REDUÇÃO DA SOLUBILIDADE DE FILMES DE GELATINA E AMIDO PELA RETICULAÇÃO POR MEIO DE LACTOSE OU GLUTARALDEÍDO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Restelatto, D. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Scopel, B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL) ; Baldasso, C. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Dettmer, A. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO) ; Santana, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL)

Resumo

Filmes poliméricos produzidos a partir de proteínas (como a gelatina) são uma alternativa aos filmes oriundos do petróleo devido a sua degradabilidade e baixo custo. No entanto, tendo em vista sua hidrofilicidade e propriedades mecânicas inferiores às dos polímeros de origem sintética, a utilização dos mesmos torna-se limitada. Neste trabalho, cinco formulações distintas de filmes poliméricos foram avaliadas a fim de comparar seu grau de solubilidade ao serem adicionados agentes reticulantes (lactose e glutaraldeído) em suas formulações. Obteve-se uma redução apreciável do grau de solubilidade dos filmes reticulados (30,3% - gelatina não reticulada; 17,4% - reticulada com lactose; 16,7% - reticulada com glutaraldeído), proporcionando um aumento da gama de aplicações dos mesmos.

Palavras chaves

Proteína; Reação de Maillard; Glicerol

Introdução

Polímeros de matérias-primas não renováveis, como o petróleo, têm contribuído para o aumento da quantidade dos resíduos gerados. Devido às crescentes preocupações ambientais, o estudo e desenvolvimento de materiais biodegradáveis, produzidos a partir de matérias-primas renováveis tem se tornado uma necessidade (KAEWPRACHUA et al, 2017; FRACKOWIAK et al, 2016). Os filmes biodegradáveis podem ser produzidos a partir de proteínas (gelatina), polissacarídeos (quitosana, celulose, amido) e misturas dos mesmos. Suas principais aplicações são como embalagem de alimentos, membranas e cápsulas para libertação controlada de compostos ativos (ETXABIDE et al, 2017; KAEWPRACHUA et al, 2017; AHMED et al, 2016 ). A gelatina é uma proteína fibrosa biodegradável obtida por hidrólise parcial de colágeno e, devido à sua capacidade de formação de filme e abundância, é amplamente utilizada na indústria alimentícia e farmacêutica (SILVA et al, 2012). Contudo, os materiais à base de gelatina apresentam algumas desvantagens, como sua natureza hidrofílica e propriedades mecânicas limitadas, que restringem sua aplicação. A melhoria das propriedades deste material pode ser obtida por meio de reticulação proteica, a qual proporciona a alteração das interações das cadeias de proteína devido ao seu aquecimento na presença de açúcares (reação de Maillard). O processo de reticulação também pode ser realizado com a utilização de reagentes químicos, como o glutaraldeído, que é utilizado devido à sua alta eficiência na estabilização de materiais a base de colágeno (ETXABIDE et al, 2017; BIGI et al, 2001). Dentro deste contexto, a redução da solubilidade de filmes de gelatina e amido foi testada neste trabalho por meio da reticulação da cadeia proteica com lactose ou glutaraldeído.

Material e métodos

Gelatina comercial incolor em pó sem sabor (Refeisucos), amido de milho comercial (Fritz & Frida), glicerol P.A. (Cinética), glutaraldeído 50% P.A. (Dinâmica) e lactose P.A. (Dinâmica). Foram testadas cinco formulações, 1: 4 g de gelatina comercial, 0,4 g de glicerol; 2: 2 g de amido, 2 g de gelatina comercial, 0,4 g de glicerol; 3: 2 g de amido, 2 g de gelatina comercial, 0,4 g de glicerol, 0,4 g de lactose; 4: 2 g de amido, 2 g de gelatina comercial, 0,4 g de glicerol, 0,4 g de lactose; 5: 2 g de amido, 2 g de gelatina comercial, 0,4 g de glicerol, 0,04 g de glutaraldeído. O amido foi dissolvido em 50 mL de água e aquecido a 85 °C por 15 min. A gelatina foi diluída em 50 mL de água, separadamente do amido. Para a preparação das soluções filmogênicas com lactose, o meio contendo gelatina e lactose foi aquecido a 85 °C por 30 min. Nos ensaios com adição de glutaraldeído, após a solubilização da gelatina, foi adicionado o glutaraldeído e mantida a agitação a 35 °C por 30 min. As soluções de gelatina e amido foram misturadas entre si e com o glicerol e vertidas em placas de Petri de 20 cm de diâmetro. Os filmes foram secos em estufa a 42 °C e ambiente saturado de vapor d’água. Foram produzidos dois filmes com lactose, um passou pelo processo de reticulação após secagem (em estufa a 105 °C por 2 h), e o outro não. Para o ensaio de solubilidade dos filmes, as amostras foram secas em dessecador até massa constante para determinação da sua massa seca inicial. Elas foram então imersas em 50 mL de água, agitadas por 18 h a 110 rpm e 25 °C em shaker e, novamente secas em dessecador para determinação de sua massa seca final. O percentual de massa perdida durante as 18 h de agitação em meio aquoso corresponde à solubilidade do filme.

Resultado e discussão

A Tabela 2 apresenta os resultados de solubilidade para as cinco formulações de filmes analisadas. Com base nos resultados apresentados percebe-se que os filmes produzidos apenas com a gelatina comercial e glicerol apresentaram maior solubilidade, visto que nenhum processo de estabilização das cadeias da proteína foi aplicado. A partir da adição de amido e lactose (sem reticulação) uma pequena diminuição da solubilidade foi percebida. A maior estabilidade dos filmes produzidos com amido em suas formulações pode estar ligada a ordenação das cadeias que o compõe, uma vez que este possui uma fase cristalina (TESTER et al, 2004). Finalmente, com a adição de lactose e posterior reticulação em estufa do filme, obteve-se uma diminuição do grau de solubilidade dos mesmos assim como a diminuição da sua hidrofilicidade. A reticulação dos filmes também foi obtida com a adição de glutaraldeído, vista a significativa diminuição da solubilidade se comparada à dos filmes apenas com gelatina e glicerol em sua composição. Etxabide et al (2017) utilizaram em seus trabalhos gelatina comercial de bacalhau e obtiveram um valor mínimo de solubilidade de 26% quando utilizaram 20% em massa de lactose. Bigi et al (2001) perceberam, utilizando gelatina suína, menores capacidades de inchamento, ou seja, de absorção de água nos filmes com adição de 1% em peso de glutaraldeído.

Conclusões

A reticulação dos filmes de gelatina com glutaraldeído ou lactose em sua composição mostrou-se eficiente devido à diminuição do grau de solubilidade dos referidos filmes ao serem comparados às demais formulações analisadas. A diminuição significativa do teor de solubilidade (17,4% nos filmes reticulados com lactose e 16,7% naqueles com adição de glutaraldeído) proporciona um aumento da gama de aplicações para tais filmes, uma vez que sua hidrofilicidade diminui e consequentemente as propriedades mecânicas tornam-se apropriadas para comercialização deste material biodegradável.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul, à Universidade de Caxias do Sul, à CAPES e ao CNPq pelo auxílio ao projeto.

Referências

AHMED, S.; IKRAM, S. Chitosan and gelatin based biodegradable packagingfilms with UV-light protection. Journal of Photochemistry & Photobiology, B: Biology, v. 163, p. 115-124, 2016.

BIGI, A.; COJAZZI, G.; PANZAVOLTA, S.; RUBINI K.; ROVERI, N. Mechanical and thermal properties of gelatin"lms at di!erent degrees of glutaraldehyde crosslinking. Biomaterials, v. 22, p. 763-768, 2001.

ETXABIDE, A.; URDANPILLETA, M.; GÓMEZ-ARRIARAN I.; DE LA CABA, K.; GUERRERO, P. Effect of pH and lactose on cross-linking extension and structure of fish gelatin films. Reactive and Functional Polymers, v. 117, p. 140-146, 2017.

FRACKOWIAK, S.; LUDWICZAK, J.; LELUK, K.; KOZLOWSKI, M. New class of shear oriented, biodegradable packaging material. Composites Part B, v. 92, p. 1-8, 2016.

KAEWPRACHU, P.; OSAKO K.; TONGDEESOONTORN, W.; RAWDKUEN, S. The effects of microbial transglutaminase on the properties of fish myofibrillar protein film. Food Packaging and Shelf Life, v. 12, p. 91-99, 2017.

TESTER, R. F.; KARKALAS, J.; QI, X. Starch composition, fine structure and architecture. Journal of Cereal Science, v. 39, n. 2, p. 151-165, 2004.