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Nanofibras poliméricas para embalagens alimentícias
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
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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 nanotecnologia tem se apresentado com uma excelente ferramenta para as indústrias alimentícias, principalmente para a área de embalagens de alimentos, associada aos materiais poliméricos. Este estudo objetivou desenvolver nanomateriais através da técnica de solution blow spinning (SBS), para uso em embalagens alimentícias, visando a extensão da vida útil e manutenção da qualidade dos alimentos. Foi realizado em duas etapas: (I) o desenvolvimento de um nanomaterial bioativo com potencial aplicação em alimentos como um tipo de embalagem ativa, através da substituição do tolueno por óleo de laranja (solvente verde); e, (II) a obtenção de nanofibras com ação halocrômica para meios com diferentes níveis de pH, aquoso ou gás, através da incorporação de indicador universal de pH. Além do estudo do potencial uso como sensor indicador da qualidade visual de voláteis ácidos em vinho. Na primeira etapa, a obtenção de nanofibras de poliestireno (PS), utilizando óleo de laranja como substituto do tolueno foi eficiente. A baixa taxa de evaporação do solvente, promoveu as nanofibras um teor residual de óleo de laranja, como identificado no espectro de infravermelho (IV) e análise termogravimétrica. A presença de óleo residual, funcionalizou o nanomaterial com ação antimicrobiana e antifúngica. Além de promover uma ação plastificante na obtenção das fibras, reduzindo a temperatura de transição vítrea e a redução no diâmetro médio das fibras 306 ± 74 nm (óleo de laranja) e 441 ± 110 nm (tolueno). Nesse ponto, associada a baixa taxa de evaporação do solvente. Na segunda etapa, a incorporação do azul de bromotimol (BTB) à solução polimérica de PS não interferiu no processo de obtenção de nanofibras pela técnica SBS. Além disso, não houve diferenças no diâmetro médio das fibras com indicador, 618 ± 277 nm, em relação ao fibras sem o BTB, 606 ± 242 nm. Visualmente as mantas apresentaram diferenças de coloração, relacionadas ao encapsulamento do indicador. Essa capacidade, promoveu a identificação da banda 1703 cm-1 no espectro do IV, indicando a desprotonação do material obtido com 0,2% (m/m) de indicador. Quando submetida aos vapores ácidos do vinho, a manta apresentou modificação visual na coloração de azul para amarelo, apresentando variação nos quadrantes colorimétricos no matiz de 300° a 82°, respectivamente. Os nanomateriais obtidos desta pesquisa apresentaram um aporte de inovação tecnológica, visando a aplicação em embalagens alimentícias ativa e inteligente, respectivamente.
Abstract
Nanotechnology has been presented as an excellent tool for the food industry, mainly for food packaging, associated with polymeric materials. This study aimed to develop nanomaterials using blowing solution (SBS), for use in food packaging, to extend the shelf life and maintenance of food quality. It was carried out in two stages: (i) the development of a bioactive nanomaterial with potential application in food as a type of active packaging, replacing toluene with orange oil (green solvent); and (ii) the obtainment of nanofibers with halocromic action for media with different pH, aqueous or gaseous levels, through the incorporation of a universal pH indicator. Besides the study of the potential use as a visual quality indicator of acid volatiles in wine. In the first step, the production of polystyrene (PS) nanofibers using orange oil as a substitute for toluene was efficient. The low solvent evaporation rate promoted to the nanofibers a residual orange oil content as identified in the infrared (IR) spectrum and thermogravimetric analysis. The presence of residual oil functionalized the nanomaterial with antimicrobial and antifungal action. In addition to promoting a plasticizing action in the obtainment of the fibers, reducing the glass transition temperature and reducing the mean diameter of the fibers, 306 ± 74 nm (orange oil) and 441 ± 110 nm (toluene). At this point, associated with the low solvent evaporation rate. In the second stage, the incorporation of bromothymol blue (BTB) to the polymer solution of PS did not interfere in the obtainment process of the nanofibers by the SBS technique. In addition, there were no differences in the mean fiber diameter with the indicator, 618 ± 277 nm, in relation to the fibers without BTB, 606 ± 242 nm. Visually, the mats presented color differences related to the indicator encapsulation. This ability promoted the identification of the 1703 cm-1 band in the IR spectrum, indicating the deprotonation of the material obtained with 0.2 wt.% of the indicator. When submitted to the acidic vapors of the wine, the mats presented a visual modification in the coloration from blue to yellow, showing variation in the colorimetric quadrants in the hue from 300° to 82°, respectively. The nanomaterials obtained from this research presented a contribution of technological innovation, aiming the application in active and intelligent food packaging, respectively.
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Citação
MIRANDA, K. W. E. Nanofibras poliméricas para embalagens alimentícias. 2019. 85 p. Tese (Doutorado em Engenharia de Biomateriais)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.