladas, obteniéndose el biopolímero.

Ensayo 5: Banano verde (almidón)

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Se empleó banano verde, el cual fue lavado, pelado y sumergido en agua destilada con metabisulfito de sodio para evitar la oxidación. Las cáscaras se licuaron, tamizaron y lavaron tres veces, y los líquidos de lavado se dejaron en reposo durante dos días, permitiendo la precipitación del almidón.

El almidón extraído se utilizó como base del biopolímero, combinando 2 g de almidón, 2 mL de glicerina pura, 2 mL de vinagre al 100 % y 15 mL de agua destilada. La mezcla se sometió a agitación constante de 500 rpm a 200 °C en plancha agitadora, y luego se secó en estufa a 45 °C, obteniéndose una película biopolimérica uniforme.

Evaluación de transparencia y biodegradabilidad de los biopolímeros

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Los tratamientos fueron seleccionados para la evaluación de transparencia y biodegradabilidad.

Transparencia

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Para la evaluación del grado de transparencia de los biopolímeros, las muestras fueron seccionadas en filmes de 2,5 cm × 1 cm, obteniéndose cinco réplicas por cada ensayo. Cada filme fue analizado microscópicamente mediante tres observaciones en distintas áreas de la superficie, con el fin de determinar la homogeneidad óptica del material. La transparencia se calificó utilizando una escala de Likert, donde: 1 (totalmente opaco), 2 (ligeramente opaco), 3 (semitransparente), 4 (transparente) y 5 (totalmente transparente) (1111. Matas A. Diseño del formato de escalas tipo Likert: Un estado de la cuestión. Revista Electrónica de Investigación Educativa [Internet]. 2018 [cited 2025 Nov 2];20(1):38-47. Available from: DOI: http://doi.org/10.24320/redie.2018.20.1.1347 ).

Biodegradabilidad

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Para evaluar la degradación foto-inducida de los biopolímeros, las muestras fueron expuestas a radiación ultravioleta (UV) a una longitud de onda de 365 nm durante un periodo de seis días. Se registró el peso inicial y final de cada muestra con el fin de determinar la variación másica asociada al proceso de degradación (1212. San Andrés M, Chércoles R, De la Roja J, Gómez M. Factores responsables de la degradación química de los polímeros. Efectos provocados por la radiación lumínica sobre algunos materiales utilizados en conservación: primeros resultados. Factores responsables de la Restauración [Internet]. 2006 [cited 2025 Nov 2];283-307. Available from: https://www.cultura.gob.es/dam/jcr:d7cb6b8e-3c5f-41d4-8726-6894ea9ea575/factrespxireinasof.pdf ).

Análisis estadístico

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El análisis de los datos se realizó mediante el software SPSS, versión 27. La comparación de las variables Transparencia (Likert) y Pérdida de Peso (Biodegradabilidad) entre los cinco ensayos independientes se efectuó con la prueba Kruskal-Wallis. Las diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05) fueron posteriormente evaluadas mediante comparaciones por pares con la corrección de Bonferroni, con el fin de determinar el protocolo óptimo en términos de propiedades ópticas y degradación.

Resultados y Discusión

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Se implementaron cinco ensayos experimentales con el objetivo de establecer un protocolo de extracción de biopolímeros a partir de diferentes estados de la cáscara de banano (verde y maduro).

Respecto a los resultados obtenidos en el ensayo 1, el tratamiento con cáscara de banano seca resultó en la obtención de un material sólido de color negro que, al manipularse, se desmoronaba fácilmente y no presentó la cohesión necesaria para formar un film. Este material exhibía una apariencia no heterogénea y una superficie agrietada. Este resultado demuestra que la cáscara de banano seca, bajo las condiciones ensayadas, no es viable como fuente directa para la fabricación de materiales biodegradables de un solo uso que requieren integridad estructural y capacidad de formación de película (Figura 1).

Figura 1. Extracción del biopolímero con cáscara de banano seco.

En el Ensayo 2, donde se empleó cáscara de banano maduro con endocarpio, el proceso resultó en una pasta no homogénea de color amarillo, con una textura viscosa y pegajosa. Esta mezcla se extendió sin formar una capa uniforme en la caja Petri y, tras el secado, el material no consolidó una estructura de film, manteniéndose en una forma no uniforme. Esta condición experimental reveló dos limitaciones críticas: primero, el material no desarrolló la cohesión e integridad estructural necesaria para formar una película; y segundo, el color amarillo evidencia concentración de pigmentos inherentes a la cáscara madura, lo cual reduce significativamente la transparencia y la calidad óptica del biopolímero (Figura 2).

Figura 2. Extracción del biopolímero con cáscara de banano maduro (cascara y endocarpio)

El ensayo 3, que utilizó biomasa obtenida a partir de endocarpio fresco, mostró resultados distintos. Tras la formulación y el secado, se obtuvo un film de color amarillo anaranjado pálido. Este material presentó una superficie lisa y relativamente uniforme, con una formación de película visible y una cohesión considerable, aunque con algunas imperfecciones menores en su superficie. El material obtenido permitió su manipulación como una película (Figura 3).

Figura 3. Biopolímero con endocarpio de banano

En el cuarto ensayo, donde se utilizó cáscara fresca sin endocarpio, se logró la obtención de un film biopolimérico de color amarillo opaco, con una superficie notablemente más lisa y una uniformidad superior en comparación con los ensayos anteriores. Este film se desprendió de la caja Petri como una película continua y bien formada (Figura 4).

Figura 4. Extracción del polímero con cáscara de banano fresco solamente con endocarpio sin cáscara

El último ensayo, basado en la extracción y uso del almidón precipitado de banano verde, fue el que arrojó los mejores resultados en la formación de la película. Se obtuvo un film biopolimérico transparente de tonalidad amarillo muy pálido, con una superficie muy lisa que exhiben la mayor uniformidad óptica y la mejor calidad estructural, asemejándose a un material de empaque (Figura 5).

Figura 5. Biopolímeros de almidón de cáscara de banano verde

Los resultados obtenidos en la evaluación de la transparencia evidenciaron diferencias notables entre los cinco ensayos realizados, las cuales se relacionan directamente con la naturaleza de la materia prima y el protocolo de extracción aplicado. Los biopolímeros elaborados a partir de biomasa seca (Ensayo 1) fueron clasificados como totalmente opacos (Likert=1). Los obtenidos en los Ensayos 2 y 3 presentaron una apariencia ligeramente opaca (Likert = 2), atribuida a su heterogeneidad y a la coloración marrón o amarillenta observada. Dado que el objetivo del protocolo es obtener materiales adecuados para envases de un solo uso, donde acercarse a la transparencia es un requisito funcional clave para la aceptación comercial y la visibilidad del producto, las condiciones que resultaron en opacidad total o ligera (Ensayos 1, 2 y 3) fueron consideradas inviables para la estandarización. En cambio, los materiales que lograron formar películas cercanas a la transparencia mostraron una mejora progresiva en sus propiedades ópticas: el film elaborado con cáscara fresca sin endocarpio (Ensayo 4) fue evaluado como semitransparente (Likert = 3), mientras que el obtenido a partir de almidón de banano verde (Ensayo 5) presentó las mejores características de transparencia, siendo calificado como totalmente transparente (Likert = 4).

Se realizó una prueba de Kruskal-Wallis para mostrar las diferencias estadísticamente significativas en los valores de transparencia de los biopolímeros entre los distintos ensayos (H = 73,000; gl = 4; p < 0,001). Estos resultados evidencian variaciones en el grado de transparencia observado según el tipo de ensayo realizado (Tabla 1).

La tabla de comparaciones por pares (post-hoc), con significación ajustada mediante la corrección de Bonferroni, reveló diferencias estadísticamente significativas (Sig. ajustada < 0.05) en la transparencia del Ensayo 1 (biomasa seca) al compararse con todos los demás ensayos (E2, E3, E4 y E5). Este resultado confirma estadísticamente que la metodología inicial de cáscara seca produce un material significativamente diferente, el cual, debido a su opacidad total, resulta inviable para el desarrollo del material transparente propuesto en la estandarización del protocolo. Asimismo, tanto el Ensayo 2 como el Ensayo 3 mostraron diferencias significativas con E4 y E5, sugiriendo que la inclusión o exclusión del endocarpio en estos casos aún no optimiza la transparencia. Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas entre el Ensayo 2 y el Ensayo 3 (Sig. ajustada = 1.000) ni entre los dos ensayos más transparentes, el Ensayo 4 y el Ensayo 5 (Sig. ajustada = 0.572), lo cual implica que las mejoras de transparencia logradas entre E4 y E5 no son estadísticamente distintas (Tabla 2).

Tabla 1. Comparación de los ensayos mediante la prueba de Kruskal-Wallis

Resumen de prueba Kruskal-Wallis de muestras independientes
N total	74
Estadístico de prueba	73,000^a
Grado de libertad	4
Sig. asintótica (prueba bilateral)	< 0,001

*p < 0,05 existen diferencias significativas en la transparencia entre los ensayos

Tabla 2. Comparación de los ensayos mediante la prueba de Kruskal-Wallis

Comparaciones por parejas de Ensayo
Sample 1-Sample 2	Estadístico de prueba	Desv. Error	Desv. Estadístico de prueba	Sig.	Sig. ajustada^a
E1-E2	-22,500	7,492	-3,003	,003	,027
E1-E3	-22,500	7,492	-3,003	,003	,027
E1-E4	-45,000	7,492	-6,007	,000	,000
E1-E5	-59,500	7,624	-7,804	,000	,000
E2-E3	,000	7,492	,000	1,000	1,000
E2-E4	-22,500	7,492	-3,003	,003	,027
E2-E5	-37,000	7,624	-4,853	,000	,000
E3-E4	-22,500	7,492	-3,003	,003	,027
E3-E5	-37,000	7,624	-4,853	,000	,000
E4-E5	-14,500	7,624	-1,902	,057	,572

El nivel de significación es de ,050

La pérdida total de peso (biodegradabilidad) después de 6 días de exposición a rayos UV se comparó entre los cinco ensayos independientes (E1, E2, E3, E4, E5). El análisis global arrojó un resultado estadísticamente significativo de H (4) = 13.189, con una significación asintótica de p < 0.004. Este resultado indica que existen diferencias significativas en la mediana de la pérdida de peso (biodegradabilidad) entre las condiciones de ensayo aplicadas al biopolímero, mostrando un efecto significativo en la biodegradabilidad del material expuesto a radiación UV (Tabla 3).

Tabla 3. Prueba de Kruskal-Wallis para la Pérdida Total de Peso del Biopolímero

Estadísticos de prueba^a,b
	PERDIDA TOTAL
H de Kruskal-Wallis	13,189
gl	3
Sig. asin.	0,004

*p < 0,05 existen diferencias significativas en la biodegradabilidad entre los ensayos

La serie de ensayos implementados evidenció una correlación directa entre el pretratamiento de la materia prima y las propiedades funcionales del biopolímero final.

La inviabilidad del ensayo 1 (cáscara seca), que solo produjo un residuo sólido, negro y desmoronable, se interpreta como una consecuencia de la degradación térmica o pirólisis sufrida por la biomasa durante el secado y la cocción (1313. Wohlt D, Kellner V, Kolesnik D, Bader-Mittermaier S, Schieber A. Thermal stabilization of banana peels for the preparation of soluble and insoluble dietary fiber. Future Foods [Internet]. 2025 Jun 1 [cited 2025 Nov 3];11. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100631 ). Este daño estructural es el principal factor que impide la gelatinización completa del almidón y limita la acción plastificante de la glicerina (1414. Ramos- Garcia M de L, Romero- Bastida C, Bautista - Baños S. Almidón modificado: Propiedades y usos como recubrimientos comestibles para la conservación de frutas y hortalizas frescas. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha [Internet]. 2018 Jun 30;19. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa? , 1515. Lu DR, Xiao CM, Xu SJ. Starch-based completely biodegradable polymer materials. Express Polym Lett [Internet]. 2009 [cited 2025 Nov 3];3(6):366-75. Available from: DOI: http://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.46 ), resultando en un material que carece de la integridad estructural necesaria para la formación de film. En cuanto al ensayo 2, la obtención de una pasta viscosa que no consolidó un film funcional, a pesar de haber superado la degradación extrema del ensayo 1, se atribuye a un desbalance en la formulación. Específicamente, la alta proporción de azúcares solubles (1616. Amado-González E, Villamizar Quiñonez C, Martínez-Reina M. The effect of biomass moisture on heat combustion from sugarcane baggase and waste corn cob. AVANCES Investigación en Ingeniería [Internet]. 2014 Jun 16 [cited 2025 Nov 3];11(1):27. Available from: DOI: http://doi.org/1794-4953 (2014)) y el exceso de humedad característicos de la cáscara madura pudieron haber actuado como agentes anti-plastificantes, impidiendo la consolidación de una red polimérica estable (1717. Niari SM, Bahri MH, Rashidi M. Effects of coating methods and storage periods on some quality characteristics of carrot during ambient storage. World Appl Sci J [Internet]. 2013 [cited 2025 Nov 3];21(7):1025-31. DOI: http://doi.org/10.5829/idosi.wasj.2013.21.7.2905 ).

Los resultados de los ensayos 3 y 4 representan un avance significativo al lograr la formación de películas manipulables. El éxito estructural alcanzado en el ensayo 3 sugiere que el protocolo de extracción con endocarpio fresco preservó la funcionalidad polimérica de la biomasa. La mejora en la uniformidad observada en el ensayo 4 se debe, probablemente, a que la exclusión del endocarpio y el ajuste de reactivos favorecieron una gelatinización más completa (1414. Ramos- Garcia M de L, Romero- Bastida C, Bautista - Baños S. Almidón modificado: Propiedades y usos como recubrimientos comestibles para la conservación de frutas y hortalizas frescas. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha [Internet]. 2018 Jun 30;19. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa? ), logrando un film continuo y bien formado. Sin embargo, la persistencia de tonalidades amarillentas o anaranjadas en ambos films (E3 y E4) indica que la biomasa de la cáscara, incluso fresca, retiene compuestos cromóforos y pigmentos (1818. Khacharat L, Mahakarnchanakul W, Sukatta U, Sae-Tan S, Rugthaworn P, Klinsukhon K, et al. Effect of banana peels and phenolic compounds on pigments and citrinin production by Monascus purpureus. Agriculture and Natural Resources [Internet]. 2022 Jan 1 [cited 2025 Nov 3];56(1):203-14. Available from: DOI: http://doi.org/10.34044/j.anres.2021.56.1.19 ) que actúan como una limitación inherente al potencial óptico de los biopolímeros basados en biomasa integral.

La evaluación de la transparencia y el análisis estadístico confirmaron estas observaciones. El resultado de la prueba de Kruskal-Wallis demostró diferencias significativas entre los ensayos, validando que el protocolo tiene un efecto determinante en las propiedades ópticas (1313. Wohlt D, Kellner V, Kolesnik D, Bader-Mittermaier S, Schieber A. Thermal stabilization of banana peels for the preparation of soluble and insoluble dietary fiber. Future Foods [Internet]. 2025 Jun 1 [cited 2025 Nov 3];11. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100631 ). El ensayo 5 (almidón purificado) demostró la superioridad óptica, ya que su clasificación como totalmente transparente (Likert = 4) valida que la remoción de pigmentos y lignina es la clave para maximizar la transmisión de luz. Curiosamente, la ausencia de diferencia estadística significativa en la transparencia entre el ensayo 4 y el ensayo 5 (p-ajustada = 0.572) sugiere que la optimización alcanzada en el ensayo 4 ofrece un equilibrio atractivo entre la simplicidad del proceso y propiedades ópticas muy cercanas a las del almidón purificado (1818. Khacharat L, Mahakarnchanakul W, Sukatta U, Sae-Tan S, Rugthaworn P, Klinsukhon K, et al. Effect of banana peels and phenolic compounds on pigments and citrinin production by Monascus purpureus. Agriculture and Natural Resources [Internet]. 2022 Jan 1 [cited 2025 Nov 3];56(1):203-14. Available from: DOI: http://doi.org/10.34044/j.anres.2021.56.1.19 ).

Finalmente, en cuanto a la biodegradabilidad, la diferencia significativa en la pérdida de peso por degradación foto-inducida (UV) se explica por una correlación inversa entre pureza y blindaje UV. Los films de mayor pureza de almidón (E5) son inherentemente más susceptibles a la degradación (1919. Singh B, Sharma N. Mechanistic implications of plastic degradation. Polym Degrad Stab [Internet]. 2008 Mar [cited 2025 Nov 2];93(3):561-84. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.11.008 ) que los ensayos iniciales con alto contenido de compuestos fenólicos y lignina, que actúan como agentes protectores naturales contra la radiación UV (2020. Afshar S V., Boldrin A, Astrup TF, Daugaard AE, Hartmann NB. Degradation of biodegradable plastics in waste management systems and the open environment: A critical review. J Clean Prod [Internet]. 2024 Jan 1 [cited 2025 Nov 2];434. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140000 ). Este resultado final confirma que el biopolímero optimizado (E5) posee un carácter altamente degradable, un atributo esencial para su aplicación como material de empaque sostenible.

Conclusiones

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La metodología inicial basada en cáscara seca (ensayo 1) resultó ineficaz, pues el proceso térmico indujo una severa degradación de los polisacáridos que impidió la integridad estructural necesaria para formar un film cohesivo. En contraste, la exclusión del endocarpio y el ajuste de reactivos (ensayo 4) representaron la optimización estructural clave, permitiendo la completa gelatinización del almidón y la obtención de un film continuo.
Se concluye que el ensayo 4 (cáscara fresca sin endocarpio) es el método estandarizado más eficiente. Aunque el almidón purificado (ensayo 5) logró la máxima clasificación óptica, el análisis estadístico post-hoc demostró que no existe una diferencia significativa en la transparencia entre E4 y E5 (Sig. ajustada = 0.572). Por lo tanto, el ensayo 4 ofrece el mejor equilibrio entre eficiencia operativa y simplicidad del proceso para obtener biopolímeros aptos para envases.
El análisis de degradación foto-inducida (UV) confirmó la viabilidad tecnológica del material. El biopolímero optimizado (E5) demostró ser altamente degradable (H (4) = 13.189; p < 0.004), lo que valida la utilidad del almidón de banano verde como materia prima para aplicaciones de empaque biodegradable.

Introduction

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Waste production, originating from human activity, is characterized by being a heterogeneous mass whose effective reintegration into natural cycles remains a key challenge, resulting in progressive environmental accumulation (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ). This accumulation represents a broad environmental concern, as both the rate of generation and the chemical complexity of waste hinder its natural decomposition (22. Rodríguez Sandoval P, Arévalo MI. Los materiales biodegradables, una alternativa a la contaminación de los polímeros sintéticos. Revista de la Escuela de Ingenierías y Tecnologías Unimonserrate [Internet]. 2021 Feb 18 [cited 2025 Nov 3];(1):29-37. Available from: DOI: http://doi.org/10.29151/reit.n1a3 ). Over time, this imposes a considerable burden on non‑renewable resources, demanding the development of appropriate study and management strategies to preserve environmental quality and public health (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ). When classifying waste by origin, the considerable production from the primary sector (agriculture and livestock) stands out (33. Vroman I, Tighzert L. Biodegradable polymers. Materials [Internet]. 2009 Mar 30 [cited 2025 Nov 3];2(2):307-44. Available from: DOI: http://doi.org/10.3390/ma2020307 ). Although these wastes are predominantly organic (approximately 60 %) and inherently biodegradable, their high concentration in localized areas can accelerate contamination processes and require longer times for complete decomposition (44. Hernández Silva ML, Guzmán Martínez B. Biopolymers used in the manufacture of food packaging. Revista Publicaciones e investigación [Internet]. 2009 Aug 19 [cited 2025 Oct 17];3(1900-6608):1900-6608. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8660003 ). Banana (Musa paradisiaca L.) cultivation plays a vital economic role in tropical and subtropical regions. The scale of its global production, particularly in contexts such as Ecuador, results in the generation of large volumes of residual biomass during fruit processing (55. Mata Anchundia D, Suatunce Cunuhay JP, Poveda Morán R. Análisis económico del banano orgánico y convencional en la provincia Los Ríos, Ecuador. Revista IDICT [Internet]. 2021 Jul 14 [cited 2025 Oct 18];23:419-30. Available from: https://www.redalyc.org/journal/6378/637869393005/html/ ). Despite the commercial value of bananas, the most abundant by‑product generated is the peel, constituting nearly 95 % of the unused material. This figure highlights the inefficiency in raw material utilization, which prioritizes almost exclusively human consumption, inevitably contributing to the growing amount of unmanaged agro‑industrial waste (66. Riera MA, Palma R. Obtención de bioplásticos a partir de desechos agrícolas. Una revisión de las potencialidades en Ecuador_. Journal Redalyc [Internet]. 2018 Nov 22 [cited 2025 Oct 17];13:69-78. Available from: https://www.redalyc.org/journal/933/93368279005/html/ ). Biologically, banana peel is a rich matrix of macromolecules. Its structural composition includes cellulose (25 %), hemicellulose (15 %), and lignin (60 %) (77. Montoya López J, Castaño Víctor DQ, Lucas Aguirre JC. Caracterización de harina y almidón de frutos de banano Gros Michel (Musa acuminata AAA). Acta Agron [Internet]. 2015 Mar 1 [cited 2025 Oct 18];64(1):11-21. Available from: DOI: http://doi.org/10.15446/acag.v64n1.38814 ). In addition, when green, it presents a high starch concentration, positioning it as an excellent yet underutilized source for biopolymer extraction, which can later be employed in the manufacture of biodegradable plastic materials (88. Lucas JC, Dumar Quintero V, Andrés C, Valencia C. Characterization of flour and starch from guineo plantain AAAea (Musa sapientum L.). Revista Agroindustria [Internet]. 2013 Nov 9 [cited 2025 Oct 18];2(62):83-96. Available from: http://www.scielo.org.co/pdf/acag/v62n2/v62n2a01.pdf ). Biopolymers synthesized from renewable natural resources offer a sustainable alternative, as their physicochemical and thermoplastic properties are comparable to those of petrochemical polymers, with the added benefit of being inherently biodegradable (22. Rodríguez Sandoval P, Arévalo MI. Los materiales biodegradables, una alternativa a la contaminación de los polímeros sintéticos. Revista de la Escuela de Ingenierías y Tecnologías Unimonserrate [Internet]. 2021 Feb 18 [cited 2025 Nov 3];(1):29-37. Available from: DOI: http://doi.org/10.29151/reit.n1a3 ). Specifically, the extraction of biopolymers (such as starch) from agro‑industrial waste is a key strategy aimed at revalorizing these by‑products for the manufacture of such materials. These materials essentially serve to replace conventional non‑degradable plastics in various applications, contributing to the mitigation of CO₂ emissions (99. Hisham F, Maziati Akmal MH, Ahmad F, Ahmad K, Samat N. Biopolymer chitosan: Potential sources, extraction methods, and emerging applications. Ain Shams Engineering Journal [Internet]. 2024 Aug 17 [cited 2025 Nov 2];15(2):2090-4479. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102424 ). Their application is particularly critical in the development of high‑consumption, short‑life materials such as single‑use packaging and utensils. Being biodegradable, these biopolymers ensure that such items do not persist after disposal, reintegrating into natural cycles without the environmental accumulation characteristic of petroleum‑derived plastics (11. Torres Rondon ML, López Ortiz DM. Biopolymers: development and innovations in sustainable materials science. Revista Ciencia Ambiente y Clima [Internet]. 2025 Jan [cited 2025 Oct 18];7(2). Available from: https://revistas.intec.edu.do/index.php/cienacli/article/view/3341/3934 ). Therefore, the objective is to standardize a protocol for biopolymer extraction from different varieties and maturity stages of banana peel (Musa paradisiaca L.) to evaluate its yield and potential application in the development of biodegradable materials, such as single‑use packaging and utensils, using residual biomass discarded in banana farms due to quality or maturity criteria.

Materials and Methods

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Experimental Design

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The biopolymer extraction process was carried out using banana peel from different varieties and maturity stages. This experimental variation was implemented to determine the biomass source with optimal properties for the intended application, since the macromolecular composition of starch and fibers may vary significantly among different types of material. The raw material for the assays was obtained directly from agro‑industrial discards in local banana farms (specifically, biomass unsuitable for commercialization or export due to advanced maturity or superficial defects). Extraction was performed by applying variations in formulation parameters, temperature, and agitation depending on the type of assay. In all cases, sodium metabisulfite (Na₂S₂O₅) was used as an antioxidant agent to prevent oxidation of natural compounds present in the biomass. Each assay was conducted independently and on different days to ensure controlled conditions and avoid interference between procedures.

Trial 1. Dried Peel

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Banana peels were washed with distilled water and treated with 2.04 g of sodium metabisulfite. After drying and grinding, a homogenized powder sample was obtained by quartering. The biomass was subjected to wet cooking with distilled water until boiling to facilitate the release of structural components, then oven‑dried for 24 h. The sample was subsequently ground again to obtain a fine powder. For biopolymer formulation, 50 g of dried biomass, 50 mL of pure glycerin, 50 mL of 100 % vinegar, and 50 mL of distilled water were used. The mixture was stirred and heated at 60 °C, then dried at the same temperature to remove moisture and form the biopolymeric film.

Trial 2. Fresh Peel (peel and endocarp)

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Mature banana peel with endocarp was washed with distilled water and immersed in a boiling sodium metabisulfite solution for 30 min to inhibit enzymatic activity. Partial drying was performed, and the sample was blended to obtain a homogeneous paste. From this paste, 25 mL were mixed with 3 mL of hydrochloric acid (HCl) 0.1 M, 3 mL of sodium hydroxide (NaOH) 0.1 M, and 2 mL of pure glycerol (100 %). The mixture was poured into a Petri dish and oven‑dried at 103 °C for 30 min, promoting moisture removal and film formation.

Trial 3. Fresh Peel - Endocarp Only

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Mature banana peel was washed, separated from the fruit, and scraped to obtain the endocarp. This was placed in distilled water with sodium metabisulfite and oven‑dried for 24 h. The remaining peel was blended and dried following the same procedure. Once dried, the material was ground and sieved to obtain a homogeneous sample. From this, 10 g of biomass powder, 60 mL of distilled water, 5 mL of pure glycerin, and 5 mL of 100 % vinegar were used. The mixture was stirred at 800 rpm and 100 °C on a magnetic stirrer, then oven‑dried at 45 °C to obtain the film (1010. Castillo R, Escobar E, Fernández D, Gutiérrez R, Morcillo J, Núñez N, et al. Bioplástico a base de la cáscara del plátano bioplastic made from banana peel resumen. Revista de Iniciación Científica [Internet]. 2015 Aug [cited 2025 Nov 2];1. Available from: https://revistas.utp.ac.pa/index.php/ric/article/view/346/339 ).

Trial 4. Fresh Peel - Without Endocarp

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The same pretreatment described above was applied, but using peel without endocarp. A total of 5 g of sample, 20 mL of distilled water, 2.5 mL of pure glycerin, and 2.5 mL of 100 % vinegar were used. The mixture was stirred at 800 rpm and 30 °C (corrected temperature) on a magnetic stirrer. Finally, it was poured into a conditioned Petri dish and oven‑dried at 45 °C under controlled conditions, yielding the biopolymer.

Trial 5. Green Banana (Starch)

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Green bananas were washed, peeled, and immersed in distilled water with sodium metabisulfite to prevent oxidation. The peels were blended, sieved, and washed three times, and the washing liquids were left to rest for two days to allow starch precipitation. The extracted starch was used as the base for the biopolymer, combining 2 g of starch, 2 mL of pure glycerin, 2 mL of 100 % vinegar, and 15 mL of distilled water. The mixture was subjected to constant stirring at 500 rpm and 200 °C on a magnetic stirrer, then oven‑dried at 45 °C, yielding a uniform biopolymeric film.

Evaluation of transparency and biodegradability of biopolymers

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The treatments were selected for the evaluation of transparency and biodegradability.

Transparency

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To evaluate the degree of transparency of the biopolymers, the samples were sectioned into films of 2.5 cm × 1 cm, obtaining five replicates for each assay. Each film was microscopically analyzed through three observations in different areas of the surface in order to determine the optical homogeneity of the material. Transparency was assessed using a Likert scale, where: 1 (completely opaque), 2 (slightly opaque), 3 (semi‑transparent), 4 (transparent), and 5 (completely transparent) (1111. Matas A. Diseño del formato de escalas tipo Likert: Un estado de la cuestión. Revista Electrónica de Investigación Educativa [Internet]. 2018 [cited 2025 Nov 2];20(1):38-47. Available from: DOI: http://doi.org/10.24320/redie.2018.20.1.1347 ).

Biodegradability

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To evaluate the photo‑induced degradation of the biopolymers, the samples were exposed to ultraviolet (UV) radiation at a wavelength of 365 nm for a period of six days. The initial and final weight of each sample was recorded to determine the mass variation associated with the degradation process (1212. San Andrés M, Chércoles R, De la Roja J, Gómez M. Factores responsables de la degradación química de los polímeros. Efectos provocados por la radiación lumínica sobre algunos materiales utilizados en conservación: primeros resultados. Factores responsables de la Restauración [Internet]. 2006 [cited 2025 Nov 2];283-307. Available from: https://www.cultura.gob.es/dam/jcr:d7cb6b8e-3c5f-41d4-8726-6894ea9ea575/factrespxireinasof.pdf ).

Statistical analysis

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Data analysis was performed using SPSS software, version 27. Comparison of the variables Transparency (Likert) and Weight Loss (Biodegradability) among the five independent assays was conducted using the Kruskal-Wallis test. Statistically significant differences (p < 0.05) were subsequently evaluated through pairwise comparisons with Bonferroni correction, in order to determine the optimal protocol in terms of optical properties and degradation.

Results and Discussion

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Five experimental assays were implemented with the objective of establishing a protocol for biopolymer extraction from different stages of banana peel (green and ripe). Regarding the results obtained in Assay 1, the treatment with dried banana peel resulted in the production of a solid black material that crumbled easily upon handling and did not exhibit the cohesion required to form a film. This material displayed a non‑homogeneous appearance and a cracked surface. These findings demonstrate that dried banana peel, under the tested conditions, is not a viable direct source for the manufacture of single‑use biodegradable materials that require structural integrity and film‑forming capacity (Figure 1).

Figure 1. Biopolymer extraction from dried banana peel.

In Trial 2, where mature banana peel with endocarp was employed, the process resulted in a non-homogeneous yellow paste with a viscous and sticky texture. This mixture spread without forming a uniform layer in the Petri dish and, after drying, the material did not consolidate into a film structure, remaining in a non-uniform form. This experimental condition revealed two critical limitations: first, the material did not develop the cohesion and structural integrity required to form a film; and second, the yellow coloration evidences the concentration of pigments inherent to the mature peel, which significantly reduces the transparency and optical quality of the biopolymer (Figure 2).

Figure 2. Extraction of the biopolymer using mature banana peel (peel and endocarp)

In Trial 3, which employed biomass obtained from fresh endocarp, distinct results were observed. After formulation and drying, a pale yellow-orange film was obtained. This material exhibited a smooth and relatively uniform surface, with visible film formation and considerable cohesion, although with some minor imperfections on its surface. The resulting material allowed handling as a film (Figure 3).

Figure 3. Biopolymer from banana endocarp

In Trial 4, where fresh peel without endocarp was employed, the production of an opaque yellow biopolymeric film was achieved, with a markedly smoother surface and superior uniformity compared to the previous trials. This film detached from the Petri dish as a continuous and well-formed sheet (Figure 4).

Figure 4. Extraction of the polymer using fresh banana endocarp only, without peel

The final trial, based on the extraction and use of precipitated starch from green banana, yielded the best results in film formation. A transparent biopolymeric film with a very pale yellow hue was obtained, exhibiting a very smooth surface with the highest optical uniformity and superior structural quality, resembling a packaging material (Figure 5).

Figure 5. Biopolymers from starch of green banana peel

The results obtained in the transparency evaluation revealed notable differences among the five trials, which are directly related to the nature of the raw material and the extraction protocol applied. Biopolymers produced from dry biomass (Trial 1) were classified as completely opaque (Likert = 1). Those obtained in Trials 2 and 3 exhibited a slightly opaque appearance (Likert = 2), attributed to their heterogeneity and the brownish or yellowish coloration observed. Since the objective of the protocol is to obtain materials suitable for single-use packaging, where approaching transparency is a key functional requirement for commercial acceptance and product visibility, the conditions that resulted in total or slight opacity (Trials 1, 2, and 3) were considered unfeasible for standardization. In contrast, the materials that achieved films close to transparency showed a progressive improvement in their optical properties: the film produced with fresh peel without endocarp (Trial 4) was evaluated as semitransparent (Likert = 3), while that obtained from green banana starch (Trial 5) exhibited the best transparency characteristics, being rated as fully transparent (Likert = 4).

A Kruskal-Wallis test was performed to demonstrate statistically significant differences in the transparency values of the biopolymers among the different trials (H = 73.000; df = 4; p < 0.001). These results highlight variations in the degree of transparency observed according to the type of trial conducted (Table 1). The pairwise comparison table (post hoc), with significance adjusted using the Bonferroni correction, revealed statistically significant differences (adjusted Sig. < 0.05) in the transparency of Trial 1 (dry biomass) when compared with all other trials (T2, T3, T4, and T5). This result statistically confirms that the initial methodology using dry peel produces a significantly different material, which, due to its total opacity, is unfeasible for the development of the transparent material proposed in the protocol standardization. Likewise, both Trial 2 and Trial 3 showed significant differences with T4 and T5, suggesting that the inclusion or exclusion of the endocarp in these cases still does not optimize transparency. However, no significant differences were found between Trial 2 and Trial 3 (adjusted Sig. = 1.000) nor between the two most transparent trials, Trial 4 and Trial 5 (adjusted Sig. = 0.572), which implies that the improvements in transparency achieved between T4 and T5 are not statistically distinct (Table 2).

Table 1. Comparison of the trials using the Kruskal-Wallis test

Summary of the Kruskal-Wallis test for independent samples
total N	74
Test statistic	73.000^a
Degrees of freedom	4
Asymptotic significance (two-tailed test)	< 0.001

*p < 0.05 indicates significant differences in transparency among the trials

Table 2. Comparison of the trials using the Kruskal-Wallis test

Pairwise comparisons of trials
Sample 1-Sample 2	Test statistic (H)	Desv. Error	Standardized Test Statistic	Sig.	Adjusted Sig^a
E1-E2	-22.500	7.492	-3.003	.003	.027
E1-E3	-22.500	7.492	-3.003	.003	.027
E1-E4	-45.000	7.492	-6.007	.000	.000
E1-E5	-59.500	7.624	-7.804	.000	.000
E2-E3	.000	7.492	.000	1.000	1.000
E2-E4	-22.500	7.492	-3.003	.003	.027
E2-E5	-37.000	7.624	-4.853	.000	.000
E3-E4	-22.500	7.492	-3.003	.003	.027
E3-E5	-37.000	7.624	-4.853	.000	.000
E4-E5	-14.500	7.624	-1.902	.057	.572

The significance level is 0.050

The total weight loss (biodegradability) after 6 days of exposure to UV radiation was compared among the five independent trials (T1, T2, T3, T4, T5). The overall analysis yielded a statistically significant result of H (4) = 13.189, with an asymptotic significance of p < 0.004. This outcome indicates that there are significant differences in the median weight loss (biodegradability) among the experimental conditions applied to the biopolymer, showing a significant effect on the biodegradability of the material exposed to UV radiation (Table 3).

Table 3. Kruskal-Wallis test for the total weight loss of the biopolymer

Test statistics ^a,b
	TOTAL LOSS
H de Kruskal-Wallis	13.189
gl	3
Asymptotic sig.	0.004

*p < 0.05 indicates significant differences in biodegradability among the trials

The series of trials implemented evidenced a direct correlation between the pretreatment of the raw material and the functional properties of the final biopolymer. The inviability of Trial 1 (dry peel), which only produced a solid, black, crumbly residue, is interpreted as a consequence of the thermal degradation or pyrolysis suffered by the biomass during drying and cooking (1313. Wohlt D, Kellner V, Kolesnik D, Bader-Mittermaier S, Schieber A. Thermal stabilization of banana peels for the preparation of soluble and insoluble dietary fiber. Future Foods [Internet]. 2025 Jun 1 [cited 2025 Nov 3];11. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100631 ). This structural damage is the main factor preventing complete starch gelatinization and limiting the plasticizing action of glycerol (1414. Ramos- Garcia M de L, Romero- Bastida C, Bautista - Baños S. Almidón modificado: Propiedades y usos como recubrimientos comestibles para la conservación de frutas y hortalizas frescas. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha [Internet]. 2018 Jun 30;19. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa? , 1515. Lu DR, Xiao CM, Xu SJ. Starch-based completely biodegradable polymer materials. Express Polym Lett [Internet]. 2009 [cited 2025 Nov 3];3(6):366-75. Available from: DOI: http://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.46 ), resulting in a material lacking the structural integrity required for film formation. In Trial 2, the production of a viscous paste that failed to consolidate into a functional film, despite overcoming the extreme degradation observed in Trial 1, is attributed to an imbalance in the formulation. Specifically, the high proportion of soluble sugars (1616. Amado-González E, Villamizar Quiñonez C, Martínez-Reina M. The effect of biomass moisture on heat combustion from sugarcane baggase and waste corn cob. AVANCES Investigación en Ingeniería [Internet]. 2014 Jun 16 [cited 2025 Nov 3];11(1):27. Available from: DOI: http://doi.org/1794-4953 (2014)) and the excess moisture characteristic of mature peel may have acted as anti-plasticizing agents, preventing the consolidation of a stable polymeric network (1717. Niari SM, Bahri MH, Rashidi M. Effects of coating methods and storage periods on some quality characteristics of carrot during ambient storage. World Appl Sci J [Internet]. 2013 [cited 2025 Nov 3];21(7):1025-31. DOI: http://doi.org/10.5829/idosi.wasj.2013.21.7.2905 ).

The results of Trials 3 and 4 represent a significant advance by achieving the formation of manipulable films. The structural success achieved in Trial 3 suggests that the extraction protocol with fresh endocarp preserved the polymeric functionality of the biomass. The improvement in uniformity observed in Trial 4 is probably due to the exclusion of the endocarp and the adjustment of reagents, which favored more complete gelatinization (1414. Ramos- Garcia M de L, Romero- Bastida C, Bautista - Baños S. Almidón modificado: Propiedades y usos como recubrimientos comestibles para la conservación de frutas y hortalizas frescas. Revista Iberoamericana de Tecnología Postcosecha [Internet]. 2018 Jun 30;19. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa? ), resulting in a continuous and well-formed film. However, the persistence of yellowish or orange hues in both films (T3 and T4) indicates that peel biomass, even when fresh, retains chromophoric compounds and pigments (1818. Khacharat L, Mahakarnchanakul W, Sukatta U, Sae-Tan S, Rugthaworn P, Klinsukhon K, et al. Effect of banana peels and phenolic compounds on pigments and citrinin production by Monascus purpureus. Agriculture and Natural Resources [Internet]. 2022 Jan 1 [cited 2025 Nov 3];56(1):203-14. Available from: DOI: http://doi.org/10.34044/j.anres.2021.56.1.19 ) that act as an inherent limitation to the optical potential of biopolymers based on integral biomass.

The transparency evaluation and statistical analysis confirmed these observations. The Kruskal-Wallis test demonstrated significant differences among the trials, validating that the protocol has a decisive effect on optical properties (1313. Wohlt D, Kellner V, Kolesnik D, Bader-Mittermaier S, Schieber A. Thermal stabilization of banana peels for the preparation of soluble and insoluble dietary fiber. Future Foods [Internet]. 2025 Jun 1 [cited 2025 Nov 3];11. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.fufo.2025.100631 ). Trial 5 (purified starch) demonstrated optical superiority, as its classification as fully transparent (Likert = 4) confirms that the removal of pigments and lignin is key to maximizing light transmission. Interestingly, the absence of a statistically significant difference in transparency between Trial 4 and Trial 5 (adjusted p = 0.572) suggests that the optimization achieved in Trial 4 offers an attractive balance between process simplicity and optical properties very close to those of purified starch (1818. Khacharat L, Mahakarnchanakul W, Sukatta U, Sae-Tan S, Rugthaworn P, Klinsukhon K, et al. Effect of banana peels and phenolic compounds on pigments and citrinin production by Monascus purpureus. Agriculture and Natural Resources [Internet]. 2022 Jan 1 [cited 2025 Nov 3];56(1):203-14. Available from: DOI: http://doi.org/10.34044/j.anres.2021.56.1.19 ).

Finally, regarding biodegradability, the significant difference in weight loss due to photo-induced (UV) degradation is explained by an inverse correlation between purity and UV shielding. The films with higher starch purity (T5) are inherently more susceptible to degradation (1919. Singh B, Sharma N. Mechanistic implications of plastic degradation. Polym Degrad Stab [Internet]. 2008 Mar [cited 2025 Nov 2];93(3):561-84. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.11.008 ) than the initial trials with high content of phenolic compounds and lignin, which act as natural protective agents against UV radiation (2020. Afshar S V., Boldrin A, Astrup TF, Daugaard AE, Hartmann NB. Degradation of biodegradable plastics in waste management systems and the open environment: A critical review. J Clean Prod [Internet]. 2024 Jan 1 [cited 2025 Nov 2];434. Available from: DOI: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140000 ). This final result confirms that the optimized biopolymer (T5) possesses a highly degradable character, an essential attribute for its application as a sustainable packaging material.

Conclusions

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The initial methodology based on dry peel (Trial 1) proved ineffective, as the thermal process induced severe polysaccharide degradation that prevented the structural integrity required to form a cohesive film. In contrast, the exclusion of the endocarp and the adjustment of reagents (Trial 4) represented the key structural optimization, allowing complete starch gelatinization and the production of a continuous film.
It is concluded that Trial 4 (fresh peel without endocarp) is the most efficient standardized method. Although purified starch (Trial 5) achieved the highest optical classification, the post hoc statistical analysis demonstrated that there is no significant difference in transparency between T4 and T5 (adjusted Sig. = 0.572). Therefore, Trial 4 offers the best balance between operational efficiency and process simplicity for obtaining biopolymers suitable for packaging.
The photo-induced (UV) degradation analysis confirmed the technological viability of the material. The optimized biopolymer (T5) proved to be highly degradable (H (4) = 13.189; p < 0.004), validating the usefulness of green banana starch as a raw material for biodegradable packaging applications.

Extracción de biopolímero del residuo de cáscara de banano (Cavendish valery L.) para síntesis de bioplásticos