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Development of starch-based bionanocomposites reinforced with nanofibrils of oat and wheat industry wastes and their post-harvest application in fruits and vegetables
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Ciência dos Alimentos
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O crescente aumento na demanda por embalagens para alimentos, aliado ao esforço constante em se tentar reduzir os impactos ao meio ambiente, estimula o estudo acerca do desenvolvimento de novos materiais, que sejam biodegradáveis e que exibam propriedades semelhantes ou mesmo superiores às de polímeros tradicionais. Nesse contexto, o setor pós- colheita de frutas e hortaliças demanda novas tecnologias de preservação, eficazes na manutenção da qualidade e que sejam “amigas da natureza”. Esse estudo teve por objetivo desenvolver e caracterizar bionanocompósitos a base de amido de mandioca reforçados com nanofibrilas celulósicas obtidas das palhas de aveia e trigo e testar sua aplicação como revestimento comestível na pós-colheita de frutas e hortaliças, usando como modelos morangos íntegros e cenouras minimamente processadas. Teve-se que a adição de nanofibrilas promoveu melhoria nas propriedades mecânicas e de barreira dos bionanocompósito, pelo aumento da rigidez e diminuição da hidrofilicidade. Valores máximos de adição (30 – 50%) de nanofibrilas foram responsáveis pelos melhores desempenhos nos ensaios. Os bionanocompósitos elaborados foram testados como revestimento comestível no armazenamento refrigerado de morangos íntegros e cenouras minimamente processadas. Para os morangos, os revestimentos foram eficazes em retardar os eventos relacionados à senescência, como o escurecimento da superfície, o amolecimento dos tecidos, o crescimento de fungos e a síntese de antocianinas, vanilina e resveratrol. Já para as cenouras, observou-se menor incidência do esbranquecimento da superfície e menor tendência à lignificação quando revestidas com os bionanocompósitos. Confirmou-se a viabilidade de obtenção de nanofibrilas celulósicas a partir de palhas de aveia e trigo, bem como sua efetividade na melhoria das propriedades mecânicas e de barreira de bionanocompósitos a base de amido de mandioca. Os bionanocompósitos elaborados foram eficazes como revestimento comestível na manutenção da qualidade pós-colheita de morangos íntegros e cenouras minimamente processadas. Os bionanocompósitos elaborados podem ser utilizados em futuros estudos, que explorem diferentes metodologias de aplicação e diferentes matrizes alimentares, a fim de otimizar suas propriedades e expandir as possibilidades de aplicação.
Abstract
The increasing demand for food packaging, coupled with the constant effort in trying to reduce the impact on the environment, stimulates the study about the development of new materials, which are biodegradable and exhibit properties similar or even superior to those of traditional polymers. In this context, the fruit and vegetable post-harvest sector demands new preservation technologies that are effective in maintaining quality and that are "eco-friendly". This study aimed to develop and characterize cassava starch-based bionanocomposites reinforced with cellulose nanofibrils obtained from oat and wheat straws and test their application as edible coating in post-harvest fruits and vegetables, using as models whole strawberries and fresh cut carrots. It was found that the addition of nanofibrils promoted improvement in the mechanical and barrier properties of the bionanocomposite, by increasing stiffness and decreasing hydrophilicity. Maximum addition values (30 - 50%) of nanofibrils were responsible for the best performances in the tests. The elaborated bionanocomposites were tested as edible coating in the cold storage of whole strawberries and fresh cut carrots. For strawberries, the coatings were effective in delaying the events related to senescence, such as surface darkening, tissue softening, fungal growth and synthesis of anthocyanins, vanillin and resveratrol. For carrots, a lower incidence of surface whitening and a lower tendency to lignification was observed when coated with the bionanocomposites. The feasibility of obtaining cellulosic nanofibrils from oat and wheat straws was confirmed, as well as their effectiveness in improving the mechanical and barrier properties of cassava starch-based bionanocomposites. The elaborated bionanocomposites were effective as edible coating in the maintenance of postharvest quality of whole strawberries and fresh cut carrots. The elaborated bionanocomposites can be used in future studies, which explore different application methodologies and different food matrices, in order to optimize their properties and expand the application possibilities.
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Citação
LAGO, R. C. do. Development of starch-based bionanocomposites reinforced with nanofibrils of oat and wheat industry wastes and their post-harvest application in fruits and vegetables. 2021. 231 p. Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.