ÁREA
Físico-Química
Autores
Teixeira, S.C.O. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Salvador, G. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Munaretto, G.A. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; de Aquino, R.S. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA) ; Nunes, M.R. (INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA)
RESUMO
Plásticos convencionais usados embalagens representam cerca de um terço dos rejeitos domésticos, sendo os biopolímeros uma tecnologia alternativa. No presente estudo foram desenvolvidos filmes a base de metilcelulose para produção de embalagens ativas para alimentos. Estes filmes forma funcionalizados com curcumina nanoencapsulada e avaliada suas propriedades mecânicas. Os resultados mostraram um aumento na elongação e diminuição na rigidez dos filmes com a inserção das nanopartículas, produzindo filmes com maior elasticidade.
Palavras Chaves
biopolímeros; embalagens ativas; nanoencapsulação
Introdução
A valorização dos recursos regionais, através da utilização das matérias primas vegetais é de grande importância para o desenvolvimento social e econômico. A região da Serra Catarinense se destaca pela flora nativa e pela produção de celulose. Derivados de celulose como a metilcelulose são materiais emergentes utilizados na produção de embalagens biodegradáveis para alimentos. Polímeros biodegradáveis representam uma alternativa aos materiais plásticos convencionais e podem ser aplicados na indústria de alimentos. Uma alternativa na melhoria de suas propriedades é a produção de filmes nanocompósitos, os quais são materiais formados com uma matriz polimérica reforçada com uma pequena quantidade, geralmente abaixo de 5% em massa, de uma carga nanométrica. Devido ao reforço proporcionado pelas partículas nanométricas dispersas no material do biopolímero, há uma melhora nas propriedades dos filmes poliméricos em relação ao polímero puro (NUNES et al., 2018). A indústria alimentícia necessita constantemente de embalagens inovadoras, as quais podem ser valer da incorporação de ingredientes naturais, biologicamente ativos com propriedades antioxidantes (NORONHA et al., 2014). O uso de embalagens bioativas atua retardando a oxidação de lipídios e proteínas, e aumenta a qualidade pós-colheita de frutas e vegetais. Uma embalagem ativa se refere a um sistema que possa garantir a segurança microbiana e a qualidade dos alimentos, ampliando seu prazo de validade (XAVIER et al., 2021). No presente estudo foram produzidos filmes de metilcelulose contendo nanopartículas de zeína com óleo extraído de cúrcuma ou açafrão-da-terra (Curcuma longa Linn) encapsulado, sendao avaliadas suas propriedades mecânicas.
Material e métodos
O óleo de cúrcuma foi extraído de rizomas de cúrcuma (Curcuma longa Linn) usando acetona e Soxhlet. Após a extração, o solvente foi evaporado em rotaevaporador. O As nanopartículas de zeína contendo o óleo extraído foram sintetizadas segundo a metodologia de Rosa e colaboradores (2020). No preparo dos filmes de metilcelulose, 10g do polímero dissolvidos em água foram misturados com 5g da dispersão de nanopartículas, e 0,1% de glicerol. Em seguida a mistura foi colocada em placa de petri e secada em estufa a 35ºC. Também foi preparado uma amostra denominada Controle sem as nanopartículas. Os filmes foram analisados de acordo com a norma ASTM-D882-12. Foram avaliadas as propriedades mecânicas dos filmes em uma máquina de ensaio universal IPAEL-1000 com um módulo de carga de 100 kg. Foram determinas a tensão máxima (resistência à tração) e o percentual de elongação.
Resultado e discussão
Após os ensaios de tração, foram determinadas as propriedades mecânicas dos
filmes a base de celulose e obtidos valores de tensão máxima e percentual de
elongação do filme controle e do filme funcionalizado com as nanopartículas. Os
filmes Controle apresentaram um valor de tensão máxima de 1094,07 ± 52,94 MPa, e
os filmes funcionalizados com as nanopartículas um valor de 922,27 ± 61,60 MPa. A
tensão máxima antes da falha é o limite de resistência à tração do material.
Quantos aos valores de elongação, os filmes contendo as nanopartículas de zeína
contendo curcumina apresentaram um valor de 824 ± 58%, enquanto que o filme
Controle teve uma elongação de 280 ± 63%. Estes valores de elongação indicam o
quanto o filme esticou em relação em comparação com seu tamanho inicial.
Verificou-se que o acréscimo das nanopartículas tiveram efeito nas propriedades
dos filmes, dentre eles, o aumento de sua elasticidade. A incorporação de
nanopartículas de zeína contendo curcumina entre as cadeias poliméricas da
metilcelulose causam mudanças nas características físico-químicas do polímero e
uma diminuição na rigidez dos filmes. Os resultados obtidos mostram que as
nanopartículas podem interagir com as cadeias poliméricas e podem formar
nanocompósitos alterando suas propriedades (NUNES et al., 2018).
Conclusões
No presente trabalho os ensaios de tração mostraram uma diminuição da rigidez dos filmes com adição das nanopartículas. Isto foi verificado pela diminuição na tensão máxima a qual os filmes resistiram quando comparados aos filmes sem as nanopartículas. Foi verificada uma maior elongação do filme contendo as nanopartículas quando comparado ao filme controle. Isto mostra que as nanopartículas podem se alocar entre as cadeias poliméricas da metilcelulose, alterando suas propriedades mecânicas.
Agradecimentos
Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina (FAPESC) CP 12/2020 Termo de Outorga 2021TR1482 e ao Instituto Federal de Santa Catarina Edital 02/2022 PROPPI-IFSC.
Referências
American Society for Testing and Materials – ASTM. (2012). ASTM D882-12: standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting.
da Rosa, C. G., et al. Application in situ of zein nanocapsules loaded with Origanum vulgare Linneus and Thymus vulgaris as a preservative in bread. Food Hydrocolloids, 99, 105339, 2020.
Nunes, M. R. et al. Antioxidant and antimicrobial methylcellulose films containing Lippia alba extract and silver nanoparticles. Carbohydrate Polymers, 192, 37–43, 2018.
XAVIER, L. O. et al. 2021 Chitosan packaging functionalized with Cinnamodendron dinisii essential oil loaded zein: A proposal for meat conservation. International Journal of Biological Macromolecules, v. 169, p. 183-193, 2021
