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Título: Embalagem ativa de amido termoplástico/poli (butileno adipato-co-tereftalato) com incorporação de curcumina solúvel em água
Título(s) alternativo(s): Thermoplastic starch/poly (butylene adipate-co-terephthalate) active packaging incorporated with water soluble curcumin
Autor(es): Mücke, Naiara
Orientador(es): Leimann, Fernanda Vitória
Palavras-chave: Biopolímeros
Alimentos - Embalagens
Filmes plásticos
Biopolymers
Food - Packaging
Plastic films
Data do documento: 4-Ago-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: MÜCKE, Naiara. Embalagem ativa de amido termoplástico/poli (butileno adipato-co-tereftalato) com incorporação de curcumina solúvel em água. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2020.
Resumo: A técnica de extrusão reativa tem se mostrado eficiente na incorporação de compostos bioativos para a aplicação em filmes com propriedades ativas. A curcumina apresenta reconhecido potencial antioxidante e antimicrobiano e sua aplicação em embalagens ativas tem sido investigada. Entretanto, devido à sua insolubilidade em água, o que compromete a sua aplicabilidade e ação efetiva, a utilização de formas comerciais de curcumina solúvel em água (curcumina encapsulada em polímeros hidrofílicos) tem sido reportada. A influência da presença da curcumina modificada (sua forma solúvel em água -WSC, do inglês water soluble curcumin) nas propriedades de materiais produzidos por extrusão reativa ainda não foi estudada. O efeito da aplicação da curcumina em sua forma original (caráter hidrofóbico) em materiais poliméricos compostos por blendas de TPS (themoplastic starch) e poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT) já foi estudada. Neste caso foi observada redução na reação de esterificação do amido durante a extrusão, o que prejudica sua compatibilidade com o PBAT e consequentemente as propriedades mecânicas do material, em função da presença da curcumina. Além disso, quando aplicado o material em contato com óleo de chia, houve migração da curcumina para o mesmo devido seu caráter hidrofóbico, alterando as propriedades sensoriais do produto embalado, levando o óleo a adquirir coloração amarela. Assim, o objetivo desse estudo foi produzir e caracterizar filmes antioxidantes compostos por uma blenda de amido termoplástico (TPS)e PBAT, adicionado de curcumina solúvel em água comercial WSC (0,05% -NC1 e 0,5% -NC2, % em relação à massa total de formulação), comparando-os com o controle (NC, sem adição de curcumina). Os filmes foram produzidos por extrusão reativa com amido, PBAT, glicerol e ácido cítrico, adicionados de curcumina (NC1 e NC2) e comparados ao controle (NC). Foram caracterizados em termos de medida instrumental de cor, opacidade, propriedades mecânicas, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água (PVA), morfologia, cristalinidade por difração de raio-X, espectroscopia de infravermelho (FTIR-ATR) e análises termogravimétricas. A incorporação de curcumina resultou em menor luminosidade, maior tonalidade amarelada-esverdeada, porém, não afetou a opacidade dos filmes. As propriedades mecânicas avaliadas demonstram que os filmes não diferiram significativamente (p > 0,05) em termos de resistência à tração em função da adição de WSC. Porém a adição de WSC na menor concentração (NC1 0,05%) levou à uma redução na elongação quando comparado ao controle, em contrapartida a formulaçãoNC2(0,5%) resultou em filmes com maior percentual de elongação e menor valor de módulo de Young, indicando maior flexibilidade e menor rigidez do que as demais. A formulação NC2 também exibiu morfologia mais compacta (indicativo de melhor compatibilização entre os componentes) e menor cristalinidade do que as demais formulações de filmes, corroborando os resultados supracitados, indicando um efeito plastificante causado pela WSC na concentração de 0,5%. Contudo, o aumento da concentração de curcumina, resultou em um aumento da solubilidade e da PVA dos filmes em comparação ao controle, devido ao caráter hidrofílico da WSC, além de representar um indicativo de menor esterificação e reticulação do amido pelo ácido cítrico na extrusão reativa. A análise de FTIR-ATR confirmou a presença de ligações éster, indicando que o processo de esterificação foi alcançado, porém em menor intensidade nas amostras NC2, confirmando o que foi observado nas análises de solubilidade e PVA. As análises termogravimétricas permitiram identificar de três a quatro eventos térmicos no processo de degradação dos filmes, sendo as maiores perdas de massa associadas a degradação de TPS e de PBAT.
Abstract: The reactive extrusion technique has been shown to be efficient in the incorporation of bioactive compounds for application in films with active properties. Curcumin presents recognized antioxidant and antimicrobial potential and its application in active packaging has been investigated. However, due to its insolubility in water which compromises its applicability and effective action, the use of commercial forms of water-soluble curcumin (curcumin encapsulated in hydrophilic polymers) has been reported. The influence of the presence of modified curcumin (its water-soluble form -WSC, from English water-soluble curcumin) on the properties of materials produced by reactive extrusion has not been studied yet. The effect of curcumin application in its original form (hydrophobic character) in polymeric materials composed of blends of TPS (thermoplastic starch) and poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) has already been studied. In this case, a reduction in the starch esterification reaction was observed during extrusion which impairs its compatibility with PBAT and consequently the mechanical properties of the material, depending on the presence of curcumin. Furthermore, when the material was applied in contact with chia oil curcumin migrated to it due toits hydrophobic character changing the sensory properties of the packaged product causing the oil to acquire yellow color. Thus, the objective of this study was to produce and characterize antioxidant films composed of a blend of thermoplastic starch (TPS) and PBAT added with commercial water-soluble curcumin WSC (0.05% -NC1 and 0.5% -NC2, % in relation to the total formulation mass) comparing them with the control (NC, without adding curcumin). The films were produced by reactive extrusion with starch, PBAT, glycerol and citric acid, added with curcumin (NC1 and NC2) and compared to the control (NC). They were characterized in terms of instrumental measurement of color, opacity, mechanical properties, humidity, solubility, water vapor permeability (WVP), morphology, crystallinity by X-ray diffraction, infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and thermogravimetric analyzes. The incorporation of curcumin resulted in lower luminosity, greater yellowish-greenish tonality, however, did not affect the opacity of the films. The mechanical properties evaluated demonstrate that the films did not differ significantly (p> 0.05) in terms of resistance to changes in the WSC addition functions. However, the addition of WSC in the lowest concentration (NC1 0.05%) led to a reduction in elongation when compared to the control in contrast the NC2 formulation (0.5%) resulted in films with a higher percentage of elongation and a lower module value Young's indicating greater flexibility and less rigidity than the others. The NC2 formulation also exhibited more compact morphology (indicative of better compatibility between the components) and less crystallinity than the other film formulations corroborating the aforementioned results indicating a plasticizer effect caused by the WSC at 0.5% concentration. However, the increase in curcumin concentration resulted in an increase in the solubility and WVP of the films compared to the control due to the hydrophilic character of the WSC in addition to representing an indication of less esterification and reticulation of starch by citric acid in the reactive extrusion. The FTIR-ATR analysis confirmed the presence of ester bonds indicating that the esterification process was achieved but to a lesser extent in the NC2 samples confirming what was observed in the solubility and WVP analyzes. Thermogravimetric analyzes allowed the identification of three to four thermal events in the degradation process of the films, with the greatest mass losses associated with degradation of TPS and PBAT.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5411
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