Novas aplicações tecnológicas do polímero alginato : fotocatalisadores flutuantes e bioativos imobilizados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dalponte, Ithiara, 1989-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/73839
Resumo: Orientadora: Profa. Dra. Regina Maria Matos Jorge
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spelling Dalponte, Ithiara, 1989-Mathias, Álvaro Luiz, 1962-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de AlimentosJorge, Regina Maria Matos, 1963-2022-05-03T19:41:38Z2022-05-03T19:41:38Z2020https://hdl.handle.net/1884/73839Orientadora: Profa. Dra. Regina Maria Matos JorgeCoorientador: Prof. Dr. Alvaro Luiz MathiasTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. Defesa : Curitiba, 20/07/2020Inclui referências: p. 168-197Resumo: polímero alginato possui inúmeras aplicações, especialmente devido às suas propriedades gelificantes. Este estudo aplicou o hidrogel de alginato de cálcio no desenvolvimento de fotocatalisadores e no encapsulamento de compostos bioativos. O Capítulo 1 apresenta uma revisão de literatura que aborda uma visão geral de todos os conceitos envolvidos nessas aplicações. No desenvolvimento de partículas fotocatalisadoras, o alginato foi utilizado como matriz de imobilização do TiO2 e da bentonita, aplicadas na degradação de corantes sintéticos. O Capítulo 2 apresenta a obtenção de partículas de TiO2/alginato flutuantes para a sua aplicação na fotocatálise heterogênea do corante amarelo tartrazina (TZ). A adição de CaCO3 ao TiO2/alginato e sua posterior reticulação em meio ácido, levou a geração de bolhas de CO2 no interior das partículas ocasionando a sua capacidade de flutuar. A formulação das partículas flutuantes TiO2/alginato foi investigada e otimizada para garantir 100% de flutuabilidade. A formulação ótima encontrada foi de 1,1%(m/m) de TiO2; 2,3% CaCO3 (m/m) e 6,4%(v/v) de CH3COOH. O corante testado não adsorveu nas esferas, mas foi removido da solução aquosa por fotocatálise com eficiência de 89%. No Capítulo 3 foi realizada a adição de bentonita modificada às esferas flutuantes, a fim de melhorar as suas propriedades adsortivas e aprimorar a remoção fotocatalítica. 1% (m/m) da organobentonita (NaOB) preparada garantiu a flutuabilidade das esferas e promoveu a adsorção do corante aniônico amarelo tartrazina (TZ) e melhorou a adsorção do corante catiônico azul de metileno (MB) nas esferas flutuantes TiO2-NaOB/alginato. A capacidade adsortiva na remoção dos corantes TZ e MB foi de 26% e 59%, respectivamente. Ao aplicar a fotocatálise, a remoção atingiu níveis de 95% e 99%, respectivamente. A adição do adsorvente também melhorou a estabilidade térmica da mistura TiO2/alginato e garantiu 7 ciclos de reuso com alta taxa de remoção dos corantes. O Capítulo 4 explorou a capacidade do polímero de alginato em atuar como matriz de encapsulamento de compostos bioativos. Extratos da casca liofilizada da jabuticaba Sabará (Plinia cauliflora) (JE) e de própolis produzido por abelhas nativas sem ferrão (Tubuna) (PE) foram caracterizados quanto à atividade antioxidante pelos métodos DPPH e ABTS, à concentração de compostos fenólicos totais (Folin-Ciocalteau) e à concentração de antocianinas monoméricas (pH-diferencial). O alginato apresentou elevada eficiência de encapsulamento EE(%) na mistura 2:1 de extrato jabuticaba/própolis - 98% em relação aos fenólicos totais e 89% em relação a antocianinas monoméricas. As esferas JPE/alginato foram submetidas a teste de liberação in vitro condições gastrointestinais simuladas. As esferas se apresentaram resistentes ao pH gástrico (1,2) com liberação de 40% de antocianinas após 240 minutos, e a sua total desintegração ocorreu em pH 7,4 (intestinal). Os resultados contribuem para a utilização dessa mistura de extratos ricos em compostos fenólicos encapsulados em alginato como aditivo alimentar em alimentos e bebidas. Além de elevada capacidade antioxidante, as partículas podem ser usadas como corante natural devido à alta concentração de antocianinas encapsuladas em alginato.Abstract: The alginate polymer has numerous applications due to its gelling properties. This study applied the polymer in the development of photocatalysts and in the encapsulation of bioactive compounds. Chapter 1 presents a literature review that addresses an overview of all the concepts involved in these applications. In the development of photocatalyst particles, alginate was used as an immobilization matrix for TiO2 and bentonite clay, for the degradation of synthetic dyes. Chapter 2 presents the synthesis of floating TiO2/alginate beads for their application in the heterogeneous photocatalysis of tartrazine dye (TZ). The addition of CaCO3 to TiO2/alginate and subsequent cross-linking in the acidic aqueous medium led to the generation of CO2 bubbles inside the particles, causing their ability to float. The formulation of floating TiO2/alginate beads was investigated and optimized to guarantee 100% beads buoyancy. The optimal formulation was 1.1wt% of TiO2; 2.3wt% CaCO3 and 6.4v% CH3COOH. TZ dye did not adsorb to the floating beads but was removed from the aqueous solution by photocatalysis with 89% efficiency. In Chapter 3, modified bentonite is added to the floating beads in order to improve their adsorptive properties and improve photocatalytic removal. 1wt% of prepared organobentonite (NaOB) guaranteed the beads buoyancy and promoted the adsorption of anionic dye tartrazine (TZ) and improved the adsorption of the methylation blue cationic dye (MB) in the floating TiO2-NaOB/alginate beads. The adsorptive capacity for TZ and MB dyes removal was 26% and 59%, respectively. When applying photocatalysis, the removal reached levels of 95% and 99%, respectively. The adsorbent addition also improved the thermal stability of the TiO2/alginate mixture and ensured 7 reuse cycles with high removal percentage. Chapter 4 explored the alginate polymer ability to act as an encapsulation matrix for bioactive compounds. Extracts from the lyophilized peel of Sabará jaboticaba (Plinia cauliflora) (JE) and the propolis produced by native stingless bees (Tubuna) (PE) were characterized for antioxidant activity by the DPPH and ABTS methods, the content of total phenolic compounds (Folin-Ciocalteau) and concentration of monomeric anthocyanins (pHdifferential). Alginate showed high EE encapsulation efficiency (%) for the 2:1 mixture of jaboticaba/propolis extract - 98% for total phenolics and 89% for monomeric anthocyanins. JPE/alginate beads were subjected to in vitro release tests with simulated gastrointestinal conditions. The beads were resistant to gastric pH (1.2) with 40% anthocyanins released after 240 minutes, and their total disintegration occurred at pH 7.4 (intestinal). The results contribute to the use of this mixture of extracts rich in phenolic compounds encapsulated in alginate as a food or beverage additive. In addition to the high antioxidant capacity, the particles can be used as a natural dye due to the high content of anthocyanins encapsulated in alginate.1 recurso online : PDF.application/pdfPolimerosAlginatosCompostos bioativosJabuticabaTecnologia de AlimentosNovas aplicações tecnológicas do polímero alginato : fotocatalisadores flutuantes e bioativos imobilizadosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ITHIARA DALPONTE.pdfapplication/pdf38967328https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/73839/1/R%20-%20T%20-%20ITHIARA%20DALPONTE.pdf480948693c4184818c7bb291add16a14MD51open access1884/738392022-05-03 16:41:38.664open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/73839Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082022-05-03T19:41:38Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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