Ciência e Tecnologia de Alimentos

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Desenvolvimento de filme inteligente incorporado de antocianinas como indicador de qualidade de alimentos
(Universidade Federal de Viçosa, 2021-07-21) Teixeira, Samiris Côcco; Soares, Nilda de Fátima Ferreira
Os plásticos à base de petróleo são utilizados principalmente na indústria de embalagens devido à sua excelente versatilidade, propriedades mecânicas e propriedades de barreira. Apesar das suas muitas vantagens, os plásticos à base de petróleo são uma importante fonte de poluição. Tal preocupação despertou interesse crescente na substituição dos plásticos à base de petróleo por materiais poliméricos biodegradáveis. A este respeito, biopolímeros como o acetato de celulose (AC), são potenciais alternativas para mitigar as desvantagens supracitadas. No entanto, o uso de polímeros de base biológica é limitado devido às suas características mecânicas frágeis e a baixa estabilidade térmica, mecânica e de barreira. A introdução de plastificantes diminui a temperatura de transição vítrea, aumenta a flexibilidade e propriedades de proteção a agentes externos, dos filmes biodegradáveis semelhantes aos polímeros plásticos convencionais. Aliado a isso, filmes inteligentes produzidos com AC, plastificantes e antocianinas são uma excelente alternativa para monitoramento real da vida de prateleira de diversos alimentos. O uso das antocianinas nos filmes se dá referente a sua capacidade de mudança de cor em decorrência da variação do pH. As antocianinas são pigmentos naturais hidrossolúveis de estrutura polifenólica. No primeiro estudo, foram examinados o efeito do aumento da concentração dos plastificantes GLI ou TEC nas propriedades físico-químicas dos filmes de AC, utilizando técnicas tais como espectroscopia infravermelha (FT-IR), análise termogravimétrica (TGA), permeabilidade ao vapor de água (PVA), microscopia electrónica de varredura (SEM), análise de transmissão de luz, opacidade, exsudação de plastificantes e testes mecânicos. Os filmes com a adição de GLI reduziram a transmissão da luz de 79,6 (%) para 16,8 (%) para concentrações molares mais elevadas do plastificante, exibindo uma opacidade de 38,22% quando concentração de 3,6 mols de GLI foi usada. Ademais, foi observada uma exsudação baixa de plastificantes, com um valor aproximado de 2,3% para os filmes plastificados com 7,2 mols de GLI, em comparação aos filmes com TEC. Os filmes desenvolvidos com TEC exibiram boas propriedades mecânicas e uma baixa permeabilidade ao vapor de água, quando comparado aos filmes de GLI. No segundo estudo, os filmes plastificados com GLI ou TEC foram incorporados na matriz polimérica de AC, assim como os extratos de antocianinas de açaí em concentrações molares de 0; 1,8; 3,6; 5,4; e 7,2 mols, paraos quais foram desenvolvidos indicadores colorimétricos da degradação de camarão. O estudo consistiu principalmente em avaliar a influência da variação da concentração dos plastificantes TEC e GLI na resposta colorimétrica e na sensibilidade das antocianinas de açai incorporadas na matriz de AC. As diferentes concentrações molares dos plastificantes GLI ou TEC utilizadas modificaram a resposta colorimétrica dos indicadores colorimétricos quando expostos ao meio pH básico e aos vapores de amoníaco. Os indicadores colorimétricos com 1,8 e 7,2 mols de GLI e TEC, respectivamente, exibiram uma cor rosa que mudou para cinza juntamente com a transição do camarão cinza do estado fresco para o estado deteriorado, o que mostrou concordância entre os indicadores colorimétricos e a condição de frescor de alimentos. Palavras-chave: Filmes inteligentes. Plastificantes. Indicador Colorimétrico. Antocianinas. Camarão.
Desenvolvimento de nanocompósito biodegradável ativo incorporado com nanocristais de celulose modificado e com lisozima
(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-07) Sousa, Miriane Maria de; Soares, Nilda de Fátima Ferreira
O uso de biopolímeros para produção de filmes tem atraído cada vez mais atenção na área de embalagens e tem sido tema de pesquisas e interesse de várias indústrias. Apesar da biodegradabilidade, origem renovável, alta disponibilidade e baixo custo, a aplicação em larga escala desses materiais é reduzida devido às limitadas propriedades que esses materiais apresentam. O trabalho foi dividido em três partes. A primeira parte consistiu no isolamento de nanocristais de celulose (NCC) de coroa de abacaxi e sua caracterização quanto ao seu tamanho, carga superficial, índice de cristalinidade (IC) e degradação térmica. O tempo de hidrólise influenciou nas características dos NCCs, obtendo-se comprimentos variando entre 274 a 295 nm, diâmetro entre 3,7 a 11 nm, relação de aspectos entre 24,9 a 69,8, potencial zeta entre -17,3 a -24,6 mV e cristalinidade entre 56 a 85%. O maior rendimento de NCC foi de 29,9% (m/m) em 120 min de hidrólise com IC de 60%. Contudo, para se obter o maior IC, que foi de 85%, o tempo de hidrólise foi de 60 min e o rendimento de 19% (m/m). O estudo indicou que as principais características dos NCCs para seu uso como reforço podem ser potencializadas com tempos de hidrólise entre 60 a 120 min. Concluiu-se também que foi possível obter NCCs isolados de coroa de abacaxi capazes de redispersar em água, quando os mesmos foram secos na forma de sais de sódio. A segunda parte do trabalho consistiu em isolar NCCs de fibra de pinus e modificar sua superfície com o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB) para diminuir a hidrofilicidade dos NCCs. Foi possível extrair os NCCs da fibra de pinus, em tamanho nano com 295 ± 135 nm de comprimento e 7,0 ± 5 nm de diâmetro, e estáveis em água. Os resultados de FTIR, EDS e potencial zeta indicaram que houve a adsorção das moléculas do CTAB na superfície dos NCCs, mantendo a estrutura cristalina e a estabilidade térmica dos mesmos. A maior hidrofobicidade dos NCCs modificados foi obtida quando 0,2% (m/m) de CTAB foi usado, obtendo-se o maior ângulo de contato com a água (71°), e valores de potencial zeta de -21,1 mV. A modificação promoveu a dispersão dos NCCs em solvente de baixa polaridade como a acetona, e essa capacidade de dispersão foi independente da concentração de CTAB utilizado no processo de modificação. Já os NCCs que não passaram pela etapa de modificação superficial não foram capazes de se dispersar nesse mesmo solvente. A terceira parte do trabalho consistiu no desenvolvimento de filme nanocompósito ativo biodegradável à base de acetato de celulose, incorporado com agente ativo, lisozima, e NCCs modificados (NCCMs) com CTAB. Os filmes foram caracterizados quanto as propriedades de barreira ao vapor de água, as propriedades mecânicas, ao ângulo de contato, a transmitância e a atividade antimicrobiana. A incorporação de NCCM e lisozima promoveu alterações nas propriedades mecânicas e de barreira. A transparência do filme de acetato de celulose foi mantida com a adição de NCCMs, uma vez que os NCCs ao serem modificados com CTAB, foram capazes de distribuir uniformemente na matriz polimérica, indicando uma dispersão mais homogênea desses compostos. Essa dispersão homogênea dos NCCs na matriz foi importante, pois proporcionou melhoria na propriedade de resistência máxima a tração e de barreira ao vapor de água dos filmes de acetato de celulose. A lisozima contribuiu para redução dessas propriedades, e não houve efeito sinérgico entre o NCCM e a lisozima para melhoria das propriedades do filme de acetato de celulose. Não foi possível estimar neste estudo condições ótimas de adição simultânea de lisozima e NCCMs para produção de um nanocompósito ativo. As melhores respostas foram obtidas para o filme adicionados com 4,9% (m/m) e 6% (m/m) de NCCM para ângulo de contato e resistência máxima a tração, respectivamente, com valores mínimos de lisozima. A atividade antimicrobiana foi obtida com adição de 10% (m/m) de lisozima com halo de inibição de 0,5 cm para Listeria Inocua, e o NCCM não apresentou nenhuma atividade antimicrobiana. Portanto, o estudo mostrou que foi possível produzir nanocompósito de acetato de celulose com NCC modificado com CTAB capazes de dispersar na matriz de acetato de celulose, e com atividade antimicrobiana. Palavras-chave: Nanocristal de celulose. Modificação de superfície. Nanocompósito.
Desenvolvimento e caracterização de embalagens inteligentes incorporadas com extrato de repolho roxo para indicação colorimétrica
(Universidade Federal de Viçosa, 2018-07-13) Freitas, Pedro Augusto Vieira; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0885811650323998
Monitorar e informar os constantes processos de alterações físico-químicas, enzimáticas e microbiológicas dos alimentos durante o armazenamento é de grande interesse por parte das indústrias que visam atender as demandas por produtos seguros e de qualidade. Considerando biodegradabilidade, simplicidade, sensibilidade e baixo custo de produção, extratos de antocianinas incorporados em matrizes poliméricas são considerados uma excelente alternativa para a monitoramento da qualidade dos alimentos durante a produção e estocagem. Nesse contexto, o objetivo com este trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes à base de acetato de celulose (AC) incorporados com plastificante trietil citrato (TEC) e extrato de antocianinas do repolho roxo (AERC) visando a identificação visual de variações de pH. Na primeira parte, o extrato obtido foi avaliado quanto ao potencial de mudança de cor em função de diferentes valores de pH do meio. Os filmes desenvolvidos foram caracterizados quanto às propriedades de cor, de barreira à luz e ao vapor d’água, propriedades moleculares, microscópicas, térmicas e de transição colorimétrica na presença de ácido acético volátil. Os filmes com adição de AERC apresentaram variações na cor, na intensidade da cor, menor estabilidade térmica, maior barreira ao vapor d’água e formaram estruturas dispersas em formato de esferas micrométricas na matriz polimérica. Além disso, os filmes foram excelentes dispositivos para detecção de ácido volátil. Na segunda parte, os filmes incorporados de AERC foram caracterizados quanto à espessura, às propriedades mecânicas, características microtopográficas, barreira ao oxigênio, mudança de cor na presença de amônia volátil e em diferentes valores de pH, além de terem sido avaliados em relação à estabilidade de cor dos filmes ao longo de 30 dias de estocagem, com e sem incidência de luz LED. O AERC adicionado à matriz de AC promoveu aumento da espessura e efeito plastificante nos filmes, além de ter causado maior permeabilidade ao oxigênio e maior rugosidade dos filmes. Os filmes não apresentaram boas propriedades de mudança colorimétrica em soluções contendo diferentes valores de pH, porém foram capazes de detectar amônia volátil. Além disso, o tempo e a incidência de luz influenciaram na estabilidade da cor dos filmes, sendo possível prever tanto o potencial de aplicação dos filmes desenvolvidos após 30 dias, bem como a transmissão de informações confiáveis a respeito da qualidade e segurança durante o armazenamento de alguns tipos de alimentos.
Desenvolvimento e caracterização de filme biodegradável ativo à base de extrato de resíduos do processamento industrial de laranja
(Universidade Federal de Viçosa, 2018-02-23) Moraes, Michele Caroline Barbosa de; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8939988438641912
O uso e o descarte indiscriminado de embalagens à base de fontes fósseis, como o petróleo, na natureza têm sido motivos de preocupação mundial porque grandes impactos ambientais podem ocorrer em virtude desses fatores. Uma das alternativas encontradas para solucionar esse problema é a utilização de embalagens biodegradáveis, as quais levam um tempo menor para se degradarem no meio ambiente. Atrelado a isso, os resíduos do processamento industrial de frutas são gerados diariamente em grande escala e, quando descartados na natureza, também podem promover sérios danos ao meio ambiente. Objetivou-se com o presente trabalho desenvolver um filme biodegradável com propriedades ativas antioxidante e antimicrobiana a partir do extrato aquoso da farinha dos resíduos do processamento industrial de laranja. Foram realizadas caracterizações físico-químicas, granulométrica e microestrutural da farinha, caracterizações físico-químicas e antimicrobiana do extrato aquoso obtido a partir dessa farinha e análises de caracterização visual, propriedades ópticas, distribuição de componentes, microestrutura, espessura, propriedades mecânicas, capacidade antioxidante e atividade antimicrobiana do filme biodegradável ativo desenvolvido. Foi verificado que a farinha elaborada apresentou qualidade satisfatória para utilização como matéria-prima no desenvolvimento de processos tecnológicos e que o extrato aquoso da mesma apresentou capacidade antioxidante, a qual foi verificada pela capacidade do mesmo em capturar os radicais livres DPPH• e ABTS•+, e pequena atividade antimicrobiana sobre os micro-organismos Escherichia coli e Staphylococcus aureus. O filme desenvolvido apresentou propriedades satisfatórias para uso como embalagem biodegradável ativa antioxidante em alimentos, indicando que os resíduos do processamento industrial de laranja apresentam potencial de uso como matéria-prima no desenvolvimento de embalagens para alimentos.
Difusão de ácido sórbico incorporado em filme de acetato de celulose plastificado com trietil citrato
(Universidade Federal de Viçosa, 2018-10-16) Rusciolelli, Luciano Bertollo; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/9168952650705865
Os avanços no setor de embalagens de alimentos têm relacionado a tecnologia de embalagens ativas e o emprego de materiais alternativos buscando a redução de impactos ambientais. Dentre as embalagens ativas, tem-se aquelas com propriedades antimicrobianas, que consistem na tecnologia que incorpora conservantes no material que acondiciona o alimento, com a finalidade de inibir o desenvolvimento microbiano por meio da difusão desses compostos ativos, proporcionando a manutenção da vida útil do produto. Paralelamente, a preocupação com a produção de embalagens com as questões ambientais tem impulsionado a busca por materiais ambientalmente sustentáveis, como os polímeros biodegradáveis e provenientes de fontes de ciclos curtos de renovação. A produção de filmes plásticos à base de derivados de celulose tem se destacado, uma vez que são obtidas a partir do polímero natural mais abundante no ambiente. Objetivou-se com este trabalho produzir um filme ativo de acetato de celulose incorporado com ácido sórbico e estudar a difusão desse conservante em diferentes situações. Para isso, o trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, verificou-se o efeito nas propriedades mecânicas dos filmes de acetato de celulose causado pelo emprego de diferentes concentrações de plastificante trietil citrato. Observou-se que o plastificante trietil citrato afetou as propriedades mecânicas do filme, sendo observados os efeitos antiplastificante e plastificante, quando empregado em baixas e altas concentrações, respectivamente. Na segunda parte, filmes de acetato de celulose incorporados com diferentes combinações de conservante ácido sórbico e plastificante trietil citrato fora produzidos e verificou-se o efeito desses aditivos nas propriedades mecânicas e de barreira dos filmes. Além disso, filmes com propriedades semelhantes foram agrupados e submetidos à ensaios de difusão. Observou-se que as concentrações do conservante ácido sórbico empregadas nas formulações não afetaram as propriedades mecânicas e de barreira ao oxigênio e ao vapor de água dos filmes de acetato de celulose, enquanto que as concentrações do plastificante trietil citrato afetaram. De modo geral, os filmes formulados com as maiores concentrações desse aditivo apresentaram como características, menor resistência, maior flexibilidade e permeabilidade. Por outro lado, os filmes formulados com as menores concentrações de trietil citrato apresentaram como características, maior resistência, menor flexibilidade e permeabilidade. A difusão do ácido sórbico incorporado nos filmes de acetato de celulose foi maior no filme que continha maior teor de trietil citrato. Na terceira parte, filmes de acetato de celulose incorporados com ácido sórbico foram produzidos e verificou-se a influência da temperatura de armazenamento, pH dos meios simulantes (ácido e não ácido) e diferentes teores de plastificantes trietil citrato na difusão desse conservante. Observou-se que a temperatura, o pH do simulante e teor de plastificante afetaram na cinética de difusão do ácido sórbico dos filmes. Os coeficientes de difusão foram calculados empregando o modelo matemático baseado na segunda Lei de Fick, sendo obtidos na faixa de 5,42x10 -11 a 1,14x10 -9 m².h -1 . Os tratamentos que apresentaram filmes de acetato de celulose com maior difusão do conservante ácido sórbico foram aqueles com maior temperatura (38 °C), menor pH do meio simulante (2,8) e maior teor de plastificante (60%). Portanto, o uso de diferentes concentrações de plastificante juntamente com a manipulação de fatores envolvidos no sistema dos processos difusionais, como temperatura e pH do meio simulante, mostraram-se úteis para ajustar a taxa de difusão requerida de compostos antimicrobianos durante o desenvolvimento de embalagens ativas.
Efeito da força iônica e raio iônico de sais divalentes nas propriedades de embalagens biodegradáveis e sensores colorimétricos contendo antocianinas do extrato fenólico de açaí (Euterpe oleraceae Mart.)
(Universidade Federal de Viçosa, 2020-12-15) Silva, Rafael Resende Assis; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/7712777471472694
Nos últimos anos a crescente geração de resíduos plásticos derivados de petróleo ampliou a necessidade de desenvolvimento de pesquisas relacionadas aos polímeros biodegradáveis. Outra problemática ambiental inerente aos resíduos plásticos é a liberação de plastificante da matriz polimérica que são empregados para melhorar a sua flexibilidade e processabilidade. Esses aditivos são em sua maioria da classe de ftalatos e são considerados agentes de efeitos tóxicos e adversos em humanos. Desde então, os pesquisadores têm direcionado esforços no desenvolvimento de materiais plásticos com fontes de matérias primas naturais, renováveis e biodegradáveis. Aliado a isso, a funcionalização desses materiais por meio do desenvolvimento de embalagens ativas, inteligentes ou sensores são estratégias importantes para conquistar maior público de consumidores. Entretanto, alguns bioplásticos apresentam propriedades que limitam aplicações em alimentos e, por isso, diversos estudos têm sido realizados para melhorar essas características por meio da adição de reforços, mistura de polímeros e reticulação das cadeias poliméricas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da força iônica do sistema e o raio iônico de sais clorados nas propriedades de embalagens biodegradáveis e sensores colorimétricos contendo antocianinas do extrato fenólico de açaí (Euterpe oleraceae Mart.). No primeiro capítulo, mostramos que a incorporação dos sais de CaCl 2 ou MgCl 2 com força iônica de 50 mM em filmes de metilcelulose promove a reticulação das cadeias poliméricas por meio de interações eletrostáticas e ligações coordenadas, enquanto valores acima de 250 mM contribuem para o efeito plastificante. Confirmamos que esse efeito plastificante é decorrente da absorção e retenção de água na matriz polimérica, o que é dependente da força iônica do sistema e do raio iônico dos sais incorporados. Aliado a isso, a incorporação dos sais em sensores contendo antocianinas gerou cores distintas e foi relacionado à formação de copigmentos ou metaloantocianinas. Descobrimos que o efeito aditivo da força iônica ou de cátions com o menor raio iônico (Magnésio) nos sensores aumentoua sensibilidade de detecção a amônia (NH 3 ). No segundo capítulo, foram desenvolvidos e caracterizados sensores colorimétricos contendo extrato fenólico de açaí para monitorar o frescor de peixes. Mostramos que a força iônica do sistema pode ser empregada para modular a sensibilidade de detecção de NH 3 e de nitrogênio de bases voláteis totais. Sensores com alteração de cor reversível podem ser desenvolvidos ao empregar valores de força iônica de até 50 mM, enquanto que a irreversibilidade pode ser obtida ao utilizar a força iônica igual ou superior a 250 mM. O tempo de equilíbrio foi o principal fator para desestabilização das cores após a detecção de NH 3 seguido pela força iônica e pela presença da radiação visível. Foram desenvolvidos dois tipos de sensores capazes de classificar o frescor de peixes Lambari de acordo com normas brasileira e europeia. Utilizamos ferramentas estatísticas multivariadas para validar a aplicação dos sensores no monitoramento do frescor de peixes. De forma geral, apresentamos a importância em compreender e controlar os fatores extrínsecos à matriz polimérica para assegurar o desenvolvimento de materiais com propriedades homogêneas e de interesse. Aliado a isso, todos os materiais desenvolvidos neste trabalho possuem natureza renovável, sustentável e biodegradável, o que sugere excelente potencial para aplicação em alimentos e contribui para a redução do impacto ambiental no planeta. Palavras-chave: Embalagens biodegradáveis. Força iônica. Raio iônico. Sensores colorimétricos. Antocianinas. Metilcelulose. Caracterização de materiais. Açaí.
Elaboration and characterization of nanostructures and films based on chitosan and cellulose nanocrystal for food application
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-24) Flores, Rafaela Venancio; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5961658843017289
The science of materials applied to the food area has gained a prominent position in recent years. Natural, sustainable and biodegradable polymer-based materials have been the focus of much research in the packaging sector and in the encapsulation of bioactive compounds. Among the polymers studied, cellulose and chitosan stand out because they are abundant and have several applications. In this sense, this work aimed to contextualize and indicate the main challenges and advances regarding the development of nanocomplexes and films based on chitosan and cellulose derivatives, especially cellulose nanocrystal (CNC), and to evaluate the developed structures regarding their structural, thermal, and physicochemical properties. First, chitosan/CNC nanocomplexes were developed and optimized by means of Box-Behnken design involving the variables pH CNC , NaCl concentration ([NaCl]) and chitosan:CNC molar proportion. Nanocomplexes with average size < 200 nm and zeta potential near +40 mV were obtained. Furthermore, high complexation yields (~8%) were obtained at higher pH values and lower [NaCl] (p < 0.05). XRD and TGA/DTG analysis showed higher thermal resistance of the nanocomplexes and crystallinity modifications compared to chitosan. The absence of microscopic changes indicated thermal stability for the CH:CNC = 3:1 nanocomplex stored for 30 days at 7 °C and 25 °C. In a second step, an active polymeric blend was developed. In this study, the objective was to evaluate the influence of the type of acid (lactic and propionic) used to disperse the chitosan and of different concentrations of CNC on chitosan/PVA films added with Jussara extract. Evaluation of the FTIR spectra showed a strong influence of the type of acid on the structure of the films, which influenced the color and antioxidant activity of the films, with those produced with propionic acid showing a purple coloration while those with lactic acid showed a reddish color and higher antioxidant activity (95%). Addition of CNC to the films increased Young's modulus and reduced the tensile strength and elongation at break of the films, and films formulated with lactic acid showed higher elongation at break (236 %) and lower elastic modulus (30 MPa compared to those with propionic acid (171.4% and 46.6 MPa, respectively). The studies conducted showed the potential application of materials based on chitosan and nanocellulose and how these can be functionalized and applied in the food area.New perspectives have been created for product development, showing that desired and unique properties are achieved when the intrinsic and extrinsic factors that influence the interactions, properties and functions of materials are explored. Keywords: Nanocomplexes. Box-behnken design. Packaging. Active films. Jussara extract.
Encapsulação de carvacrol em lipossomas para aplicação em embalagem ativa para alimentos
(Universidade Federal de Viçosa, 2020-10-13) Tavares, Adassa Gama; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/7803197125954580
O carvacrol é um antimicrobiano natural que tem sido estudado para aplicação como conservante em alimentos. No entanto, sua baixa solubilidade em água, alta volatilidade e sensibilidade à luz e calor prejudicam sua estabilidade e efeito quando incorporado a embalagens ou aplicado diretamente a produtos alimentícios. Uma das estratégias apontadas para superar estas limitações é a encapsulação do carvacrol em lipossomas. Os lipossomas são vesículas lipídicas esféricas que podem não apenas melhorar a solubilidade e estabilidade dos compostos antimicrobianos encapsulados, mas também interagir com as membranas das bactérias e, assim, aumentar sua eficiência. Neste trabalho, lipossomas à base de lecitina de soja e colesterol para encapsulação de carvacrol foram produzidos, caracterizados e incorporados ao filme de poli(vinil álcool). A atividade antibacteriana do carvacrol encapsulado em lipossomas e o seu modo de ação contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli também foram investigados. A influência das concentrações de colesterol e carvacrol na formulação lipossomal foi explicada por um modelo de regressão e a formulação que resultou em maior eficiência de encapsulação foi obtida utilizando a função desejabilidade. As características físico- químicas dos lipossomas com carvacrol indicaram que este composto foi eficientemente encapsulado, reduziu a agregação e fusão das vesículas e aumentou a estabilidade térmica deste sistema. A incorporação em lipossomas melhorou o efeito antibacteriano do carvacrol. O extravasamento de material celular por S. aureus na presença de carvacrol não encapsulado sugere danos na membrana celular dessa bactéria. Entretanto, quando encapsulado em lipossomas, o carvacrol não causou a liberação de material intracelular. Para E. coli, os resultados obtidos não permitiram esclarecer o mecanismo de inativação do carvacrol livre e encapsulado em lipossomas. Quando incorporados ao filme de poli(vinil álcool), os lipossomas com carvacrol não foram eficientes na inibição de S. aureus e E. coli. Estes resultados sugerem que lipossomas podem ser um sistema promissor para utilização do carvacrol como conservante alimentar, entretanto, mais estudos são necessários para viabilizar sua aplicação em embalagens para alimentos.Palavras-chave: Carvacrol. Conservante natural. Lipossomas. Embalagens de alimentos.
Extração de polissacarídeos da goma do cajueiro (Anacardium occidentale L.) e desenvolvimento de nanoemulsão de cinamaldeído através de ultrassom
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-23) Ribeiro, Alane Rafaela Costa; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/2584044292588199
O ultrassom de alta intensidade (UAI) têm sido descrito como uma tecnologia “verde”, emergente e promissora para aplicação em múltiplos processos químicos, cuja aplicação se estende, desde adjuvante na extração de biomacromoléculas até no preparo de sistemas coloidais. No entanto, não há relatos na literatura da aplicação dessa tecnologia na obtenção de carboidratos (CT) e extrato seco total (EST) do exsudato da Anacardium occidentale L., assim como do processo de elaboração de uma nanoemulsão de cinamaldeído (NNC). Diante do exposto, o objetivo central deste trabalho foi investigar a versatilidade da aplicação do UAI nos processos extrativos de polissacarídeos do exsudato da Anacardium occidentale L. e de elaboração de nanoemulsão de cinamaldeído, assim como otimizar as variáveis operacionais específicas e inerentes a cada processo, fornecendo assim, informações úteis para a obtenção dos produtos (CT e EST) e sistema (NNC) supracitados, oportunizando desse modo um melhor aproveitamento da tecnologia empregada na obtenção de produtos de alto valor e amplo interesse. Para a execução do estudo proposto, foi utilizada a metodologia de superfície de resposta (MSR), por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) como ferramenta estatística para a modelagem matemática e predição das variáveis operacionais que exercem efeito potencial no processo de extração de carboidratos e extrato seco total do exsudato da Anacardium occidentale L., assim como no processo de elaboração de uma nanoemulsão de cinamaldeído. Os resultados da extração assistida por ultrassom (EAU) de CT e EST propôs como condições ideais, via função de desejabilidade, foram 720 W, 45 min, 30°C e 25 mL.g -1 . O teste T detectou diferença significativa (p < 0,05) ao comparar o método clássico e o assistido por ultrassom, este último promoveu incrementos de 7% e 3,31% para CT e EST, além de ter proporcionado uma redução significativa do tempo de processamento e manutenção da composição monossacarídica, das propriedades físico-químicas, do perfil estrutural, microestrutural e morfológico típico16 dessas macromoléculas do exsudato da Anacardium occidentale L. Com relação ao processo de elaboração da NNC assistido por ultrassom, foi observado que, independentemente do tempo ultrassônico utilizado na sonicação, os menores valores para o diâmetro hidrodinâmico e a turbidez das nanoemulsões, foram obtidos em condições otimizadas com baixa amplitude da potência ultrassônica. As NNC foram caracterizadas como monodispersas, devido ao baixo índice de polidispersidade, observou-se ainda que os teores de compostos fenólicos totais foram preservados durante o processo de obtenção, aliado a isso, foi identificada uma considerável atividade antibacteriana das NNC contra os seguintes microrganismos, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria innocua e Salmonella choleraesuis. Logo, foi possível, por meio da MSR, propor as condições operacionais ideais, tanto para a extração de CT e EST, quando para o preparo do sistema coloidal descrito como NNC. De modo geral, os resultados foram satisfatórios e direcionaram os processos assistidos por ultrassom sob condições otimizadas e confirmaram a versatilidade e potencial tecnológico do UAI aplicado em diferentes sistemas. Palavras-chave: Biomacromolécula. Nanoemulsão. Otimização. Ultrassom.
Filmes antioxidantes produzidos com extrato de antocianina de repolho roxo e acetato de celulose para inibição da oxidação da maçã minimamente processada
(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-10) Vieira, Maria José Araújo; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/3912093632948793
As embalagens ativas à base de biopolímeros, como os polissacarídeos e as antocianinas, tem recebido cada vez mais atenção. As antocianinas possuem excelentes propriedades antioxidantes e antimicrobianas e, assim, filmes ricos em antocianinas podem ser usados para manter a qualidade e prolongar a vida útil dos produtos alimentícios. Neste contexto, o estudo teve como objetivo produzir um filme a partir do acetato de celulose, incorporado de extrato de antocianina do repolho roxo, visando avaliar o efeito antioxidante das antocianinas na inibição ou redução da oxidação de maçãs minimamente processadas. A concentração ótima do extrato de antocianina incorporada nos filmes de acetato de celulose (0,14 mL de extrato de antocianina para 3 g de acetato de celulose) foi definida através de um delineamento experimental rotacional. A otimização da composição do filme ativo foi feita pelo emprego da função desejabilidade, os requisitos considerados como determinantes foram a textura e a cor da maçã minimamente processada em função do tempo. Seguiu-se com o processo de validação do filme ativo otimizado, aplicado nas maçãs minimamente processadas, embalada com papel laminado e polietileno, seladas e refrigeradas 4 ± 2 oC , por sete dias. As maçãs foram caracterizadas quanto às coordenadas de cor, parâmetros físico-químicos e firmeza e os resultados foram comparados com maçãs embaladas em duas condições, sendo estas: filme controle (filme de acetato de celulose, sem a incorporação do extrato) e filme referência (polietileno, usualmente utilizados nas indústrias). Os filmes foram caracterizados quanto à resistência térmica, permeabilidade ao vapor d’água, resistência mecânica, cor, e capacidade antioxidante. As maçãs minimamente processadas embaladas no filme ativo apresentaram maior luminosidade, menor saturação e menor índice de escurecimento, quando comparado às maçãs minimamente processadas embaladas nos filmes controle e referência, indicando que as antocianinas incorporadas no filme, podem retardar o escurecimento oxidativo, quanto ao pH, acidez titulável e textura, as maçãs embaladas no filme ativo, comparativamente aos demais filmes, aumentaram o valor do pH, reduziram a acidez titulável e aumentaram o valor da firmeza indicando que a antocianina desacelerou o processo de maturação da fruta. No filme ativo foi analisada a atividade antioxidante (o consumo de radicais livres DPPH foi de 29,07 % e os radicais ABTS foi de 41,00 %), que indicou que as antocianinas incorporadas na dispersão filmogênica mantiveram a atividade antioxidante. A espessura do filme ativo foi aumentada decorrente da incorporação do extrato de antocianina, quanto a resistência mecânica, a resistência térmica e a permeabilidade ao vapor de água, houve uma redução dos valores quando comparado aos filmes controle e referência, embora os valores do filme ativo tenham sido menores, o emprego dos filmes ativos como embalagens complementares é capaz de proteger as maçãs minimamente processadas. Portanto, pode-se concluir que foi produzido um filme ativo com atividade antioxidante, podendo ser utilizada em embalagens alimentícias. Como sugestão de trabalhos futuros, propõe-se a aplicação do filme em outros vegetais processados. Palavras-chave: Filmes ativos biodegradáveis. Antocianina do repolho roxo. Antioxidante. Maçãs minimamente processadas.
Nanocompósitos biodegradáveis à base de amido de milho e poli(vinil álcool) como novos materiais para embalagens ativas antimicrobianas
(Universidade Federal de Viçosa, 2017-11-30) Pola, Cícero Cardoso; Soares, Nilda de Fátima Ferreira; http://lattes.cnpq.br/7073111591416356
O uso de biopolímeros para produção de filmes tem atraído cada vez mais atenção na área de embalagens ao redor do mundo. Apesar da biodegradabilidade, origem renovável, alta disponibilidade e baixo custo, a aplicação em larga escala desses materiais é reduzida devido às limitadas propriedades que esses materiais apresentam. O presente trabalho foi dividido em duas partes. A primeira parte consistiu no desenvolvimento e caracterização de filmes nanocompósitos a partir de blenda polimérica biodegradável à base de amido de milho/poli(vinil álcool) (PVOH) incorporados com nanocristais (CNC) e nanofibrilas de celulose (CNF) de acordo com um delineamento composto central, otimizando-se a concentração das nanoceluloses em relação às propriedades de desempenho utilizando-se a função desejabilidade. As propriedades mecânicas, de barreira ao vapor de água (PVA) e ao oxigênio (PO2 ), morfológicas, ópticas e térmicas dos filmes nanocompósitos foram avaliadas. O processo de produção dos filmes resultou em boa dispersão das nanoceluloses na matriz polimérica, permitindo que a interação entre os CNC e as CNF promovesse aumento significativo na resistência à tração e rigidez dos filmes nanocompósitos. A incorporação de CNC e CNF permitiu a obtenção da máxima barreira ao vapor de água dentro dos limites estudados, ao mesmo tempo em que foi observada a necessidade de maiores concentrações de CNC para promover a redução na PO 2 . A dispersão das nanoceluloses aumentou a barreira à luz dos filmes. Os filmes com maiores concentrações de CNC e CNF apresentaram maior estabilidade térmica. O filme nanocompósito com composição ótima foi obtido com 5,78% (m/m) de CNC e 0,6% (m/m) de CNF. O filme nanocompósito desenvolvido apresenta boas características para o desenvolvimento de embalagens sustentáveis, podendo ainda receber a adição de compostos ativos para aumentar seu potencial de aplicação. A segunda parte envolveu o desenvolvimento e a caracterização de filmes ativos antimicrobianos baseados na mesma blenda polimérica e incorporados com nisina (NIS) e CNC, com potencial para uso como embalagem ativa antimicrobiana para alimentos. Os filmes desenvolvidos foram avaliados de acordo com suas propriedades mecânicas, de barreira ao oxigênio e ópticas. A atividade antimicrobiana dos filmes foi avaliada contra as bactérias patogênicas Listeria monocytogenes, Bacilus cereus e Staphylococcus aureus. Os nanocompósitos ativos desenvolvidos apresentaram significativo efeito antimicrobiano contra os três micro-organismos testados. Os CNC não só aumentaram a rigidez e a resistência à tração dos filmes, como também diminuíram significativamente a PO2 dos mesmos. A NIS atuou como plastificante na matriz polimérica, aumentando o alongamento na ruptura dos filmes. A presença de CNC e NIS aumentou a barreira à luz dos filmes. Os nanocompósitos ativos apresentaram bom desempenho in vitro e capacidade para serem aplicados na conservação de alimentos.