Avaliação da energia superficial de filmes de poli (óxido de etileno) contendo extratos de Acca sellowiana e nanopartículas de prata

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Físico-Química

Autores

Castilho, M.S.M. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Veeck, A.P.L. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Longo, M. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; da Rosa, C.G. (INSTITUTO FEDERAL CATARINENSE) ; Dalla Costa, M. (EPAGRI) ; Nunes, M.R. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA)

Resumo

O poli (óxido de etileno) apresenta alta solubilidade em água e pode ser usado no preparo de filmes visando a produção de embalagens ativas biodegradáveis. Neste trabalho foram desenvolvidos filmes de poli(óxido de etileno) contendo nanopartículas de prata (AgNPs) biosintetizadas usando extrato das folhas de Acca selowiana. As propriedades físico-químicas dos filmes obtidos, através de estudos de energia superficial e ângulo de contato foram avaliadas. Os resultados obtidos mostraram que para os líquidos polares, água e formamida, a adição do extrato de Acca sellowiana apresentam tendência em aumentar o ângulo de contato, devido a diminuição da polaridade dos filmes pela presença dos compostos presentes no extrato que possuem estrutura predominantemente apolar.

Palavras chaves

poli(óxido de etileno); filmes; energia superficial

Introdução

Materiais poliméricos convencionais implicam em sérias preocupações ambientais. Polímeros biodegradáveis como poli (óxido de etileno) (PEO) representam uma alternativa frente aos materiais plásticos convencionais, podendo ser aplicado na indústria de alimentos (ATARÉS; CHIRALT, p. 58, 2016). Polímeros como PEO, podem ser utilizados como filmes para revestimentos de alimentos, porém a sua alta solubilidade em água, limita suas propriedades de aplicação em embalagens de alimentos. Uma alternativa na melhoria dessas propriedades é a produção de filmes nanocompósitos de PEO. Nanocompósitos poliméricos são materiais formados por uma matriz polimérica reforçada com uma pequena quantidade, em geral abaixo de 5 % em massa, de uma carga nanométrica. Além disso, a incorporação de ingredientes biologicamente ativos, como extratos de plantas, conferem propriedades funcionais desejadas para os materiais de embalagem. Vários estudos vêm mostrando as propriedades da Acca sellowiana. De acordo com Beyhan et al (2010), o extrato das folhas foram descobertas como um ótimo antioxidante pode ser utilizado para minimizar ou prevenir a oxidação lipídica, retardar a formação de produtos de oxidação tóxica. A incorporação de extrato de goiaba serrana em matrizes poliméricas pode representar uma alternativa no uso de embalagens, que são potencializadas pela ação dos compostos bioativos, como os antioxidantes da planta. Estes compostos antioxidantes também podem atuar como agentes redutores de metais de transição, sendo utilizados na síntese de nanopartículas metálicas. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver filmes de PEO, incorporando em sua estrutura nanopartículas de prata biosintetizadas usando o extrato aquoso de Acca sellowiana.

Material e métodos

Preparação das nanopartículas de prata e dos filmes - Na síntese das nanopartículas, 1mL de AgNO3 0,5M foi adicionado a 25 mL de extrato preparado por decocção usando 50mL de água para 5g de folha. A mistura foi mantida no escuro por três dias para a redução da prata e formação das nanopartículas. Na preparação dos filmes, 6g de polioxido de etileno (PEO) peso molecular 600.000g/mol, foram misturados a 14 mL de extratos de Acca sellowiana com e sem prata. A mistura foi disposta em placas de petri e secadas em estufa a 35°C por 3 dias. As amostras sem prata foram denomindas PE. As amostras contendo nanopartículas de prata foram obtidas por decocção foram denominadas PEAg. Também foi preparada uma amostra em branco (PEO Controle). Determinação do ângulo de contato e da energia livre superficial - O ângulo de contato dos filmes foi obtido a 25°C utilizando o equipamento OCA 15EC (Filderstadt, Alemanha), com sistema processador de imagem de alta resolução Data Physics Instruments. A temperatura dos ensaios foi 20°C, usando os líquidos água deionizada, formamida e diiodometano. A energia livre superficial e seus componentes (polar e dispersivo) nos filmes foram calculadas pelo modelo de Owens-Wendt onde a energia livre superficial total de um sólido,γs, pode ser expressa como a soma do componente dispersivo, γd, e polar, γp. A equação de Owens-Wendt aplica os dados dos líquidos polares e não polares, com componentes dispersivos e polares conhecidos, da energia livre superficial total e do ângulo de contato (JAMSHIDIAN et al, p. 308, 2012).

Resultado e discussão

A Tabela 1 mostra ângulos de contato com a água, o diiodometano e a formamida, a energia livre superficial total e os componentes polar e dispersivo dos filmes de PEO controle, PE e PEAg são mostrados. A medida do ângulo de contato mostra a relação de polaridade das superfícies. Os dados obtidos através das medidas de ângulo de contato fornecem informações acerca da hidrofobicidade e hidrofilicidade superficial dos filmes. Os dados obtidos e mostrados na Tabela 1 mostram que para os líquidos polares água e formamida, a adição do extrato de goiabeira serrana, e do extrato com as nanopartículas de prata nos filmes de PEO apresentam tendência em aumentar o ângulo de contato, devido a diminuição da polaridade dos filmes pela presença dos compostos presentes no extrato (BEYHAN et al., p. 1068 2010) que possuem estrutura predominantemente apolar. Para os ângulos de contato usando o líquido apolar diidometano pode-se observar que os filmes PEe e PEAg se mostraram uma diminuição nos ângulos de contato, pela presença de compostos apolares em sua estrutura. Uma diminuição na energia total de superfície pode ser observada para as amostras de filmes PE e PEAg visto que ocorre um aumento da hidrofobicidade da superfície dos filmes, sendo isto diretamente relacionado a diminuição da componente polar (Silva et al., p 26, 2016). Quando um líquido está em contato com um sólido há uma força de atração entre as moléculas do líquido equilibradas em todas as direções, exceto na interface com a superfície sólida. O efeito desta força desequilibrada cria a presença de energia livre na superfície do líquido. Esta energia líquida é a energia livre superficial.

Tabela 1

Conclusões

Após a análise dos resultados conclui-se que os filmes de poli(óxido de etileno)apresentam um aumento em sua hidrofobicidade com a incorporação dos extratos de Acca sellowiana, bem como dos extratos com as nanopartículas de prata. A energia total do sistema diminuiu pela diminuição da componente polar.

Agradecimentos

Ao Instituto Federal de Santa Catarina, ao CNPQ e a FAPESC.

Referências

ATARÉS, L.; CHIRALT, A. Essential oils as additives in biodegradable films and coatings for active food packaging: Trends in Food Science & Technology, no. 48, 51-62, 2016
BEYHAN, Ö; ELMASTAS, M; GEDIKLI, F. Total phenolic compounds and antioxidant capacity of leaf, dry fruit and fresh fruit of feijoa (Acca sellowiana, Myrtaceae): Journal of Medicinal Plants Research, no 4, 1065-1072, 2010.
JAMSHIDIAN, M.; TEHRANY, E. A.; IMRAN, M.; AKHTARr, M. J.; CLEYMAND, F.; DESOBRY, S. Structura mechanical and barrier properties of active PLA-antioxidant films: Journal of Food Engineering, no 110, 380-389, 2012.
SILVA, R. da; SIERAKOWSKI, M. R.; BASSANI, H. P.; ZAWADZKI, S. F.; PIRICH, C. L.; ONO, L.; FREITAS, R. A. Hydrophilicity improvement of mercerized bacterial cellulose films by polyethylene glycol graft: International Journal of Biological Macromolecules, no. 86, 599–605, 2016.