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Título: Desenvolvimento de hidrogéis antimicrobianos de gelatina contendo ácidos orgânicos para aplicações alimentícias
Título(s) alternativo(s): Development of antimicrobial gelatin hydrogels containing organic acids for food applications
Autor(es): Moreira, Thaysa Fernandes Moya
Orientador(es): Leimann, Fernanda Vitória
Palavras-chave: Ácidos orgânicos
Carne - Microbiologia
Microestrutura
Organic acids
Meat - Microbiology
Microstructure
Data do documento: 19-Fev-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Medianeira
Citação: MOREIRA, Thaysa Fernandes Moya. Desenvolvimento de hidrogéis antimicrobianos de gelatina contendo ácidos orgânicos para aplicações alimentícias. 2018. 55 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2018.
Resumo: A demanda elevada de carne traz preocupações para a segurança alimentar devido a susceptibilidade às contaminações que podem ocasionar doenças transmitidas por alimentos (DTA). Dentre os fatores alarmantes estão as inconformidades na higienização de equipamentos relacionadas a ação inadequada dos sanitizantes. Com isso, aliado a necessidade de desenvolvimento de tecnologias verdes e redução do consumo de água, novos sanitizantes estão em ascensão. Uma das alternativas é a utilização de ácidos orgânicos, como o ácido lático e o ácido acético, que apresentam atividade antimicrobiana e, por serem considerados seguros para a utilização em alimentos, não necessitam serem removidos após a aplicação, o que não ocorre com os sanitizantes tradicionais que necessitam de enxágue. A incorporação desses compostos em hidrogéis, que são estruturas poliméricas reticuladas, pode ser eficaz por sua facilidade de produção e baixo custo. Com isso, o trabalho tem como objetivo desenvolver hidrogéis de gelatina contendo ácidos orgânicos como sanitizantes para aplicação na limpeza interna de moedores de carne. Inicialmente, foram realizadas análises de concentração mínima inibitória e concentração mínima bactericida do ácido lático e ácido acético conforme o método de microdiluição em caldo, análise de sinergismo na combinação dos ácidos através do índice de concentração inibitória fracionada (FIC) e ensaio de tempo de morte para inibição de Salmonella Typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e Escherichia coli. A partir da avaliação desses resultados foram produzidas formulações de hidrogéis de gelatina reticulada enzimaticamente (Transglutaminase): sem adição de ácidos orgânicos como controle (C), contendo ácido lático 1×MIC e 6×MIC (GRL1 e GRL6), contendo ácido acético 1×MIC e 6×MIC (GRA1 e GRA6), contendo combinações de ácido lático e acético 1×ensaio de sinergismo e 6×ensaio de sinergismo (GRLA1 e GRLA6). O efeito da incorporação dos ácidos orgânicos aos hidrogéis foi avaliado com relação a Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (interação química entre hidrogel e ácidos), Microscopia Eletrônica de Varredura (microestrutura), propriedades mecânicas (texturômetro), porosidade, intumescimento de equilíbrio em água, cinética de intumescimento e modelagem matemática da absorção de água (modelos de Higuchi, Kosmeyers-Peppas, Peppas-Sahlin). Além disso, o efeito antimicrobiano dos hidrogéis foi analisado in vitro através de ensaio de tempo de morte nos tempos de 1, 3, 6, 12 e 24 horas. Nos resultados foi possível verificar que o ácido lático causou modificações estruturais responsáveis pelo aumento da porosidade, compactação da parede celular e diminuição da resistência mecânica, resultando em uma eficácia antibacteriana elevada para todos os microrganismos. Foram processadas amostras de carne antes e depois da aplicação dos hidrogéis previamente hidratados em moedor de carne para avaliar a qualidade da carne processada após sanitização com os hidrogéis por pH e análise microbiológica. Foi possível verificar que a qualidade da carne após a simulação de sanitização com os hidrogéis permaneceu a mesma. Com isso, os hidrogéis de gelatina podem ser uma alternativa viável ao uso de sanitizantes diluídos em água, garantindo a eficácia antimicrobiana comprovada nos estudos.
Abstract: Intense meat demand brings food safety concerns due to susceptibility to contamination that can lead to foodborne illness. Among the alarming factors are the nonconformities in the hygiene of equipment related to the sanitizer's inadequate action. With that, together with the need to develop green technologies and reduce water consumption, new sanitizers are on the rise. One of the alternatives is the use of organic acids, such as lactic acid and acetic acid, which have antimicrobial activity and, because they are considered safe for use in foods, do not need to be removed after application, which is not the case with sanitizers which need rinsing. The incorporation of these compounds into hydrogels, which are cross-linked polymeric structures, can be effective because of their ease production and low cost. With this, the objective of this work is to develop gelatin hydrogels containing organic acids as sanitizers for application in the internal cleaning of meat grinders. Initially, analyses of minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of the lactic and acetic acids were carried out according to the broth microdilution method, synergism analysis in the combination of the acids through the fractional inhibitory concentration index (FIC) and time-kill for inhibition of Salmonella Typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Escherichia coli. From the evaluation of these results, enzymatically (Transglutaminase) crosslinked gelatin hydrogel formulations were produced: without addition of organic acids as control (C), containing 1xMIC lactic acid and 6xMIC (GRL1 and GRL6), containing 1xMIC acetic acid and 6xMIC (GRA1 and GRA6), containing combinations of lactic and acetic acids 1xsynergism and 6x synergism test (GRLA1 and GRLA6). The effect of the organic acids incorporation on the hydrogels was evaluated with respect to Infrared Spectroscopy by Fourier Transform (chemical interaction between hydrogels and acids), Scanning Electron Microscopy (microstructure), mechanical properties (texturometer), porosity, equilibrium swelling in Water, swelling kinetics and mathematical modeling of water absorption (Higuchi, Kosmeyers-Peppas, Peppas-Sahlin models). In addition, the antimicrobial effect of the hydrogels was analyzed in vitro by time-kill assay at times of 1, 3, 6, 12 and 24 hours. In the results it was possible to verify that lactic acid caused structural modifications responsible for the increase of porosity, cell wall compaction and the decrease of mechanical resistance, resulting in high antibacterial efficacy for all microorganisms. Meat samples were processed before and after the application of hydrogels previously hydrated in meat grinders to evaluate the quality of meat processed after sanitization with the hydrogels by pH and microbiological analysis. It was possible to verify that the meat quality after the sanitization simulation with the hydrogels remained the same. Thus, gelatin hydrogels can be a viable alternative to the use of sanitizers diluted in water, guaranteeing the proven antimicrobial efficacy in the studies.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3560
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