Efeito da incorporação do óleo essencial de Citrus limettioides nas propriedades mecânicas do poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT)

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Luna, P.B.F.G.S. (UFPE) ; Carneiro, C.N. (UFPE) ; Cacho Borges, A.G.F. (UFPE) ; Pessoa, P.H. (UFPE) ; Araújo, T.L. (UFPE) ; Vinhas, G.M. (UFPE) ; Almeida, Y.M.B. (UFPE)

Resumo

O uso de polímeros biodegradáveis no desenvolvimento de embalagens está alinhado com a redução de resíduos plásticos no meio ambiente. Além disso, a incorporação de óleos essenciais em matrizes poliméricas pode dar origem a embalagens ativas. Neste trabalho, estudou-se o efeito da incorporação do óleo essencial de lima da pérsia (Citrus limettioides) (OELP), nas concentrações de 5, 10 e 15 % (m/m), nas propriedades mecânicas de filmes de poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) e a atividade antibacteriana desse óleo. Os resultados mostraram que, em geral, não houve diferença estatisticamente significativa nas propriedades mecânicas avaliadas. A bactéria Staphylococcus aureus apresentou sensibilidade ao óleo essencial enquanto que a Escherichia coli apresentou resistência a ele.

Palavras chaves

Embalagens; PBAT; Citrus limettioides

Introdução

Uma embalagem deve proteger os alimentos de agentes externos que os levem à deterioração. Já as embalagens ativas são definidas como aquelas que interagem com o alimento e/ou com o ambiente externo, através de agentes ativos, garantindo a qualidade e a segurança alimentar (SARANTÓPOULOS; COFCEWICZ, 2016). A embalagem ativa antimicrobiana é capaz de eliminar ou reduzir o crescimento de microrganismos que possam entrar em contato com os alimentos. Os aditivos sintéticos, que podem ser tóxicos ao organismo humano, têm sido substituídos por compostos ou misturas de fontes naturais, a exemplo dos óleos essenciais (REGNIER; COMBRINCK; DUPLOOY, 2012). O óleo essencial de lima da pérsia (Citrus limettioides) (OELP) apresenta atividades antimicrobianas e anti-inflamatórias. Vaseduva e Sharma (2012) identificaram 14 componentes no OELP, cujos majoritários foram: limoneno (89,08 %), beta-mirceno (2,93 %) e linalol (2,92 %). O óleo apresentou atividade antimicrobiana frente à bactéria P. acnes e ao fungo F. oxysporum, com halos de 17 e 10mm, respectivamente. O poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) é um copoliéster aromático- alifático biodegradável muito usado na produção de embalagens, obtido da condensação de ácido tereftálico, butan-1,4-diol e ácido adípico. O seu processamento e suas propriedades mecânicas são similares ao do polietileno de baixa densidade (PEBD) (HERNÁNDEZ-LÓPEZ et al., 2019; WANG et al., 2015; ZEHETMEYER et al., 2016). Portanto, este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas de filmes de PBAT incorporados com OELP, por meio de ensaio mecânico de tração, em diferentes concentrações: 5, 10 e 15 % (m/m), assim como avaliar o potencial antimicrobiano do OELP frente às bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli.

Material e métodos

Os filmes foram preparados utilizando a técnica de solution casting. A massa total para cada formulação foi de 1,4g. Inicialmente, o PBAT foi pesado em um béquer e foi adicionado 50 mL de clorofórmio, onde o sistema foi mantido em agitação magnética por 30 minutos. Para os filmes aditivados, adicionou- se a porcentagem previamente estabelecida (5, 10 e 15 % (m/m) de óleo essencial de lima da pérsia) a fração complementar de PBAT previamente dissolvida e o sistema permaneceu por agitação por mais 15 min. A solução foi vertida em uma placa de Petri de 15 cm de diâmetro e deixada à temperatura ambiente até completa evaporação do solvente. Os ensaios de tração foram conduzidos em máquina universal EMIC seguindo a norma ASTM D882, nas seguintes condições: velocidade da garra: 5 mm/min; distância inicial entre as garras: 40 mm e as dimensões dos corpos de prova: 2,5 x 7,5 cm. O teste estatístico de Duncan para tratamento de dados foi feito usando o software Statistica. Para a realização dos ensaios antimicrobianos foram preparadas suspensões das cepas testes (Staphylococcus aureus e Escherichia coli) em solução salina (0,5 na escala McFarland) para inoculação em placas contendo ágar nutriente. Após a inoculação, discos de papel de filtro previamente esterilizados foram embebidos com óleo essencial de lima da pérsia e inseridos na superfície das placas que continham os microrganismos inoculados. Ao término, as placas foram incubadas a 35 °C por 24 h. Após crescimento microbiano foi feita a medição do halo de inibição com um micrômetro.

Resultado e discussão

ENSAIO MECÂNICO DE TRAÇÃO A incorporação do óleo essencial de lima da pérsia (OELP) à matriz de poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) não promoveu mudanças estatisticamente significativas (p < 0,05) nas propriedades avaliadas pelo ensaio mecânico de tração, que foram: tensão máxima, deformação específica e módulo elástico, podem ser vistos na Tabela 1. A exceção foi o módulo elástico do filme contendo 10 % (m/m) de OELP, onde o mesmo apresentou maior elasticidade que os demais sistemas. Esse é um dado interessante, uma vez que o OELP não prejudicou as propriedades da matriz, mas as manteve. A presença de óleo essencial pode ter interferido nas interações entre as unidades do polímero, reduzindo as forças intermoleculares ao longo de cadeias de polímeros, melhorando a flexibilidade e a mobilidade da cadeia (CARDOSO et al, 2017). ATIVIDADE ANTIMICROBIANA Os halos de inibição medidos foram: 25 mm para Staphylococcus aureus e 10 mm para Escherichia coli. De acordo com a classificação do National Comittee for Clinical Laboratory Standards (CLSI, 2015), o halo é considerado resistente para Escherichia coli (gram-negativa) e sensível para Staphylococcus aureus (gram-positiva).

Letras iguais mostram médias que não apresentam diferença estatisticamente significativa (p < 0,05).


Figura 2 (a) – Halo para o Staphylococcus aureus e Figura 2 (b) – Halo para a Escherichia coli.

Conclusões

A incorporação do OELP à matriz de PBAT não alterou significativamente as propriedades mecânicas avaliadas, com exceção do módulo elástico do filme contendo 10 % (m/m) de OELP, que se mostrou ser mais elástico que os demais sistemas. Pelo teste de atividade antimicrobiana do OELP foi possível observar efeito inibitório do OECL frente as bactérias E. coli e S. aureus, onde a bactéria S. aureus apresentou maior sensibilidade aos componentes do óleo. Com base nesses resultados, o OELP pode ser considerado um promissor aditivo na formulação de embalagem ativa antimicrobiana para alimentos.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Laboratório de Materiais Poliméricos e Caracterização (LMPC) do Departamento de Engenharia Química (DEQ) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) pela infraestrutura cedida.

Referências

BAUER, A. W. et al. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk method. American Journal of Clinical Pathology, v. 45, p. 493 - 496, 1966.

CARDOSO, L.G. et al. Development of active films poly (butylene adipate co-terephthalate) – PBAT incorporated with oregano essential oil and application in fish fillet preservation. Industrial Crops & Products v.108, p.388–397, 2017.

HERNÁNDEZ-LÓPEZ, M. et al. Bio-based composite fibers from pine essential oil and PLA/PBAT polymer blend. Morphological, physicochemical, thermal and mechanical characterization. Materials Chemistry and Physics, 2019.

SARANTÓPOULOS, C. I. G. L.; COFCEWICZ, L. S. Embalagens ativas para produtos perecíveis. Boletim de Tecnologia e desenvolvimento de embalagens, v. 28, p. 1- 12, 2016.

REGNIER, T. COMBRINCK, S., DU PLOOY, W. Essential oils and other plant extracts as food preservatives. In Progress in Food Preservation. Oxford, UK: Wiley-Blackwell, p.539-579, 2012.

WANG H. et al. Soil burial biodegradation of antimicrobial biodegradable PBAT films. Polymer Degradation and Stability v.116 p. 14-22, 2015.

ZEHETMEYER, G. et al. Influence of melt processing on biodegradable nisin-PBAT films intend for active food packaging applications. Applied Polymer Science, v.133, p.43212, 2015.