Produção e caracterização de filmes biodegradáveis baseados em amido e extratos naturais

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dc.contributor.advisorCarvalho, Gizilene Maria de
dc.contributor.authorGóes, Mariana Moraes
dc.contributor.bancaYamashita, Fabio
dc.contributor.bancaShirai, Marianne Ayumi
dc.contributor.bancaSantos Junior, Oscar de Oliveira
dc.contributor.bancaBaracat, Marcela Maria
dc.coverage.extent137 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-21T13:16:43Z
dc.date.available2024-08-21T13:16:43Z
dc.date.issued2023-03-31
dc.description.abstractO uso de embalagens é indispensável em nosso cotidiano, porém o descarte desses materiais torna-se uma preocupante fonte de poluição, principalmente por serem majoritariamente provenientes de polímeros de origem fóssil e não biodegradáveis. O uso de polímeros biodegradáveis é uma alternativa promissora para diminuir o impacto ambiental causado por esses materiais. Com o intuito de agregar propriedades às embalagens biodegradáveis para atender as novas exigências do mercado e aumentar a segurança alimentar, este trabalho propõe a produção de um sensor de frescor de peixe e de um filme de amido/PBAT com propriedades antioxidantes para a utilização como embalagem ativa e inteligente. Inicialmente foram produzidos filmes de amido, plastificantes: glicerol e isomalte, sendo este último a inovação deste filme e antocianinas para serem usados como indicador de frescor de peixe. O efeito dos plastificantes e da antocianina nos filmes de amido foram estudados em relação as propriedades físico-químicas, mecânicas, térmicas e cinética de sorção de água, verificando-se que o tipo e quantidade de plastificante altera as propriedades do material. Os resultados de teor de bases voláteis mostraram que o filme produzido é responsivo em uma ampla faixa de pH, sendo um excelente candidato como indicador para monitoramento do frescor do pescado. Para a produção das embalagens ativas antioxidante foram produzidas inicialmente partículas de quitosana com Tripolifosfato de sódio e um novo reticulante o Trimetafosfato de sódio, em que não há resultados do seu uso na literatura e diferentes proporções de quitosana:óleo essencial de orégano. As análises de infravermelho e intumescimento comprovaram a reticulação da quitosana e indicaram que o intumescimento é influenciado pelo tipo de reticulante e a maneira em que ocorre a interação destas substâncias com a quitosana. Análises termogravimétrica demonstraram que as partículas com óleo encapsulado apresentam maior estabilidade térmica que o óleo puro, servindo como proteção térmica à substância ativa. Pela técnica de espalhamento dinâmico de luz verificou-se que as partículas produzidas com Tripolifosfato de sódio apresentam menores tamanhos o que influenciou na liberação de óleo essencial de orégano. Para as diferentes partículas, a liberação de óleo é descrito por um mecanismo de liberação quasi fickiano. Filmes multicamadas em diferentes formulações de amido/Poli(Butileno Adipato-co-Tereftalato) com as partículas de quitosana pura e encapsuladas com óleo essencial de orégano e com o óleo livre na matriz polimérica foram produzidos por extrusão. Os resultados demonstram que a presença de partículas de quitosana e óleo essencial de orégano atuam como reforço ou carga nos filmes e o óleo como plastificante, aumentando os valores de permeabilidade ao vapor de água, a taxa de sorção de água e os valores de alongamento à ruptura e Módulo de Young comparados ao FC. O estudo cinético de liberação de óleo indicou uma difusão anômala, descrevendo uma combinação da difusão e relaxação das cadeias, com predominância do processo de difusão comprovado pelo parâmetro R/F<0 e modelo de Weibull. Maiores valores de compostos fenólicos e atividade antioxidante foram obtidos para as formulações com partículas de quitosana encapsuladas com óleo essencial de orégano (F1:1-TMFS e F1:1-TPFS), comprovando o efeito protetor da substância ativa pela encapsulação, além de servirem para mascarar o odor característico do óleo nos filmes. Os estudos realizados indicam que filmes de amido/ Poli(Butileno Adipato-co-Tereftalato) e partículas de quitosana encapsuladas com óleo essencial de orégano apresentam potencial para serem utilizados em embalagens ativas
dc.description.abstractother1The use of packaging is indispensable in our daily routine, but the inappropriate discard of these materials is a consider pollution source, especially for being proceeding from polymer of fossil origin and non-biodegradable. The utility of biodegradable polymers to obtain packages is an alternative to reduce the environmental impact of these materials. Tied to the new market demands, the biodegradable packaging is an option with its active and intelligent properties. In this work were produced starch films, plasticizers, and anthocyanin to be used as a fresh indicator of fish for intelligent packaging. The plasticizers effect and anthocyanin in the starch films were studied related with its physical chemical, mechanical and thermal properties and its kinetic capacity of water sorption, checking what type and quantity of plasticizers modifies the material properties. Furthermore, was estimated the pH influence in the color of the film containing anthocyanin, as its indicator activity and total volatile basic nitrogen. The results demonstrated that the film is effective over a broad pH range, being an excellent option to indicate and monitor the fish freshness. To produce active antioxidant packaging, chitosan particles were initially produced with sodium trimetaphosphate and sodium tripolyphosphate crosslinkers and different proportions of chitosan:oregano essential oil. Infrared with Fourier transform and swelling analyzes confirmed the crosslinking of chitosan and indicated that swelling is influenced by the type of crosslinker and the way in which these substances interact with chitosan. Thermogravimetric analysis demonstrated that particles with encapsulated oil have greater thermal stability than pure oil, serving as thermal protection for the active substance. By Dynamic Light Scattering it was verified that the particles produced with sodium tripolyphosphate have smaller sizes, which influenced the release of oregano essential oil. For the different particles, the oil release is described by a quasi-Fickian release mechanism. Were produced multilayer films by extrusion process in different formulations of starch/poly(butylene adipate-co-terephthalate) with oil-free and encapsulated chitosan particles containing oregano essential oil and non-polymeric matrix oil. The results show that the presence of chitosan and essential oil particles act as reinforcement or as filler at the films while the oil act as a plasticizer increasing the amount of water vapor permeability. This fact also increases the water sorption and the values related of elongation at break and Young’s modulus comparing to FC. The kinetics study of the oil demonstrated an anomalous release described by a combination of diffusion and relaxation of the chain’s prevalence the process of diffusion (proved by R/F<0 parameters and Weibull model). In case of the formulations containing chitosan particles and oregano essential oil (F1:1-TMFS e F1:1-TPFS) were observed a bigger number of phenolic compounds and antioxidant activity confirming the active substance protective effect when encapsulated in addition to has the potential of disguise the typical essential oil odor. The studies indicate that starch /Poly(Butylene Adipate-co-Terephthalate) films and chitosan particles encapsulated with oregano essential oil have the potential to be used in active packaging
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17244
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectEmbalagem inteligente
dc.subjectAntocianina
dc.subjectAntioxidantes
dc.subjectEmbalagem ativa
dc.subjectÓleo essencial de orégano
dc.subjectFísico-química
dc.subjectPolímeros biodegradáveis
dc.subjectEmbalagens - Biodegradação
dc.subjectEmbalagens
dc.subjectFilmes biodegradáveis
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsIntelligent packaging
dc.subject.keywordsAnthocyanin
dc.subject.keywordsAntioxidants
dc.subject.keywordsActive packaging
dc.subject.keywordsOregano essential oil
dc.subject.keywordsPhysical chemistr
dc.subject.keywordsBiodegradable polymers
dc.subject.keywordsPackaging
dc.subject.keywordsBiodegradation
dc.subject.keywordsEnvironment
dc.subject.keywordsBiodegradable films
dc.titleProdução e caracterização de filmes biodegradáveis baseados em amido e extratos naturais
dc.title.alternativeProduction and characterization of biodegradable films based on starch and natural extracts
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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