image: El hielo gelatinoso es un material refrigerante reutilizable y compostable que no se derrite ni deja charcos como el hielo normal. view more
Credit: UC Davis
WASHINGTON, 18 de agosto de 2025 — Ya sea picado o en cubos, el hielo acaba derritiéndose y formando un charco, pero esto no ocurre con una alternativa llamada “hielo gelatinoso”. Los investigadores Jiahan Zou y Gang Sun desarrollaron un proceso de un solo paso para crear un material reutilizable y compostable a partir de gelatina, el mismo ingrediente que se utiliza en los postres. Como el hielo gelatinoso no gotea al descongelarse, resulta ideal para las cadenas de suministro de alimentos y el transporte de medicamentos. El equipo también está estudiando estructuras basadas en proteínas para recubrimientos aptos para uso alimentario y andamios para carne cultivada en laboratorio.
Zou presentará sus resultados en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS). El encuentro de otoño de 2025 de la ACS, que se realizará del 17 al 21 de agosto, incluirá unas 9000 presentaciones sobre diversos temas científicos.
El proyecto del hielo gelatinoso comenzó con una pregunta que Luxin Wang, científica de alimentos de la Universidad de California en Davis, planteó a Zou y Sun. Wang observó cómo se derretía el hielo en los exhibidores de mariscos de los supermercados y se preocupó por la posibilidad de que el agua derretida propagara patógenos y contaminara todo el exhibidor. Preguntó si los investigadores podían crear un material reutilizable que funcionara como el hielo normal, pero que no produjera un charco que pudiera estar contaminado.
La inspiración para el nuevo material surgió al congelar tofu. Sun, científico de materiales también de la UC de Davis que asistió a Zou en su investigación de posgrado, explica que “el tofu congelado retiene el agua en su interior, pero cuando se descongela, la libera. Así que tratamos de resolver ese problema con otro material: la gelatina”.
Las proteínas de la gelatina tienen dos propiedades que los investigadores buscaban: son seguras para el consumo y sus largas cadenas se unen entre sí, formando hidrogeles con poros diminutos que retienen el agua, a diferencia del tofu. Las primeras pruebas con los hidrogeles elaborados con este polímero natural (también llamado biopolímero) fueron un éxito. El agua permaneció dentro de los poros mientras pasaba por cambios de fase, de líquido a hielo y viceversa, sin dañar las estructuras ni salirse del hidrogel.
Con el paso de los años, Zou ha optimizado la fórmula y los métodos de producción de los hidrogeles a base de gelatina. Ahora, dispone de un proceso práctico de un solo paso para crear hielo gelatinoso compuesto en un 90 % de agua y que puede lavarse varias veces con agua o lejía diluida, congelarse y descongelarse. El material refrigerante se mueve y se comprime a temperatura ambiente. Pero cuando se enfría por debajo del punto de congelación del agua, 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius), pasa a un estado más firme y sólido.
“En comparación con el hielo normal de la misma forma y tamaño, el hielo gelatinoso tiene hasta un 80 % de la eficacia de enfriamiento, es decir, la cantidad de calor que el gel puede absorber mediante el cambio de fase”, explica Zou, quien hablará más sobre este tema cuando presente la última versión del hielo gelatinoso en el encuentro de otoño de 2025 de la ACS. “Y podemos reutilizar el material y mantener la absorción de calor durante varios ciclos de congelación y descongelación, lo que supone una ventaja con respecto al hielo normal”.
El equipo puede producir hielo gelatinoso en bloques de 1 libra (0,45 kilogramos), similares a las bolsas de gel frío que se venden actualmente y que tienen envoltorios de plástico voluminosos. Sin embargo, el nuevo material refrigerante tiene ventajas con respecto a las bolsas refrigerantes o el hielo seco: se puede personalizar con cualquier forma o diseño y es compostable. En una serie de experimentos, el gel compostado mejoró el crecimiento de las plantas de tomate al aplicarlo a la tierra de las macetas. Además, como el material refrigerante no contiene polímeros sintéticos, no debería generar microplásticos.
Zou y Sun sostienen que, aunque inicialmente se diseñó para la conservación de alimentos, el hielo gelatinoso tiene un gran potencial en el transporte de productos médicos, la biotecnología y en áreas con acceso limitado al agua para producir hielo.
Actualmente, existen licencias para la tecnología del hielo gelatinoso. Zou espera que esto signifique que el material refrigerante estará disponible para los consumidores como una alternativa al hielo sin agua de deshielo, segura para el contacto con alimentos y compostable. Sin embargo, reconoce que aún quedan algunos pasos por dar en el análisis de mercado, el diseño del producto y las pruebas de producción a gran escala antes de que pueda comercializarse.
Pero, a medida que el hielo gelatinoso a base de gelatina se abre camino en el mercado, Zou también se ha interesado por otros biopolímeros naturales. Ha ampliado su investigación a las proteínas vegetales que son subproductos agrícolas, como las proteínas de soja, para elaborar materiales más sostenibles. Su enfoque se está centrando en el desarrollo de proteínas de soja para revestimientos desmontables de encimeras y andamios celulares para carne cultivada. Presentará más detalles sobre este trabajo en el encuentro de otoño de 2025 de la ACS.
“En mi investigación, me di cuenta del enorme poder que tiene la madre naturaleza para diseñar biopolímeros y de las infinitas posibilidades que estos ofrecen”, dice Zou. “Creo que habrá productos increíbles derivados de los biopolímeros, ya que los propios materiales nos están enseñando cómo trabajar con ellos”.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura (National Institute of Food and Agriculture) del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, el Premio de Investigación de Posgrado Henry A. Jastro (Henry A. Jastro Graduate Research Award) de la Universidad de California en Davis, y el Premio a la Innovación en Sistemas Alimentarios (Food Systems Innovation Award) del Instituto de Innovación para la Alimentación y la Salud (Innovation Institute for Food and Health) de la Universidad de California en Davis.
El lunes 18 de agosto se publicará un vídeo Headline Science sobre este tema. Los reporteros pueden acceder a los vídeos durante el período de retención, y una vez que se levante el embargo, las mismas URL permitirán al público acceder al contenido. Visite el programa de la ACS Fall 2025 para obtener más información sobre estas presentaciónes, “Sustainable bio-derived polymeric materials improving food security, food safety, and circular bioeconomy,” “Dextrose-conjugated plant-protein 2D scaffolds for improved cultivated meat applications,” y otras presentaciones científicas.
###
La sociedad American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro fundada en 1876 y aprobada por el Congreso de los Estados Unidos. La ACS se ha comprometido a mejorar la vida de todas las personas mediante la transformación del poder de la química. Su misión es promover el conocimiento científico, empoderar a la comunidad global y defender la integridad científica, y su visión es un mundo construido basándose en la ciencia. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el acceso a información e investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, publicaciones revisadas por expertos, conferencias científicas, libros electrónicos y noticias semanales periódicas de Chemical & Engineering News. Las revistas de la ACS se encuentran entre las más citadas, las más fiables y las más leídas en la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza investigación química. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS se asocia con innovadores internacionales para acelerar los avances mediante la preservación, la conexión y el análisis de los conocimientos científicos del mundo. Las sedes principales de la ACS se encuentran en Washington, D.C., y Columbus, Ohio.
Los periodistas registrados pueden suscribirse al portal de noticias para periodistas de ACS en EurekAlert! para acceder a comunicados de prensa públicos y retenidos. Para consultas de los medios, comuníquese con newsroom@acs.org.
Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones, sino que publica y difunde estudios científicos revisados por expertos.
Síganos: Facebook | LinkedIn | Instagram
Title
Sustainable bio-derived polymeric materials improving food security, food safety, and circular bioeconomy
Abstract
Functional polymeric materials play a critical role in food systems, supporting processes such as post-harvest handling, processing, shipping, and retail. The development of bio-based sustainable functional materials has become a long-term goal in materials research, driven by growing concerns over global warming and plastic pollution. Agricultural byproducts, rich in biomacromolecules such as proteins and carbohydrates, represent a significant yet underutilized resource, particularly for high-value applications. Motivated by these challenges, this research focused on (1) improving the processability of natural biomacromolecules and (2) exploring their potential applications as functional materials to enhance sustainability, food security, and food safety while advancing the circular bioeconomy. Soy proteins were studied as a model biomacromolecule requiring improved processability, using physical (e.g., ultrasound and high-speed shearing) and chemical (e.g., pH adjustments and plasticizer incorporation) treatments. Synergistic effects from combined approaches demonstrated potential for broader biomacromolecule processing. Three proof-of-concept sustainable materials were developed, showcasing the potential of bio-based functional polymeric materials to benefit food and agricultural systems: 1) a type of novel reusable cooling media (“Jelly Ice Cubes”) designed from gelatin hydrogels, offering customizable cooling, elimination of meltwater, reusability, microbial resistance, and compostability; 2) a removable coating was developed to combat bacterial contamination and prevent biofilm formation on hydrophobic food-contact surfaces; and 3) the scaffolding materials for the future sustainable food developed via cellular agriculture. These innovations highlight the transformative role of bio-based functional materials in addressing critical challenges within food systems by promoting sustainability, reducing waste, and enhancing food security and safety.