Biofilmes ativos de alginato de sódio com extrato de erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hil.): avaliação das propriedades físico-químicas e cinética de liberação de compostos fenólicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Farias, Natália Silva de
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/206049
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2018.
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spelling Biofilmes ativos de alginato de sódio com extrato de erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hil.): avaliação das propriedades físico-químicas e cinética de liberação de compostos fenólicosCiência dos alimentosErva-mateFenóisBiofilmesDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2018.Filmes biodegradáveis ativos são embalagens que além de proteger o material que o envolve, têm a capacidade de interagir com alimento de maneira que favoreça a sua preservação ou o aumento da vida de prateleira. Neste sentido, é de grande interesse tecnológico que a matriz polimérica biodegradável onde a substância ativa está inserida não se desintegre completamente, durante a liberação do composto ativo, para que a embalagem continue atuando como sistema de barreira e de proteção mecânica para o alimento. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo elaborar e caracterizar biofilmes de alginato de sódio incorporados do extrato aquoso da erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hil.) e avaliar os processos de liberação in vitro dos compostos fenólicos totais do filme em quatro simulantes alimentícios. O extrato aquoso de erva-mate foi preparado com 3 % (m/v) de folhas desidratadas e foi caracterizado em termos de teor de compostos fenólicos totais e atividade antioxidante pelos métodos do DPPH e FRAP. Os filmes foram preparados pelo método de casting utilizando 1,5 % de alginato de sódio, 0,3 g de glicerol/ g de alginato e extrato de erva-mate nas proporções de 0, 10, 15, 20 e 25 % (v/v), denominados de ALG, ALG10, ALG15, ALG20 e ALG25. Os filmes foram reticulados por imersão em 100 mL da solução de CaCl2 (3 % m/v) e 30 % (v/v) de etanol. Os filmes foram caracterizados morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e suas propriedades mecânicas e de barreira ao vapor de água e foram analisadas. Foram realizados ensaios cinéticos de liberação dos compostos fenólicos totais contidos no filme ALG25, em 4 sistemas de simulantes de alimentos, água (simulante A), etanol a 10 % (v/v) (simulante B), ácido acético a 3 % (m/v) (simulante C), ambos a 40 °C e isooctano P.A a 20 °C. (simulante D). De acordo com os resultados obtidos nas microscopias, observou-se que o aumento da concentração de extrato nos filmes modificou a estrutura dos filmes, tornando a superfície mais rugosa e promoveu o aumento de poros, conforme observado nas criofraturas. As isotermas de adsorção de umidade apresentaram maiores valores de umidade de equibíbrio para os filmes ALG20 e ALG25. O modelo de GAB foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais para todos os filmes avaliados. A permeabilidade ao vapor de água dos filmes ALG20 e ALG25 foi significativamente (p = 0,05) maior que a dos demais filmes, corroborando os resultados das isotermas de adsorção. A adição de 20 % de extrato tornou os filmes de alginato mais resistentes, sem comprometer a elongação e a rigidez. Nas cinéticas de liberação dos compostos fenólicos totais, a maior taxa liberação foi observada no simulante B após 48 h. Os modelos empíricos de Higuchi, Korsmeyer e Peppas e Sahlin foram ajustados aos dados experimentais da liberação com a finalidade de determinar as taxas de liberação e os mecanismos envolvidos na transferência de massa dos compostos fenólicos. O modelo de Peppas e Sahlin foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais em todos os simulantes analisados. De acordo com valores dos parâmetros de K1 relacionado com a difusão Fickiana e K2 relacionado com o processo de erosão/ relaxação da matriz polimérica, o processo de transferência de massa dos compostos fenólicos totais através da matriz, ocorre basicamente por difusão. Contudo, os filmes com 20 e 25 % do extrato de erva-mate foram o que apresentaram maiores diferenças estruturais, nas propriedades mecânicas e nas propriedades de barreira. O processo de transferência de massa dos compostos fenólicos totais do extrato na matriz polimérica é favorecido em meios higroscópicos, principalmente, em meio etanólico.Abstract : Active biodegradable films are packaging that, in addition to protecting the material that surrounds it, have the ability to interact with food in a way that favors its preservation or increase shelf life. In this sense, it is of great technological interest that the biodegradable polymer matrix where the active substance is inserted does not completely disintegrate during the release of the active compound so that the packaging continues to act as a barrier and mechanical protection system for the food. Therefore, the objective of this work was to elaborate and characterize the sodium alginate biofilms incorporated in the aqueous extract of the yerba mate (Ilex paraguariensis St. Hil.) and evaluate the in vitro release processes of the total phenolic compounds of the film in four food simulants. The aqueous extract of yerba mate was prepared with 3% (w / v) of dehydrated leaves and was characterized in terms of total phenolic compounds content and antioxidant activity by the DPPH and FRAPS methods. The films were prepared by the casting method using 1.5% sodium alginate, 0.3 g glycerol/ g alginate and yerba mate extract in the proportions of 0, 10, 15, 20 and 25% (v / v), termed ALG, ALG10, ALG15, ALG20, and ALG25. The films were cross-linked by immersion in 100 mL of CaCl2 solution (3% m/ v) and 30% (v/ v) ethanol. The films were characterized morphologically by Scanning Electron Microscopy (SEM) and their mechanical and barrier properties to water vapor and were analyzed. Kinetic assays were carried out in 4 systems of food simulants, water (simulant A), 10 % ethanol (v / v) (simulant B), 3 % acetic acid (m / v) (simulant C), both at 40 °C and PA isooctane at 20 °C (simulant D). According to the results obtained in the microscopies, it was observed that the increase of the concentration of extract in the films modified the structure of the films, making the surface rougher and promoted the increase of pores, as observed in the cryofractures. Moisture adsorption isotherms presented higher equilibrium moisture values for ALG20 and ALG25 films. The GAB model was the best fit for the experimental data for all films evaluated. The water vapor permeability of ALG20 and ALG25 films was significantly (p = 0.05) higher than that of the other films, corroborating the results of the adsorption isotherms. The addition of 20% extract made the alginate films more resistant, without compromising elongation and rigidity. In the release kinetics of total phenolic compounds, the highest release rate was observed in simulant B after 48 h. The empirical models of Higuchi, Korsmeyer and Peppas and Sahlin were fitted to the experimental data of the release in order to determine the release rates and the mechanisms involved in the mass transfer of the phenolic compounds. The Peppas and Sahlin model was the one that best fit the experimental data in all simulants analyzed. According to values of K1 parameters related to the Fickian and K2 diffusion related to the erosion/relaxation process of the polymer matrix, the mass transfer process of the total phenolic compounds through the matrix basically occurs by diffusion. However, the films with 20 and 25% of the yerba mate extract presented the greatest structural differences in the mechanical properties and barrier properties. The mass transfer process of phenolic compounds in the polymeric matrix extract is favored hygroscopic media, especially in the ethanolic medium.Müller, Carmen Maria OliveraUniversidade Federal de Santa CatarinaFarias, Natália Silva de2020-03-31T14:41:22Z2020-03-31T14:41:22Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis119 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf355485https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/206049porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T14:41:22Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/206049Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T14:41:22Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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