Influência da adição de nanocristais e nanofibrilas de celulose extraídas de bagaço de cana-de-açúcar nas propriedades de embalagens biodegradáveis ativas à base de pectina

• Autor(a) principal: Silva, Daniela Leocádio
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9880
• topic: Tecnologia de alimentos; Embalagens; Bagaço de cana; Celulose; Biopolímeros; Nanotecnologia; Nisina; Pectina; Ciência de Alimentos

Os polímeros biodegradáveis constituem um campo de pesquisa emergente na área de embalagens, as maiores barreiras para a aceitação destes materiais como substitutos para os tradicionais polímeros não biodegradáveis estão no desempenho mecânico limitado e alto custo. Diante disso, as nanoceluloses têm sido estudadas como biopolímeros de alta tecnologia para aplicação em nanoreforço em diversos materiais. A primeira etapa deste trabalho foi sintetizar e caracterizar os nanocristais de celulose CNC extraídos a partir do bagaço de cana- de-açúcar. Após a síntese com a hidrolise ácida, o rendimento foi estimado em 40 %, o tamanho variou de 6 a 20 nm de diâmetros e comprimento médio dos cristais variam de 150-300 nm. A avaliação da medida de potencial elétrico superficial mostrou valor médio -19,4 mV, apresentou morfologia de bastonete, temperatura inicial de degradação dos nanocristais de celulose foi de 268 oC, o indice cristalidade foi de 71 % do CNC. A segunda etapa foi sintetizar celulose nanofibrilada CNF extraída do bagaço de cana-de-açúcar processo mecânico de desfibrilação no moinho Super Masscolloider Masuko Sangyo. A celulose nanfibrilada foi caracterizada tendo um rendimento estimado de 90 %, possui seu comprimento alongado 350 nanométrico e seu diâmetro na escala 11 a 16 nanométrico. A avaliação da medida de potencial elétrico superficial mostrou valor médio -26,2 mV. A análise de difração de raios X e análise térmica revelaram que NCFs possui cristalinidade 64,3 % e a temperatura inicial de degradação celulose nanofibriladas foi 240 oC, provavelmente devido à estrutura amorfo. A próxima etapa foi desenvolver uma embalagem ativa biodegradável com pectina (PEC) e adicionar o antimicrobiano nisina z e nanocristais de celulose com nanoreforço. Os resultados obtidos mostraram que os filmes de pectina (PEC) com nisina z (NIS) inibiram o crescimento das bactérias avaliadas a Escherichia coli e Staphylococcus aureus. A temperatura inicial de degradação dos filmes variou (260 oC a 290 oC). O alongamento na ruptura não obteve diferença significativa ao nivel de (P>0,05) na interação.O alongamento na ruptura reduziu com adição das concentrações máximas de NIS e CNC e, consequentemente, houve aumentos do módulo de elasticidade, tornando os filmes mais rígidos e mais fortes. A resistência à máxima tração do filme foi afetado pelos níveis de CNC (8,55 % e 10 %) estudados, no entando, quanto maior concentração de nisina (8,55 %) e CNC maior foi o resistência a máxima dos filmes.A taxa de permeabilidade do vapor de água foi influenciada por uma maior concentração de nanocristais de celulose (10 %) nos filmes de pectina ocorreu uma aumento significativo da taxa de permeabilidade ao vapor d’água (TPVA), mostrando que o nanocristais de celulose em alta concentração não funcionaram como uma barrreira para impedir a passagem de gases. A última etapa foi desenvolver uma embalagem ativa biodegradável á base de pectina com nisina z e celulose nanofibrilada (CNF). No teste de difusão em ágar para todos os tratamentos testados ocorreu diferencia significativa ao nível (P>0,05), observou-se atividade antimicrobiana in vitro da nisina z (NIS) para o micro-organismos Escherichia coli e Staphylococcus aureus. As propriedades mecânicas dos flmes mostraram que a resistência máxima foram afetada pela adição de celulose nanfibrilada (CNF) nos níveis estudados e obteve diferença significativa ao nível (P>0,05).O alongamento na ruptura obteve diferença significativa ao nível (P>0,05) e também foi afetado pela presença de CNF e NIS. O módulo de elasticidade não obteve diferença significativa ao nível (P>0,05) em concentrações máximas de NIS e CNF. As análises termogravimétricas dos filmes apresentaram uma temperatura de degradação de variando de 241 oC a 349 oC entre os tratamentos. A taxa de permeabilidade do vapor de água (TPVA) reduziu com a concentração máxima de 10 % de CNF nos filmes de pectina. A CNF funcionou com uma barreira física formada com a dispersão nanofibrilas na matriz polimérica dificultando a passagem de vapor de água. Essa propriedade é essencial para embalagens para alimentos.