Nanofibras antimicrobianas para aplicação em alimentos

• Main Author: Kuntzler, Suelen Goettems
• Publication Date: 2017
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Download full: http://repositorio.furg.br/handle/1/8750
• topic: Engenharia de alimentos; Biopolímeros; Compostos fenólicos; Electrospinning; Spirulina; Nanofibras; Food Engineering; Biopolymer; Phenolic compounds; Electrospinning; Nanofibers

As microalgas como a Spirulina sp. LEB 18 apresentam compostos biologicamente ativos como os compostos fenólicos que possuem atividade antifúngica e antibacteriana. O poli(hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero extraído da microalga Spirulina sp. LEB 18 que apresenta características como biodegradabilidade e propriedades mecânicas semelhantes aos plásticos convencionais, podendo ser alternativa aos materiais termoplásticos de origem petroquímica. Além disso, os polímeros quitosana e poli (óxido de etileno) (PEO) também apresentam importantes características como biodegradabilidade, biocompatibilidade com células e tecidos e propriedade antimicrobiana, os quais podem ser aplicados na produção de embalagens de alimentos. As nanofibras poliméricas produzidas por electrospinning são nanomateriais que em função do polímero utilizado apresentam elevada área superficial em relação ao volume, alta porosidade que permite a incorporação de compostos e propriedades mecânicas semelhantes aos filmes. O objetivo do trabalho foi desenvolver nanofibras poliméricas contendo compostos fenólicos obtidos da biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 com potencial propriedade antibacteriana. Na primeira etapa deste trabalho foi realizada a extração dos compostos fenólicos e a atividade antimicrobiana do extrato foi testada através dos métodos de difusão com discos e macrodiluição. Os dois métodos foram realizados com as bactérias Escherichia coli ATCC 25972 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Na outra etapa, a biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 foi utilizada para extração do biopolímero PHB, o qual foi solubilizado em clorofórmio e a solução polimérica foi testada no electrospinning para produção de nanofibras. Os polímeros quitosana e PEO também foram utilizados para o desenvolvimento de nanofibras. Após, os compostos fenólicos foram incorporados às nanofibras, as quais foram conduzidas às análises mecânicas, termogravimétricas, de molhabilidade, físico-químicas, morfológicas e microbiológicas. Dessa forma, os compostos fenólicos presentes na microalga e identificados por cromatografia foram os ácidos gálico e cafeico capazes de formar halos de inibição de 11,0 ± 0,1 e 15,7 ± 0,6 mm com a concentração mínima inibitória de 200 e 500 µg mL-1 para os micro-organismos Staphylococcus aureus ATCC 25923 e Escherichia coli ATCC 25972, respectivamente. As nanofibras poliméricas contendo os compostos fenólicos apresentaram diâmetro médio de 810 ± 85 nm e 214 ± 37 nm para PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. A partir da análise do ângulo de contato foi possível determinar que as nanofibras de PHB e a blenda de quitosana/PEO ambas com os compostos fenólicos apresentam caráter hidrofóbico e hidrofílico, respectivamente. As propriedades térmicas confirmaram a incorporação dos compostos e possibilitaram a utilização das nanofibras como embalagens de alimentos por apresentarem temperatura de máxima degradação de 287,0 e 323 °C, para nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. O espectro FTIR confirmou a incorporação dos compostos fenólicos nas nanofibras e a análise da atividade biológica determinou que as nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO contendo os compostos fenólicos apresentaram halos de inibição de 7,5 ± 0,4 e 6,4 ± 1,1 mm para o Staphylococcus aureus ATCC 25923. Esta alternativa nanobiotecnológica de caráter inovador contribui para à ciência pois as nanofibras quando aplicadas em alimentos podem aumentar as propriedades mecânicas e térmicas adequando-as ao uso como embalagens. Além disso, a adição de compostos fenólicos com a atividade antibacteriana auxilia a embalagem a interagir com o alimento de forma desejável, protegendo os produtos alimentares do ambiente externo e proporcionando maior segurança alimentar para o consumidor.