11º Encontro Nacional de Tecnologia Química
Realizado em Tereseina/PI, de 11 a 13 de Setembro de 2019.
ISBN 978-85-85905-26-2

TÍTULO: Elaboração de filmes a base de fécula de mandioca e avaliação do seu potencial em aplicações tecnológicas

AUTORES: Baima, S.C.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Rego, V.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Nascimento, T.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Souza, A.D.R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Sousa, A.A.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Leal, A.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

RESUMO: Encontrar formas eficientes, econômicas e acessíveis de conservação de frutas in natura é ainda um desafio. Assim, este trabalho teve o objetivo de preparar e caracterizar filmes para recobrimento de frutas perecíveis a partir da fécula da mandioca. Os filmes foram preparados pelo método casting, variando apenas a proporção entre a fécula de mandioca e carboximetilcelulose ou quitosana e glicerina. As blendas foram caracterizadas por análises térmicas, infravermelho. Foram realizados o teste de recobrimento e perda de massa utilizando morangos. A película MCG03 (proporção 40:60), apresentou uma maior estabilidade térmica. O revestimento constituído de amido e quitosana se apresentaram mais eficientes quanto ao recobrimento e perda de massa, conferindo ao morango mais tempo de prateleira.

PALAVRAS CHAVES: Biopolímeros; Filmes; Recobrimento de frutas

INTRODUÇÃO: É crescente o interesse por pesquisas científicas que visam o desenvolvimento de novos materiais com características e funções iguais ou superiores aos produtos oriundos do petróleo, mas que sejam autossustentáveis e/ou biodegradáveis. As vantagens do desenvolvimento de novos materiais a partir de polímeros naturais são o baixo custo, a abundância, a não toxicidade e a degradabilidade, apesar de apresentarem, em geral propriedades mecânicas fracas (XIAO et al., 2001). A mistura de polímeros (blendas poliméricas) é uma estratégia de obtenção de novos materiais favorável economicamente e que melhora as propriedades dos materiais poliméricos puros (SCHLEMMER, SALES & RESCK, 2010). Têm aplicações indústria farmacêutica, cosmética, alimentícia, de embalagens (OLIVEIRA et al., 2013) Os filmes constituídos a base de amido estão sendo estudados de forma mais intensa, sendo a fécula de mandioca selecionada como a matéria prima mais adequada para sua elaboração. Isto se justifica pela formação de películas transparentes; eficientes barreiras à perda de água, além de proporcionar bom aspecto e brilho intenso, tornando frutos comercialmente atrativos (THAKHIE, DEVAHASTIN & SOPONRONNARI, 2010; KOKOSZKA et al., 2010). Porém, tais biomateriais apresentam propriedades mecânicas ruins, como alta solubilidade em água e alta fragilidade (MATHEW, BRAHMAKUMAR & ABRAHAM, 2006). Uma maneira de superar esses inconvenientes é a mistura da fécula de mandioca com outro biopolímero, como por exemplo, a carboximetilcelulose ou quitosana com o objetivo de melhorar as propriedades físicas e funcionais. Desta forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar blendas a base de amido de mandioca com adição de biopolímeros para uso como revestimento de frutas.

MATERIAL E MÉTODOS: Elaboração das blendas Poliméricas (adaptações de FAKHOURI et al, 2007; RODRIGUES, 2009; KIBAR e US, 2013). Foram obtidos filmes com diferentes variações entre os biopolímeros utilizados. Preparo da mistura 1: A solução foi preparada a partir da dispersão de 2% (p/v) de quitosana em solução aquosa de ácido acético a 2% (v/v) sob agitação constante, até total dissolução. Preparo da mistura 2: As suspensões de fécula de mandioca e água foram preparadas utilizando 3 g de amido em 100 mL de água destilada e o glicerol como plastificante. A solução foi preparada a 80 °C até total gelatinização. Após resfriamento, é adicionada a carboximetilcelulose (1% m/v). Em seguida foi adicionada a mistura da solução de quitosana (1) à solução de fécula de mandioca e carboximetilcelulose (2) sob agitação constante por 24 horas. Após o preparo, estas soluções foram colocadas em placas de Petri para posterior secagem em estufa a 50 °C para evaporação do solvente. Caracterização térmica e estrutural das blendas As curvas de TGA foram realizadas utilizando um equipamento Shimadzu TGA-50, com taxa de aquecimento de 10 ºC/min e temperatura variando de 25 até 600 °C. As curvas de DSC foram realizadas utilizando um equipamento Shimadzu DSC-50. Os espectros FTIR obtidos (Espectrofotômetro Bomem da série MB) pelo método da pastilha de KBr, na região entre 4000 e 400 cm-1 com resolução de 4 cm-1). Perda de massa das frutas As amostras foram armazenadas sob temperatura de refrigeração de 5 ± 2 °C e umidade relativa (UR) de 70 ± 2%. Foram pesadas em balança analítica nos dias 1, 4, 7, 10, 13 e 15 para cálculo de perda de massa.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A blenda MCG05 com 100% de amido de mandioca na composição produziu um filme quebradiço e altamente hidrofílico. Este resultado era previsível, e para correção desse problema, Pelissari et al. (2012) adicionaram quitosana no processo de obtenção de filmes de amido visando melhoramento das propriedades mecânicas e de barreira contra agentes externos. Neste trabalho avaliou as blendas com adição de CMC ou quitosana, que formaram filmes flexíveis dependente à quantidade de amido de mandioca. De acordo com a Figura 1a, no intervalo de 30 °C a 150 °C, a blenda MCG03 apresentou perda de massa aproximadamente de 15%, enquanto que as blendas MCG01 e MCG02 tiveram perdas de massas equivalentes a 24% e 20%, respectivamente. As temperaturas de degradação dos diferentes filmes ficaram próximas de 300 °C (Figura 1b). A perda de massa ocorreu em três estágios atribuídos à perda de moléculas de água adsorvidas (30 a 100 °C), a decomposição dos biopolímeros (150 a 300 °C) e, acima de 350 °C praticamente todo material sofreu carbonização. A Figura 1c mostra picos endotérmicos comuns em 84 °C e picos exotérmicos 300 °C relativos à degradação da amostra. Os filmes provenientes de diferentes formulações apresentaram bandas FTIR semelhantes, sugerindo que a variação da concentração e adição de plastificante nos filmes não causaram mudanças nos grupos funcionais e na natureza das ligações químicas envolvidas. Com base na figura 2 pode-se notar que o maior teor de perda de massa foi observado nos morangos do grupo controle. Este grupo não recebeu nenhum revestimento. A blenda a base de amido e quitosana mostrou maior eficiência como barreira nas trocas gasosas e absorção de umidade. Fatores esses, que aceleram o estado de maturação e diminuem o tempo de prateleira.

Figura 1

Termogramas das blendas MCG: (a)TGA, (b)DTG e (c)DSC.

Figura 2

Perda de massa dos morangos no período de 10 dias.

CONCLUSÕES: A utilização de filmes biodegradáveis é considerada uma alternativa interessante para o recobrimento de frutas, conferindo-lhes maior tempo de prateleira. A adição de quitosana mostrou resultados favoráveis à aplicação como revestimento, permitindo menor perda de massa. Porém, há a necessidade de pesquisas voltadas para formulações de filmes mais resitentes à agua e maior flexibilidade.

AGRADECIMENTOS: O Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (PIBITI) da Universidade Federal do Maranhão.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FAKHOURI, F. M.; FONTES, L. C. B.; GONÇALVES, P. V. M.; MILANEZ, C. R.; STEEL C. J.; COLLARES-QUEIROZ, F. P. Filmes e coberturas comestíveis compostas à base de amidos nativos e gelatina na conservação e aceitação sensorial de uvas Crimson. Ciênc. Tecnol. Aliment., v. 7,n. 2, p. 369, 2007.

KIBAR, E.A.; US, F. Thermal, mechanical and water adsorption properties of corn starch/carboxymethylcellulose/methylcellulose bioodegradable films. J. Food Eng., v. 114, p. 123 -131, 2013.

KOKOSZKA, S.; DEBEAUFORT, F.; HAMBLETON, A.; LENART A.; VOILLEY, A. Protein and glycerol contents affect physico-chemical properties of soy protein isolate-based edible films. Innov. Food Sci. Emer. Technol., v.11, n. 2, p.503-510, 2010.

MATHEW,S.; BRAHMAKUMAR, M.; ABRAHAM, T. E. Microstructural imaging and characterization of the mechanical, chemical, thermal, and swelling properties of starch-chitosan blend films. Biopolymers, v. 82, n. 2, p.176-87, 2006.

OLIVEIRA, R. V. B.; FERREIRA, C. I.; PEIXOTO, L. J. F.; BIANCHI, O.; SILVA, P. A.; DEMORI, R.; SILVA, R. P.; VERONESE, V. B. Mistura polipropileno/poliestireno: um exemplo da relação processamento-estrutura-propriedade no ensino de polímeros. Polímeros, v. 23, n. 1, p. 91-96, 2013.

PELISSARI, F.M.; YAMASHITA, F., GARCIA, M. A.; MARTINO, M. N.; ZARITZKY, N. E.; GROSSMANN, M. V. E. Constrained mixture design applied to the development of cassava starch–chitosan blown films. J. Food Eng., v.108, n. 2, p. 262–267, 2012.

RODRIGUES, L. B. In Vitro release and characterization of chitosan films as dexamethasone carrier. International Journal of Pharmaceutics, v. 368, p.1-6, 2009.

SCHLEMMER, D.; SALES, M. J. A.; RESCK, I. S. Preparação, caracterização e degradação de blendas PS/TPS usando glicerol e óleo de buriti como plastificantes. Polímeros, v. 20, n. 1, p. 82-88, 2010.

THAKHIE, W.; DEVAHASTIN, W.; SOPONRONNARIT, S. Effects of drying methods and plasticizer concentration on some physical and mechanical properties of edible chitosan films. J. Food Eng., v. 99, n.2, p. 216-224, 2010.

XIAO, C.; LU, Y.; LIU, H.; ZHANG L. Prepration and characterization of konjac glucomannam and sodium carboxymethylcellulose blends films. Journal of Applied Polymer Science, v. 80, p. 26-31, 2001.