tese
Avaliação de filmes híbridos de quitosana/nanofibrila de celulose e TiO2 para embalagens flexíveis
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A busca pelo desenvolvimento de embalagens sustentáveis inteligentes, produzidas por meio da utilização de matérias-primas renováveis amplia-se constantemente, não somente pelas questões ambientais, mas também pela crescente demanda de alimentos mais frescos e minimamente processados. Dessa forma, a utilização de biopolímeros como a quitosana (Q) e a nanofibrila de celulose (NFC) tem apresentado um elevado potencial no desenvolvimento de filmes biodegradáveis em substituição aos plásticos convencionais, provenientes de combustíveis fósseis como o petróleo. A nanofibrila de celulose é utilizada como material de reforço, aumentando a resistência mecânica dos filmes. Além disso, outros compostos podem ser adicionados à base dos filmes, sejam orgânicos ou inorgânicos, a fim de melhorar ou até mesmo gerar outras propriedades, como por exemplo, ação antimicrobiana e antioxidante. Assim, o TiO2 vem sendo estudado como um componente que, ao ser incorporado aos filmes de quitosana/nanofibrila de celulose, promovem inibição bacteriana. À vista disso, nesse trabalho foram preparados filmes híbridos de Q/TiO2/NFC em diferentes concentrações para avaliar seu potencial para aplicação em embalagens flexíveis para alimentos. A caracterização dos filmes foi feita por análise termogravimétrica (TGA), Infravermelho (FTIR), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Difração de Raios X (DRX). Também foram analisadas propriedades físico-químicas, umidade, permeabilidade ao vapor de água, propriedade óptica, ação antioxidante e antibacteriana dos filmes. Os resultados mostraram que a incorporação da NFC e do TiO2 foram eficientes para melhorar as propriedades dos filmes pois, houve diminuição da umidade (filme controle Q1: 21,34; híbrido Q1T6N5: 14,59) da permeabilidade ao vapor de água (filme controle: Q1,5: 3,09 x 10-14 ; híbrido: 2,35 x 10-14 ), tornando-os mais resistentes. Além disso, por meio das caracterizações foi possível observar que houve interação física entre os constituintes nas amostras de filmes. A adição do TiO2 apresentou resultado satisfatório, por inibir a propagação das duas bactérias em estudo (E. coli e S aureus) em alguns filmes. Enquanto o filme controle Q1 não inibiu a proliferação da S aureus, o híbrido Q1T2N1 apresentou um halo de inibição de 9,0 mm. Diante disso, o material híbrido produzido mostrou-se promissor para o desenvolvimento de embalagens de alimentos sustentáveis ativas.
Abstract
The search for the development of smart sustainable packaging produced using renewable raw materials is constantly increasing not only because of environmental issues, but also because of the growing demand for fresher and minimally processed foods. Therefore, the use of biopolymers such as chitosan (Q) and cellulose nanofibril (NFC) has a high potential in the development of biodegradable films replacing conventional plastics from fossil fuels such as petroleum. Cellulose nanofibril is used as a reinforcing material, increasing the mechanical strength of the films. In addition, other compounds can be added to the base of the films, whether organic or inorganic, in order to improve or even generate other properties such as, for example, antimicrobial and antioxidant action. Thus, TiO2 has been studied as a component that, when incorporated into chitosan/cellulose nanofibril films, promotes bacterial inhibition. In this research, hybrid films of Q/TiO2/NFC were prepared at different concentrations to evaluate their potential for application in food packaging. The characterization of the films was made by thermogravimetric analysis (TAG), Infrared (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD). Physical-chemical properties, moisture, water vapor permeability, optical properties, antioxidant and antibacterial action of the films were also analyzed. The results showed that the incorporation of NFC and TiO2 were efficient to improve the properties of the films as there was a decrease in moisture (control film Q1: 21.34; hybrid Q1T6N5: 14.59) of the water vapor permeability (control film : Q1,5: 3.09 x 10-14 ; hybrid: 2.35 x 10-14 ), making them more resistant. Furthermore, through the characterizations it was possible to observe that there was physical interaction between the constituents in the film samples. The addition of TiO2 showed satisfactory results, as it inhibited the propagation of the two bacteria under study (E. coli and S aureus) in some films. While the Q1 control film did not inhibit S aureus proliferation, the Q1T2N1 hybrid showed a 9.0 mm inhibition halo. Therefore, the hybrid material produced proved to be promising for the development of active sustainable food packaging.
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Citação
MIRANDA, M. S. de. Avaliação de filmes híbridos de quitosana/nanofibrila de celulose e TiO2 para embalagens flexíveis. 2021. 63 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.