PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA DE FILMES COMESTÍVEIS BIONANOCOMPÓSITOS BASEADOS EM PECTINA E POLPA DE CACAU

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Sousa Melo, P.T. (FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA-UNESP) ; Aouada, F.A. (FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA-UNESP) ; Moura, M.R. (FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA-UNESP)

Resumo

Com o intuito de diminuir o descarte de embalagens não degradáveis, o interesse no desenvolvimento de materiais à base de biopolímeros tem aumentado. Entretanto, devido suas baixas propriedades de barreira, estudos sugerem a incorporação de nanoestruturas às matrizes poliméricas para melhoria destas propriedades. O objetivo do trabalho foi produzir filmes comestíveis de pectina, polpa de cacau e nanopartículas de quitosana. As nanopartículas foram sintetizadas pelo método de gelatinização ionotrópica e os filmes produzidos por “casting”. As nanoestruturas apresentaram tamanho médio de 100nm e potencial zeta de aproximadamente + 30mV. Foram feitas análises de permeabilidade ao vapor de água para filmes com diferentes concentrações de pectina.

Palavras chaves

filmes comestíveis; quitosana; nanopartículas

Introdução

Os plásticos destinados a envolver alimentos são responsáveis pela produção anual de milhões de toneladas de resíduos (ESPITIA et al., 2014). Devido aos grandes problemas ambientais relacionados ao uso de embalagens plásticas sintéticas, o interesse em se pesquisar os polímeros naturais vem aumentando. Estas pesquisas têm se concentrado principalmente na obtenção de filmes comestíveis. Além das propriedades de barreira, estes filmes podem conter agentes antimicrobianos e antioxidantes que ajudam na conservação do produto, bem como substâncias que agregam valor nutricional ao alimento que está sendo recoberto (BAHRAM et al., 2014; BOURTOON, 2008). No entanto, o uso de filmes biopoliméricos ainda é um pouco limitado devido às suas baixas propriedades de barreira, dentre outros fatores (SANCHÉZ, et al., 2014). Uma das formas reportadas na literatura para melhorar as propriedades dos filmes consiste na incorporação de nanopartículas (NPs) de quitosana (QS) às matrizes poliméricas (PEREDA et al., 2012). Trabalhos recentes demonstram que a adição de NPs de QS à matriz de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) diminuiu a permeabilidade dos filmes quando comparados com aqueles obtidos somente com o polímero. Esse resultado ainda foi verificado quando tais NPs foram adicionadas a matrizes de HPMC com polpa de frutas que, além de contribuir para a formação da solução filmogênica, incrementa propriedades nutritivas e organolépticas aos filmes. (MARTELI et al., 2014). Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo produzir filmes comestíveis de pectina e polpa de cacau e adicionar NPs de QS para analisar a permeabilidade ao vapor de água dos filmes em diferentes concentrações do polímero e verificar se houve influência nos valores de WVP dos filmes após a adição de NPs.

Material e métodos

As NPs de QS foram sintetizadas através do método de gelatinização ionotrópica desenvolvido primeiramente por Calvo et al. (1997). Uma solução aquosa de tripolifosfato de sódio-TPP (0,6 mg/mL) foi adicionada em uma solução de quitosana (2,14 mg/mL) em meio ácido a uma taxa de adição de 1mL/min sob agitação constante. Para o preparo dos filmes, empregou-se o método de “casting”, com a formação de uma solução filmogênica composta por água, polpa de cacau (filmes sem nanoestruturas) e filmes contendo água, polpa de cacau, pectina e NPs de QS (filmes nanoestruturados). Foram preparados filmes com diferentes concentrações de pectina (2, 3 e 5% (m/v)). As soluções filmogênicas foram depositadas em um suporte retangulares e secas à temperatura ambiente durante 48h para posteriores análises. Foram feitos testes de permeabilidade ao vapor de água (WVP) para os filmes com as três concentrações de pectina. A permeabilidade ao vapor de água indica o quão permeável o filme é a moléculas de água. Os valores de WVP foram determinados a partir do método modificado ASTM E96-80 (1980), descrito na literatura por McHugh et al. 1993, utilizado para determinar a umidade relativa (RH) do filme. A espessura dos filmes para a realização dos cálculos de WVP foi determinada através de um micrômetro digital em 3 posições diferentes do filme. Todas as análises de permeabilidade foram realizadas em triplicata. As NPs de QS foram caracterizadas quanto ao tamanho médio de partícula hidrodinâmico e potencial zeta. Foi utilizada a técnica de Espalhamento de Luz Dinâmica (DLS) para determinação dos valores através de 3 amostras das suspensões diluídas.

Resultado e discussão

Os filmes formados apresentaram aspecto homogêneo e contínuo, ligeira transparência e maleabilidade satisfatória. Também apresentaram características sensoriais desejáveis, como cor e odor característicos da polpa utilizada. A adição da solução de NPs de QS não alterou as propriedades citadas acima e a aparência dos filmes nanoestruturados foi muito próxima daqueles sem as nanopartículas. A solução de NPs apresentou-se opalescente após a síntese, o que é um indício da formação das mesmas. As NPs apresentaram tamanho médio em torno de 100nm e potencial zeta de aproximadamente + 30 mV. Este valor é favorável para formação de suspensões de partículas estáveis, uma vez que são superiores, em módulo, a + 20 mV (CALVO et al., 1997; MOURA et al., 2009). A tabela 1 apresenta os valores de WVP e espessura média dos filmes. Com a adição das NPs houve uma diminuição da WVP dos filmes com 3 e 5% de pectina quando comparados àqueles contento apenas pectina e polpa de cacau. Isto se deve ao fato de que as nanoestruturas preenchem os poros das matrizes. De acordo com Chang et al. (2010), a adição de NPs de QS dificulta a passagem de moléculas de água pela matriz do filme por preencher os espaços das cadeias poliméricas. O menor valor de WVP encontrado foi para o filme somente com pectina a 2% e polpa de cacau. Com adição das NPs de QS neste filme o valor de WVP aumentou. Moura et al. (2009) constataram diminuição nos valores de WVP de filmes de HPMC nanoestrutrados devido às ligações de hidrogênio entre as NPs e o polímero. Dados semelhantes foram encontrados por Lorevice et al. (2014) em um estudo das propriedades de filmes de HPMC e polpa de mamão.

Espessura e permeabilidade ao vapor de água (WVP) de filmes com diferentes concentrações de pectina.

Conclusões

Os filmes apresentaram propriedades satisfatórias, além de ligeiro aroma e coloração característica de cacau, o que contribui para o uso destes filmes como embalagem comestível. A adição de NPs de QS não alterou significamente a aparência dos filmes e causou uma diminuição na permeabilidade ao vapor de água. Diante do exposto, a utilização da pectina e polpa de cacau mostra-se uma boa alternativa para o futuro uso como embalagens. Além disso, a nanotecnologia pode contribuir para melhorar as propriedades dos filmes, visto que os mesmos apresentaram decréscimo nos valores de WVP.

Agradecimentos

CNPq, UNESP - Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira.

Referências

ASTM - Standard test method for water vapor transmission of materials (1980). E96-80. In: Annual Book of American Standard Testing Methods. Philadelphia, USA, PA: ASTM.
BAHRAM, S. et al. Whey protein concentrate edible film activated with cinnamon essential oil. Journal of Food Processing and Preservation, v. 38, p. 1251–1258, jun. 2014.
BOURTOOM, T. Review article edible films and coatings: characteristics and properties. International Food Research Journal, v. 15, p. 237-248, 2008.
CALVO, P. et al. Novel hydrophilic chitosan-polyethylene oxide nanoparticles as protein carrier. Journal of Applied Polymer Science, v. 63, p. 125-132, 1997.
CHANG, P. R. et al. Fabrication and characterisation of chitosan nanoparticles/plasticised –starch composites. Food Chemistry, v. 120, p. 736-740, 2010.
ESPITIA, et al. Edible films from pectin: Physical-mechanical and antimicrobial properties - A review. Food Hydrocolloids, v.35, p. 287-296, 2014.
LOREVICE, M. V., et al. Development of Novel Guava Puree Films Containing Chitosan Nanoparticles. Journal of Nanoscience and NanoTechnology, v.12, p. 2711 - 2718, 2012.
LOREVICE, M. V., et al. Nanocompósito de polpa de mamão e nanopartículas de quitosana para aplicação em embalagens. Quim. Nova, v. 37, n. 6, p. 931-936, 2014.
MARTELLI M. R. et al. Effect of chitosan nanoparticles and pectin content on mechanical properties and water vapor permeability of banana puree films. Journal of Food Science, v.78, N98 – N103, 2013.
MCHUGH, T.H.; AVENA-BUSTILLOS, R.; KROCHTA, J.M. Hydrophilic edible films: modifield procedure for water vapor permeability and explanation of thickness effects. Journal of Food Science, 1993. v. 58, p. 899, 1993.
MOURA, M. R., et al. Improved barrier and mechanical properties of novel hydroxypropyl methylcellulose edible films with chitosan/tripolyphosphate nanoparticles. Journal of Food Engineering, v. 92, p. 448-453, 2009.
OTONI, C. G. et al. Aintimicrobial and physical-mechanical properties of pectin/papaya puree/cinnamaldehyde nanoemulsion edible composite films. Food Hydrocolloids, v. 41, p.188-194, 2014.


PEREDA, M.; AMICA, G.; MARCOVICH, N. E. Development and characterization of edible chitosan/olive oil emulsion films. Carbohydrate Polymers, v. 87, p. 1318-1325, 2012.
RAZAVI, S. M. A.; AMINI A. M.; ZAHEDI Y. Characterisation of a new biodegradable edible film based on sage seed gum: influence of plasticiser type and concentration. Food Hydrocolloids, v. 43, p. 290-298, 2015.
SANCHÉZ, et al., Recyclability assessment of nano-reinforced plastic packaging. Waste Management, v.34, p. 2647-2655, 2014.