Extraction of biopolymer from Cape gooseberry (Physalis peruviana L.) calyx residue for bioplastic synthesis

Main Article Content

Yessenia Beatriz Sarango Ortega
Viviana Sánchez-Vásquez
José Humberto Vera Rodríguez

Abstract

Unlike synthetic polymers, natural polymers (biopolymers) are obtained through processes with a low environmental footprint and, due to their inherent biodegradability, represent an ideal alternative for the production of single-use items such as plates, cups, and straws. The calyx of the Cape gooseberry (Physalis peruviana L.), an agricultural residue, is/ exceptionally rich in structural polysaccharides (cellulose, pectin, and starch), /making it a renewable and low-cost raw material for bioplastification. This study focuses on the development and methodological optimization of an efficient protocol for the extraction and purification of a biopolymer from this residue. The plant material was collected through sampling of natural populations in two Andean ecosystems, from which four distinct extraction experiments were implemented: the “ice-water” method, Soxhlet extraction, cellulose extraction, and a combined cellulose-starch method. The results allowed the establishment of a reliable protocol for obtaining a biopolymer from Physalis peruviana L., confirming it as a sustainable source with potential to replace petrochemical materials and to reduce both agro-industrial waste and plastic pollution.

Article Details

How to Cite
Sarango Ortega, Y. B., Sánchez-Vásquez, V., & Vera Rodríguez, J. H. (2026). Extraction of biopolymer from Cape gooseberry (Physalis peruviana L.) calyx residue for bioplastic synthesis. Cultivos Tropicales, 47(2), https://cu-id.com/2050/v47n2e03. Retrieved from https://ediciones.inca.edu.cu/index.php/ediciones/article/view/1921
Section
Original Article

References

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]. 18 de febrero de 2021 [citado 2 de noviembre de 2025];(1):29-37. DOI: http://doi.org/10.29151/reit.n1a3

Wu J, Wang J, Zeng Y, Sun X, Yuan Q, Liu L, et al. Biodegradation: the best solution to the world problem of discarded polymers. Bioresour Bioprocess [Internet]. 1 de diciembre de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];11(1). DOI: http://doi.org/10.1186/s40643-024-00793-1

Dallaev R, Papež N, Allaham MM, Holcman V. Biodegradable polymers: properties, applications, and environmental impact. Polymers (Basel) [Internet]. 1 de julio de 2025 [citado 2 de noviembre de 2025];17(14). DOI: http://doi.org/10.3390/polym17141981

Renneboog R. Química de polímeros [Internet]. 2024. p. 1-10. Available from: https://www.ebsco.com/research-starters/engineering/polymer-chemistry#full-article

Kaur R, Pathak L, Vyas P. Biobased polymers of plant and microbial origin and their applications - a review. Biotechnology for Sustainable Materials [Internet]. 11 de octubre de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];1(1). DOI: http://doi.org/10.1186/s44316-024-00014-x

Vroman I, Tighzert L. Biodegradable polymers. Materials [Internet]. 25 de febrero de 2009 [citado 2 de noviembre de 2025];2(1996-1944):307-44. DOI: http://doi.org/10.3390/ma2020307

Hernández Silva ML, Guzmán Martínez B. Biopolymers used in the manufacture of food packaging. Revista Publicaciones e investigación [Internet]. 19 de agosto de 2009 [citado 17 de octubre de 2025];3(1900-6608):1900-6608. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=8660003

Shah S, Kumar A. Production and characterization of polyhydroxyalkanoates from industrial waste using soil bacterial isolates. Brazilian Journal Microbiology [Internet]. 15 de febrero de 2021 [citado 2 de noviembre de 2025];52:715-26. DOI: http://doi.org/10.1007/s42770-021-00452-z/Published

Mendoza Reyes O. Fabricación y caracterización física de biopolímeros a base de algas [Internet]. Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas; 2024 [citado 17 de octubre de 2025]. Available from: https://repositorio.unicach.mx/bitstream/handle/20.500.12753/5257/Oswaldo%20Reyes.pdf?sequence=1

Altamirano Caicedo MA. Estudio de la cadena productiva de uvilla (Physalis peruviana L.) en la Sierra Norte del Ecuador [Internet]. Universidad de San Francisco de Quito; 2010 [citado 17 de octubre de 2025]. Available from: https://repositorio.usfq.edu.ec/bitstream/23000/950/1/95220.pdf

Escalante M, Santos I, Rojas LB, Lárez Velásquez C. Aprovechamiento de desechos orgánicos: 1. Extracción y caracterización del aceite de semillas de naranja colectadas en expendios ambulantes de jugos. Journal Redalyc [Internet]. 3 de diciembre de 2012 [citado 17 de octubre de 2025];7(3):181-6. Available from: https://www.redalyc.org/pdf/933/93325703004.pdf

Tituaña Pulluquitin IG, Córdova Guambo IV, Tobar Jácome MC, Lascano Sumbana AV. Estudio del proceso de obtención de extractos de plantas medicinales. Revista Caribeña de Ciencias Sociales [Internet]. Mayo de 2018;1-28. Available from: https://www.eumed.net/rev/caribe/2018/05/extractos-plantas-medicinales.html

Durán García ME, Ruiz Navas RA. Diseño de equipos de contacto sólido-líquido a elevadas presiones en el procesamiento de la biomasa. Revista Ciencia y Tecnología [Internet]. 2015 [citado 2 de noviembre de 2025];15(1850-0870):25-40. Available from: https://www.researchgate.net/publication/311881251_Diseno_de_equipos_de_contacto_solido-liquido_a_elevadas_presiones_en_el_procesamiento_de_la_biomasa

Canché-Escamilla G, De Los Santos-Hernández JM, Andrade-Canto S, Gómez-Cruz R. Obtención de celulosa a partir de los desechos agrícolas del banano. Revista Información Tecnológica [Internet]. 2005 [citado 2 de noviembre de 2025];16(1):83-8. DOI: http://doi.org/10.4067/s0718-07642005000100012

Castillo R, Escobar E, Fernández D, Gutiérrez R, Morcillo J, Núñez N, et al. Bioplástico a base de la cáscara del plátano. Revista de Iniciación Científica [Internet]. Agosto de 2015 [citado 2 de noviembre de 2025];1. Available from: https://revistas.utp.ac.pa/index.php/ric/article/view/346/339

Sánchez Vásquez VL, Chenche López OM. Obtención y caracterización de quitosano a partir de residuos de cangrejo rojo (Procambarus clarkii). Reincisol [Internet]. 10 de octubre de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];3(6):3166-79. DOI: http://doi.org/10.59282/reincisol.v3(6)3166-3179

Matas A. Diseño del formato de escalas tipo Likert: Un estado de la cuestión. Revista Electrónica de Investigación Educativa [Internet]. 2018 [citado 2 de noviembre de 2025];20(1):38-47. DOI: http://doi.org/10.24320/redie.2018.20.1.1347

San Andrés M, Chércoles R, De la Roja J, Gómez M. Factores responsables de la degradación química de los polímeros. In: Efectos provocados por la radiación lumínica sobre algunos materiales utilizados en conservación: primeros resultados. Factores responsables de la: Restauración [Internet]. 2006 [citado 2 de noviembre de 2025];283-307. Available from: https://www.cultura.gob.es/dam/jcr:d7cb6b8e-3c5f-41d4-8726-6894ea9ea575/factrespxireinasof.pdf

Coreño-Alonso J, Méndez-Bautista MT. Relationship between structure and properties of polymers. Educación Química [Internet]. 2010 [citado 2 de noviembre de 2025];21(4):291-9. DOI: http://doi.org/10.1016/s0187-893x(18)30098-3

McKeen LW. Introduction to Plastics and Polymers. In: Fatigue and Tribological properties of plastics and elastomers [Internet]. Elsevier; 2010 [citado 2 de noviembre de 2025]. p. 39-50. DOI: http://doi.org/10.1016/b978-0-08-096450-8.00003-x

Alvarado-Rojas M, Castro-Brenes J. Celulosa bacteriana: el biopolímero de la naturaleza. Revista Redalyc [Internet]. 21 de marzo de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];37(2215-3241):162-71. Available from: https://www.scielo.sa.cr/pdf/tem/v37n4/699878907014.pdf

Morán MT, Piñero DC. Redefiniendo la celulosa. La rama verde de los nuevos materiales. Revista Centro de estudios en Diseño y Comunicación [Internet]. Marzo de 2025 [citado 2 de noviembre de 2025];(1668-0227):69-84. Available from: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=10145048

Pérez-Rodríguez ÁT, Batista-Zaldívar MA, Velásquez-Infante JC, García-Arias JM. Acetato de celulosa del bagazo de la caña de azúcar: plastificación y evaluación de propiedades. Ciencias Holguín [Internet]. marzo de 2014 [citado 2 de noviembre de 2025];XX(1027-2127):1-10. Available from: https://www.redalyc.org/pdf/1815/181529931001.pdf

Rodríguez-Alba E, Bernal Dubón AE, Gaitán López HE, Godoy CAK, Salguero Mérida JB, Toledo Hernández EM, et al. La Ciencia de los polímeros biodegradables [Internet]. 2013 mar [citado 2 de noviembre de 2025]. Available from: https://www.ugto.mx/investigacionyposgrado/veranos/images/2021/docs/Monografia_Dr_Martinez_Richa_et_al_La_ciencia_de_los_polimeros.pdf

Pérez-Rodríguez AT, Batista-Zaldívar MA, Velásquez-Infante JC, García-Arias JM, et al. Acetato de celulosa del bagazo de la caña de azúcar: plastificación y evaluación de propiedades. Ciencias Holguín. Ciencias Holguín [Internet]. 2014;XX(1):1-10. Available from: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=181529931001

Flores-Córdova MA, Uribe-Cruz G, Salas-Salazar N, Sáenz-Mendoza A, Calderón-Loera R. Efecto de la temperatura de secado en las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y de permeabilidad al vapor de agua de películas de almidón de maíz. Revista Iberoamericana de Polímeros [Internet]. enero de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];25:1-14. Available from: https://reviberpol.org/wp-content/uploads/2024/06/2024-25-1-1-14.pdf

Avérous L, Pollet E. Environmental silicate nano-biocomposites. Green energy and technology [Internet]. 2012 [citado 2 de noviembre de 2025];50. DOI: http://doi.org/10.1007/978-1-4471-4108-2

Rhim JW, Park HM, Ha CS. Bio-nanocomposites for food packaging applications [Internet]. Vol. 38, Progress in Polymer Science. Elsevier Ltd; 2013 [citado 2 de noviembre de 2025]. p. 1629-52. DOI: http://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.05.008

Tajeddin B. Cellulose-Based polymers for packaging applications. lignocellulosic polymer composites [Internet]. 2015 [citado 2 de noviembre de 2025]; 1:477-98. Available from: https://www.researchgate.net/publication/278318257_Cellulose-Based_Polymers_for_Packaging_Applications

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]. 1 de enero de 2024 [citado 2 de noviembre de 2025];434. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140000

Singh B, Sharma N. Mechanistic implications of plastic degradation. Polym Degrad Stab [Internet]. marzo de 2008 [citado 2 de noviembre de 2025];93(3):561-84. DOI: http://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.11.008

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)