Filmes biodegradáveis são uma alternativa ao uso de embalagens não biodegradáveis, relacionado ao aumento do uso deste material, impacto e descarte inadequado. Para produção de filmes diversos polímeros podem ser utilizados, em que o amido apresenta boas características e propriedades para obtenção. A adição de antioxidantes naturais nanoencapsulados, como carotenoides, pode auxiliar no desenvolvimento de filmes biodegradáveis com atividade antioxidante, com maior estabilidade e solubilidade destes compostos. Assim, filmes biodegradáveis ativos foram obtidos a partir do amido de mandioca com adição de licopeno ou β-caroteno livres e nanoencapsulados. Diferentes formulações foram desenvolvidas, nos quais os antioxidantes naturais livres ou nanoencapsulados foram adicionados a mesma concentração. Os filmes com adição dos pigmentos nanoencapsulados apresentaram características diferentes da adição dos pigmentos livres, com maior espessura, permeabilidade ao vapor de água, opacidade, propriedades mecânicas, menor transmissão de luz UV/Vis e maior interação do aditivo com a matriz. Os filmes com nanocápsulas também apresentaram maior efeito protetor sobre a estabilidade do óleo de girassol armazenado sob condição acelerada de oxidação, com menor formação de produtos de oxidação e potencial aplicação como embalagem de alimentos. Os filmes foram utilizados para avaliar a estabilidade oxidativa de manteiga, que apresentou maior estabilidade e manutenção da qualidade durante o armazenamento sob incidência de luz quando armazenada nos filmes com adição de nanocápsulas. Além disso, independente da adição de licopeno ou β-caroteno livres e nanoencapsulados, todos os filmes apresentaram estabilidade térmica e rápida biodegradabilidade após 15 dias. Filmes biodegradáveis com adição de carotenoides, licopeno e β-caroteno, apresentaram resultados promissores para o desenvolvimento de embalagens com antioxidantes naturais e manutenção da estabilidade de alimentos com alto teor de gordura durante o armazenamento. / Biodegradable films are an alternative to use of non-biodegradable packaging, related to increased use of this material, impact and inappropriate disposal. For film production, various polymers may be used, wherein the starch has good characteristics and properties for obtaining. The addition of natural nanoencapsulated antioxidants, such as carotenoids, may aid the development of biodegradable films with antioxidant activity, with greater stability and solubility of these compounds. Thus, active biodegradable films were obtained from cassava starch with the addition of free and nanoencapsulated lycopene or β-carotene. Different formulations were developed, where free or nanoencapsulated natural antioxidants were added at the same concentration. The films with the addition of nanoencapsulated pigments presented different characteristics of free pigment addition, with greater thickness, permeability to water vapor, opacity, mechanical properties, lower transmission of UV/Vis light and greater interaction of the additive with the matrix. The films with nanocapsules also had a greater protective effect on the stability of the sunflower oil stored under accelerated oxidation conditions, with less formation of oxidation products and potential application as food packaging. The films were used to evaluate the oxidative stability of butter, which presented higher stability and maintenance of the quality during storage under light incidence when stored in the films with the addition of nanocapsules. In addition, independent of the addition of free and nanoencapsulated lycopene or β-carotene, all films showed thermal stability and rapid biodegradability after 15 days. Biodegradable films with the addition of carotenoids, lycopene and β-carotene, presented promising results for the development of packages with natural antioxidants and maintenance of the stability of foods with high-fat content during storage.

El presente trabajo de investigación tiene un propósito económico-ambiental sobre la producción y comercialización de envases biodegradables, a base bagazo de caña de azúcar, para el transporte de alimentos en diversas cadenas de restaurantes en Lima Metropolitana. A partir de la información recabada, se obtuvo que 96% de los encuestados reconoce que Perú sufre los estragos de la contaminación ambiental como problema mundial. Asimismo, 86% están dispuestos a disminuir el impacto ambiental de los desechos de envases descartables ofrecidos en los restaurantes. Actualmente, las cadenas de restaurantes de comida rápida, pollos a la brasa, leña/carbón, y chifas; usan envases descartables elaborados a base de poliestireno expandido (EPS) conocido como tecnopor, y tereftalato de polietileno (PET) sin contar con una alternativa ecológica para el consumidor. Por otra parte, esfuerzos políticos como la aprobación del D.S. 013-2018-MINAM, buscan la reducción gradual del plástico de un solo uso y el consumo responsable; no obstante, aún no se cuenta con políticas de interés nacional que promuevan cambios en los hábitos del consumidor para proteger el medioambiente y la salud pública. La inversión estimada del proyecto es S/. 1,109,000.00, con una estructura de deuda/capital 70/30, y una recuperación de capital en 2 años del monto excedente de S/. 3,327,549.00 sobre la inversión realizada, expresados en términos del periodo cero y con una rentabilidad promedio anual exigida por el accionista de 12.93%. / This research work has an economic-environmental purpose on the production and commercialization of biodegradable containers, based on sugar cane bagasse, for the transport of food in various chains of restaurants in metropolitan Lima. Based on the information gathered, 96% of respondents recognize that Peru suffers from the ravages of environmental pollution as a global problem. Likewise, 86% are prepared to reduce the environmental impact of disposable packaging waste offered in restaurants. Currently, fast food restaurant chains, grilled chickens, firewood/charcoal, and chifas; They use disposable containers made from expanded polystyrene (EPS), known as tecnopor, and polyethylene terephthalate (PET) without an ecological alternative for the consumer. On the other hand, political efforts such as the approval of the DS 013-2018-MINAM, seek the gradual reduction of single-use plastic and responsible consumption; However, there is still no national-interest policies that promote changes in consumer habits to protect the environment and public health. The estimated investment of the project is S/. 1,109,000.00, with a debt/capital structure 70/30, and a capital recovery in 2 years of the surplus amount of S/. 3,327,549.00 on the investment made, expressed in terms of the zero period and with an average annual profitability demanded by the shareholder of 12.93%. / Trabajo de investigaciòn

Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de materiais compósitos baseados na mistura (blenda) de poli (ácido lático) PLA e poli (adipato co-tereftalato de butileno) PBAT reforçados com bio-hidroxiapatita \"HAp\", obtida a partir de cascas de ovos brancos de galinha. A obtenção de HAp foi realizada por via úmida, reação ácido-base. Primeiramente, foi obtido o bio-carbonato de cálcio a partir das cascas de ovos brancos de galinha, seguido de um ciclo térmico de aquecimento a 800 °C para a conversão em óxido de cálcio, o qual posteriormente foi sinterizado a 900 °C para a obtenção da HAp. Os materiais compósitos de PLA/PBAT reforçados com 1, 3 e 5 %, em massa, de HAp em pó, com tamanho de partículas iguais ou menor que 10 μm, foram preparadas pelo processo de extrusão utilizando-se uma extrusora de dupla-rosca. Após o processo de extrusão, os materiais foram alimentados ao funil de alimentação de uma injetora de laboratório para a obtenção dos corpos de prova para os ensaios de caracterização. Parte dos corpos de prova foram submetidos à esterilização por radiação gama (radioesterilização), utilizando-se feixe de elétrons de alta energia, gerados em um acelerador de elétrons industrial, de 1,5 MeV, à temperatura ambiente e na presença de ar, com dose de radiação de 25 kGy. As amostras de HAp foram caracterizadas por meio dos ensaios de difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG) e microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (MEV-FEG). O PLA/PBAT puro e seus compósitos não irradiados e irradiados foram caracterizados por meio dos ensaios de DRX, TG, MEV-FEG, calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de distorção térmica (HDT), ponto de amolecimento Vicat, resistência à tração, à flexão e ao impacto Izod, validação do processo de esterilização (teste de carga microbiana (Biocarga ou Bioburden) e ensaios de esterilidade) e citotoxicidade \"in vitro\" pelo método de incorporação do vermelho neutro para avaliação da biocompatibilidade das amostras. As análises de DRX da HAp mostraram os picos característicos presentes na fase amorfa da HAp; os picos e bandas largas pertencentes aos grupos moleculares da HAp foram identificados por meio da análise por FTIR; a estabilidade térmica da HAp obtida foi confirmada por termogravimetria, a qual mostrou uma pequena perda de massa com o aumento da temperatura, devido à queima do solvente, evaporação de água e queima de materiais orgânicos presentes na amostra de HAp, as imagens obtidas por MEV-FEG mostraram estruturas irregulares características da HAp. A incorporação de HAp na blenda de PLA/PBAT promoveu ganhos superiores a 10 % na temperatura de distorção térmica e no ponto de amolecimento Vicat original da blenda, aumento superior a 15 % nas propriedades mecânicas de resistência à tração e à flexão, e aumento superior a 10 % a resistência ao impacto Izod, melhorando suas propriedades de forma significativa quando comparado a blenda de PLA/PBAT. Os testes de carga microbiana e esterilidade mostraram que a dose de radiação de 25 kGy aplicada foi eficaz para a esterilização das amostras dos materiais. Todas as amostras apresentaram-se biocompatíveis em ambiente celular pelo teste de citotoxicidade \"in vitro\", apresentando potencial para estudo \"in vivo\". / This work presents the preparation and characterization of composites based on blends of poly (lactic acid) - PLA and poly (adipate co-terephthalate of butylene) - PBAT reinforced with bio-hydroxyapatite \"HAp\", obtained from avian eggshells waste of white color. The HAp was obtained by the wet chemical method from the acid-base reaction. Firstly, the bio-calcium carbonate (bio-CaCO3) was obtained from the avian eggshells waste. The bio-CaCO3 was submitted to a heating cycle at 800 °C in order to convert bio-CaCO3 in the bio-calcium oxide, which was then sintered at 900 °C and the bio-HAp was obtained. PLA/PBAT reinforced with 1, 3 and 5 % in weight of HAp, particle size ≤ 10 μm, were prepared by the extrusion process using a twin-screw extruder. After the extrusion process, the PLA/PBAT blend and its composites were fed into a laboratory injection molding machine and the specimens test were obtained for the characterization tests. Part of the specimens was submitted to sterilization by gamma radiation (radio-sterilization) with electron-beam using an industrial electron accelerator of 1.5 MeV, at the radiation dose of 25 kGy, room temperature and in the presence of air. HAp was characterized by X ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG) and scanning electron microscopy with field emission source (FE-SEM) analysis. The blends and composites (non-irradiated and irradiated samples) were characterized by XRD; TG; FE-SEM and differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The thermal distortion temperature (HDT), Vicat softening temperature, tensile, flexural, and impact Izod tests were also carried out. The validation of materials sterilization process (Bioburden tests) and cytotoxicity test \"in vitro\" to evaluating the biocompatibility of the material composites were also made. XRD analyzes results showed a characteristic peak in the amorphous phase of HAp. FTIR analysis identified broad peaks and bands belonging to the molecular groups of HAp. The thermal stability of the HAp was confirmed by the TG analysis, which showed a small loss of mass with the increase of temperature due to the burning of solvents, water evaporation and burning of organic materials present in the sample of HAp. The FE-SEM images showed irregular structures characteristic of HAp. Regarding the PLA/PBAT/HAP composites, it can be observed increases up to 10 % in thermal distortion temperature and Vicat softening temperature, higher than 15 % in the tensile and flexural strength, and higher than 10 % in the Izod impact when compared with neat PLA/PBAT blend. The bioburden tests showed that radiation dose of 25 kGy was effective for sterilization of the materials. The results of the cytotoxicity test \"in vitro\" showed that all samples are biocompatible in the cellular environment, and therefore, presents a potential for \"in vivo\" study.

The current clinical treatment for bone deficiencies in clinics includes autografts, allografts and bone graft substitutes. All these treatments, however, still have various limitations. Therefore, in this project, we aim to design, synthesise and characterise a new series of novel polymer networks (PNs) to promote bone formation and offer a new therapeutic solution. An innovative polymerisation technique was used to synthesise the novel polymer-based materials. Various lactone monomers were applied with layered double hydroxides (LDHs) as the initiator for the polymerisation. Copolymerisation was used to control the final product degradation rate, microstructure and biocompatibility. SEM and XRD were used to confirm the formation of the 3D polymer microstructure, PNs indicated interconnected fibrous microstructure (thickness of the fibre ranged from 50-150 nm). Up to 90% polymer yield was achieved using thermogravimetric analysis. Both 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) were used to understand the effects of monomer combinations in the polymerisation. The effects of the materials on osteosarcoma cell line Saos-2 were investigated. Representative material compositions and their determined mass concentrations were applied using osteogenic culture medium with Saos-2. The PNs have indicated enhanced osteogenesis using varied assays. A poly(lactide-co-caprolactone) PN (monomer mass ratio 1:1) at 6.25 mg/ml, in particular, resulted in enhanced alkaline phosphate activity not only in growth medium but also in osteogenic medium. Moreover, it indicated the highest bone nodule production in area percentage compared to the other PN samples using Saos-2. Mg-substituted calcified extracellular matrix was formed by the use of PN materials. Therefore, this novel PN could have the possibility to be used as an acellular scaffold or a sprinkle-on powder local to defect site to enhance bone formation in vivo. In addition, this novel technology could be used as a scaffold for tissue engineering.

Na presente pesquisa, produziu-se amostras de ferro puro poroso como biomaterial degradável visando a aplicação em stents, pelo processo de moldagem por injeção de pós metálicos (MPI). Os efeitos da fração volumétrica de ferro puro na mistura de injeção e da temperatura de sinterização na porosidade, microestrutura, propriedades mecânicas, propriedades de superfície, de degradação in vitro e de biocompatibilidade, foram investigados. Os resultados obtidos foram comparados com o ferro puro fabricado por fusão e com o aço inoxidável AISI 316-L. Encontrou-se que o grau de porosidade remanescente nas amostras sinterizadas foi o principal fator influenciando as propriedades mecânicas e de superfície, influenciando indiretamente os demais resultados. O ferro puro produzido por MPI exibiu valores de limite de escoamento entre 59 e 114 MPa e limite de resistência máximo de 210 MPa, com alongamento entre 10 e 50 %. A alta ductilidade é uma propriedade especialmente requerida em materiais para potencial aplicação em stents. Suas taxas de degradação em solução de Hank foram superiores às do ferro puro fabricado por fusão. O material fabricado com mistura de injeção contendo fração de ferro de 66 % (acima da fração crítica) mostrou o maior alongamento e boa taxa de degradação, um resultado interessante, pois segundo a literatura, valores acima da fração volumétrica crítica não são amplamente explorados. Os testes de biocompatibilidade mostraram excelente hemocompatibilidade do ferro puro fabricado por MPI com as células do sangue. Todas as condições testadas mostraram um nível de citotoxicidade abaixo do recomendado pela norma vigente, mas este dependendo da concentração de íons de ferro empregada e do grau de porosidade. Entre todas as condições de ensaio investigadas, as amostras contendo fração volumétrica de ferro de 62 % inicialmente na mistura de injeção e sinterizadas a 1120 oC, apresentaram a melhor combinação de propriedades para aplicação em stents. Concluiu-se que a MPI é um método tecnicamente viável como rota de produção de tubos de parede fina precursores para fabricação de stents biodegradáveis. / In the present research, an attempt was made to produce porous pure iron, as a metallic degradable biomaterial potentially for stent application, via the MIM route. The effects of iron powder loading and sintering temperature on the porosity, microstructure, mechanical properties, surface properties and in vitro degradation behavior of MIM iron were investigated. The results obtained were compared to those of cast iron. It was found that the amount of porosity remained in the as-sintered specimens had a major effect on their surface and mechanical properties. The MIM pure iron showed yield strength values between 59 and 114 MPa and maximum tensile strength of 210 MPa, with elongation values between 10 and 50 %. A high ductility is a specially required property of stent materials. Its degradation rates in Hank’s solution were superior to the degradation rate of cast iron. The material made from the feedstock containing 66 % of iron powder, above the critical powder loading, showed the highest elongation and a good in vitro degradation rate. This result is interesting, once according to the literature, powder loadings above the critical value are not well explored. The biocompatibility tests showed excellent hemocompatibility of MIM pure iron with blood cells. All conditions tested showed toxicity level below the values determined by current standards, but depending of Fe ions concentration and porosity level. Between all the conditions tested in the present investigation, the 62 % powder loading sample, sintered at 1120 oC, showed the best combination of properties for stent application. In conclusion, MIM is a promising method to be developed as a new route to produce thin-wall tubes for biodegradable stents.

Devido ao crescente interesse em polímeros biodegradáveis, muitos estudos têm sido realizados a fim de se obter polímeros biodegradáveis com melhores propriedades mecânicas e de processamento. O poli(3-hidroxibutirato) (PHB) tem sido apresentado como um substituto para polímeros não-biodegradáveis em aplicações comerciais. Porém, sua elevada cristalinidade, instabilidade térmica e alto custo de produção são problemas que dificultam sua comercialização. Uma alternativa para modificá-lo e melhorar suas propriedades mecânicas é através de reações de transesterificação com poli(?-caprolactona) (PCL), um poliéster sintético, também biodegradável e com alto potencial para uso como biomaterial. Neste trabalho, realizou-se a extrusão reativa de blendas de PHB e PCL e o copolímero obtido foi caracterizado por ensaios de solubilidade, calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectrometria de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RNM-1H) e de carbono (RNM-13C). Os resultados indicaram que houve modificação do PHB resultando no copolímero PHB-co-PCL, que apresentou menor cristalinidade que os homopolímeros de partida. Com o PHB-co-PCL, foram feitas medidas de viscosidade e ensaios de eletrofiação, variando-se os parâmetros do processo e da solução. As análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) apontaram formação de fibras lisas e uniformes com diâmetros médios entre 900 a 1200 nm. Análise de viabilidade celular confirmou que o material não é citotóxico, favorecendo sua aplicabilidade em mantas porosas na engenharia de tecidos. / Due to the increasing interest in biodegradable polymers, many studies have been conducted in order to obtain biodegradable polymers with improved mechanical and processing properties. The poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) has been proposed as an ideal substitute for non-biodegradable polymers in commercial applications. However, its high crystallinity, thermal instability and high production costs are problems that have limited its commercialization. An alternative to modify it and improve its mechanical properties is through transesterification reactions with poly(?-caprolactone) (PCL), a synthetic polyester, also biodegradable and with high potential for use as a biomaterial. In this work, reactive extrusion of PHB/PCL blend was carried out, and the copolymer was characterized by solubility tests, differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), hydrogen (1H-NMR) and carbon (13C-NMR) nuclear magnetic resonance spectroscopies. The results indicated that PHB was modified, resulting in the copolymer PHB-co-PCL, showing lower crystallinity than the homopolymers. Viscosity measurements of PHB-co-PCL solutions were performed and electrospinning tests were carried out under different conditions. The scanning electron microscopy analysis (SEM) indicated the formation of smooth and uniform fibers, with average diameter between 900-1200 nm. Cell viability analysis confirmed that the material is not cytotoxic, favoring its applicability for the production of porous fiber mats in tissue engineering.

O Histoplasma capsulatum é um fungo dimórfico responsável por infecções pulmonares graves caracterizadas por reação granulomatosa. Sua incidência vem aumentando nos últimos anos devido principalmente às alterações imunológicas relacionadas ao comprometimento da imunidade celular. Anteriormente, nosso grupo de pesquisa demonstrou o envolvimento dos leucotrienos (LTs) nos mecanismos de defesa do hospedeiro durante a histoplasmose. Além disso, demonstrou que antígenos livres de células (CFAgs, do inglês cell-free antigens), derivados de H. capsulatum, quando empregados na imunização de animais, conferem proteção eficiente aos mesmos e controle da infecção, uma vez que ativam a imunidade celular, e aumento da produção de LTs nos pulmões dos animais imunizados. Assim, nosso grupo desenvolveu microesferas (MS) biodegradáveis, constituídas de ésteres derivados dos ácidos láctico e glicólico (PLGA), contendo LTB4. Estas MS foram avidamente fagocitadas por macrófagos in vitro e aumentaram o recrutamento de leucócitos para os pulmões, quando administradas intratraquealmente. Diante do papel dos LTs na histoplasmose e dos potenciais terapêutico e profilático dos CFAgs, o objetivo deste estudo foi avaliar as atividades biológicas in vitro e in vivo de MS contendo LTB4 e/ou CFAgs. Assim, foram desenvolvidas MS (PLGA) contendo LTB4 e/ou CFAgs através do processo de simples ou dupla emulsão seguido pela extração do solvente. Este método permitiu uma eficiente encapsulação tanto do mediador lipídico quanto dos antígenos protéicos e um perfil de liberação sustentada ao longo dos dias avaliados. O potencial zeta e a morfologia das MS não foram alterados com o processo de microencapsulação; da mesma forma, a integridade dos CFAgs não foi interferida. Para estudos in vitro, empregamos macrófagos diferenciados de medula óssea murina (BMDM). O tamanho adequado das MS contribuiu para sua eficiente fagocitose pelos BMDM e as MS contendo LTB4 e/ou CFAgs modularam a produção de TNF-, IL-1, IL-6 e IL-12, quimiocinas (KC, MCP-1 e RANTES), e nitrito, sendo que as MS-CFAgs mostraram-se mais potentes. O estímulo com as diferentes MS induziu discreto aumento na expressão de CD86 na superfície de BMDM. Neste contexto, verificamos o envolvimento do fator de transcrição NF-B durante a ativação de BMDM induzida pelas MS. Apesar da eficiente ativação dos BMDM induzida pelas MS, não foi possível evidenciar uma resposta imune celular em animais imunizados com as MS-LTB4+CFAgs ou MS-CFAgs. Portanto, futuros experimentos deverão ser realizados a fim de investigar o potencial profilático das MS contendo LTB4 e/ou CFAgs na histoplasmose. / Histoplasma capsulatum is a dimorphic pathogenic fungus that causes a pulmonary disease characterized by chronic granulomatous reaction. In the last years, the incidence of histoplasmosis has increased, mainly as a result of the immunological alterations involved with deficiency of the cellular immunity. Previously, our research group demonstrated the involvement of leukotrienes (LTs) on host defense mechanisms during the histoplasmosis. Cell-free antigens (CFAgs) derived from H. capsulatum, when employed for animals´ immunization, can confer efficient protection and control of the infection, since they activate the cellular immunity. Furthermore, the protection of CFAgs-immunized mice was associated with increased LTB4 generation in the lungs. Based on these results, our group developed biodegradable microspheres (MS) based on PLGA containing LTB4. We showed that these MS were phagocytosed by macrophages in vitro and increased the leukocyte recruitment into the lungs, when administrated via intratracheal. Because the role of leukotrienes in the histoplasmosis and therapeutic and profilatic effects of CFAgs, the aim of this study was evaluate the in vitro and in vivo biological activities of MS containing LTB4 and/or CFAgs. Then, MS (PLGA) containing LTB4 and/or CFAgs were developed through simple or double emulsion/extraction process. This method allowed an efficient encapsulation of the lipid mediator and CFAgs, and a sustained release profile during the evaluated days. Zeta potential and morphology of MS were not altered with the microencapsulation process; CFAgs integrity was not interfered. For in vitro studies, we employed bone marrow-derived macrophages (BMDM). The appropriate size of MS contributed for efficient uptake by BMDM. MS containing LTB4 and/or CFAgs modulated the TNF-, IL-1, IL-6 and IL-12, chemokines (KC, MCP-1 and RANTES), and nitrite production by BMDM, since the MS-CFAgs showed potent immunostimulant effect. Moreover, the stimulus with different MS provoked a discreet increase in the CD86 cell expression. Also we verified an involvement of the transcription factor NF-B during the BMDM activation induced by MS. Even though the in vitro biological activities on BMDM, it was not possible to evidence a cellular immune response in immunized mice with the MS-LTB4+CFAgs or MS-CFAgs. Therefore, future experiments should be conducted in order to investigate the profilatic potential of MS containing LTB4 and/or CFAgs in the histoplasmosis.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O objetivo desse trabalho foi desenvolver filmes biodegradÃveis à base de amido e goma de cajueiro, acrescidos ou nÃo de montmorilonita. Em uma primeira etapa, foi feito um delineamento experimental composto central a partir de misturas entre amido e goma de cajueiro (1:1, m:m) adicionadas de diferentes concentraÃÃes da argila montmorilonita (0 a 15% - MMT) e tempos de ultrassom (0 a 5 min), onde foi realizado um estudo das variaÃÃes de desempenho de filmes produzidos por deposiÃÃo (casting), em funÃÃo das variÃveis. Os filmes foram avaliados em termos de propriedades Ãticas, mecÃnicas, de barreira e tÃrmicas e analisados por Microscopia eletrÃnica de varredura (MEV) e Ãngulo de contato. Em uma segunda etapa do trabalho, as formulaÃÃes dos filmes amido e goma de cajueiro (AGC) e os de amido, goma de cajueiro e montmorilonita AGC-MMT foram testadas como revestimentos para amÃndoas de castanhas de caju. As amÃndoas revestidas com AGC e AGC-MMT, assim como um controle (amÃndoas sem revestimento), foram acondicionadas em sacos plÃsticos de polietileno de baixa densidade, estocadas em temperatura e umidade ambiente e tiveram sua estabilidade avaliada. Os testes de estabilidade realizados foram baseados em medidas de absorÃÃo de umidade, atividade de Ãgua e do grau de oxidaÃÃo das amÃndoas (determinado por Ãndice de perÃxido e Ãndice de acidez). O incremento de MMT interferiu nas propriedades Ãticas dos filmes, aumentando sua opacidade. A permeabilidade ao vapor de Ãgua dos filmes produzidos foi significativamente (p < 0,05) reduzida pela MMT. A resistÃncia à traÃÃo e o mÃdulo elÃstico apresentaram valores mÃximos em uma faixa intermediÃria de concentraÃÃo de MMT. O tempo de ultrassom favoreceu a dispersÃo da argila em concentraÃÃes baixas de MMT, porÃm em concentraÃÃes maiores favorece a formaÃÃo de aglomerados, o que tambÃm à visualizado nas micrografias obtidas por MEV. Com o aumento do tempo de ultrassom, a resistÃncia à traÃÃo e o mÃdulo tenderam a aumentar. As curvas de DSC do amido, goma de cajueiro e do filme produzido sem MMT apresentaram picos endotÃrmicos similares em torno de 110ÂC, que podem estar relacionados à superposiÃÃo de eventos como vaporizaÃÃo da Ãgua e fusÃo da fase cristalina dos componentes. A medida do Ãngulo de contato comprovou que os filmes produzidos sÃo altamente hidrofÃlicos. Os testes de estabilidade realizados mostram que os revestimentos AGC e AGC-MMT conferem menor acidez e Ãndice de perÃxidos quando comparados a um controle podendo ser uma alternativa para aumento da vida de prateleira das amÃndoas de castanhas de caju, servindo como embalagem primÃria. / The purpose of this study was to develop biodegradable films based on starch and cashew gum, added or not with montmorillonite. At a first stage, a central composite experimental design was carried out from mixtures of starch and cashew gum (1:1, m: m) added with different concentrations of montmorillonite (0-15% - MMT) and submitted to variable ultrasound times (0-5 min), In a study of variations in the performance of films produced by casting. The films were evaluated in terms of optical properties, mechanical, barrier and thermal. As well as scanning electron microscopy (SEM) and contact angle. In a second stage of the work, the formulations of the films based on starch and cashew tree gum (SCG) and starch cashew tree gum and montmorillonite (SCG-MMT) were tested as coatings for cashew kernels. The kernels coated with SCG and SCG-MMT, as a control (uncoated kernels) were placed in plastic bags of low density polyethylene, stored at room temperature and relative humidity and their stability were evaluated. Stability tests were based on measurements of moisture absorption, water activity and the degree of oxidation of almonds (determined by peroxide value and acid value). The increase of MMT concentration interfered with the optical properties of the films, increasing its opacity. The water vapor permeability of films was significantly (p <0.05) reduced by the MMT. The tensile strength and elastic modulus showed a peak in an intermediate range of concentration of MMT. The time of ultrasound favors the dispersion of clay in low concentrations of MMT, but at higher concentrations et led to formation of agglomerates, which also appeared in SEM micrographs. With the increase of ultrasound times tensile strength and modulus tended to increase. DSC curves of starch, cashew gum and the film produced without MMT the endothermic peaks had similar MMT about 110  C, that may be related superposition events such as the vaporization of water and melting of the crystalline phase of the components. The contact angle measurement showed that the films are highly hydrophilic. Stability tests performed show that the coatings AG and AG-MMT give less acidity and peroxide value when compared to a control, may be an alternative of the use to increase the shelf life of almonds cashew nuts serving as primary packaging.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho busca o desenvolvimento de filmes biodegradÃveis a partir de gelatina obtida de resÃduos de tilÃpia (Oreochromis niloticus) e galactomanana extraÃda da Algaroba (Prosopis juliflora). Foi utilizado um delineamento experimental do tipo centrÃide simplex para avaliar o efeito das proporÃÃes entre os dois componentes â gelatina (GE) e galactomanana (GA) - sobre as propriedades dos filmes formados. Os resultados dos filmes obtidos a partir do delineamento de misturas indicaram que o filme de GE e GA nas mesmas proporÃÃes apresentaram os melhores resultados de permeabilidade ao vapor de Ãgua e ensaios mecÃnicos, sendo posteriormente esse filme, submetido à incorporaÃÃo de nanocelulose extraÃda da vagem da algaroba. A formulaÃÃo dos filmes de gelatina e galactomanana foi feita utilizando 25% de glicerol (em base seca de gelatina e galactomanana) variando a quantidade de nanocristais de celulose da fibra da algaroba nas concentraÃÃes de 2,5, 5 e 7,5% (em base seca de gelatina e galactomanana). Os filmes foram obtidos por casting e caracterizados quanto à permeabilidade ao vapor de Ãgua (PVA), propriedades mecÃnicas de resistÃncia à traÃÃo, elongaÃÃo e mÃdulo elÃstico, microscopia Ãtica (MO) e microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), opacidade, anÃlise termogravimÃtrica (TGA) e calorimetria exploratÃria diferencial (DSC). Os nanocristais de celulose foram efetivos para reduzir a PVA quando adicionados a 5%. A adiÃÃo de nanocelulose incrementou a resistÃncia à traÃÃo e o mÃdulo a partir de 2,5%, com um pequeno decrÃscimo na concentraÃÃo de 7,5%. NÃo houve efeito significativo com a adiÃÃo de nanocelulose na elongaÃÃo dos filmes. A anÃlise de TGA mostrou que crescentes concentraÃÃes de nanocelulose aumentaram a estabilidade tÃrmica dos filmes, e a anÃlise de DSC comprovou a formaÃÃo de blenda. As imagens de microscopia permitiram observar aglomeraÃÃes de nanocristais à medida que se aumentou as concentraÃÃes. Na anÃlise de FTIR nÃo houve modificaÃÃo na estrutura dos filmes, ocorrendo apenas deslocamento ou reduÃÃo de algumas bandas. A opacidade aumentou com a incorporaÃÃo de nanocelulose, porem nÃo aumentou com a variaÃÃo das concentraÃÃes. / This work seeks developing biodegradable films from gelatin obtained from waste tilapia (Oreochromis niloticus) and galactomannan extracted from Mesquite (Prosopis juliflora). An experimental design type simplex centroid was used to assess the effect of the ratios between the two components - gelatin (GE) and galactomannan (GA) â on the properties of the formed films. The results of the films obtained from the mixture design indicated that the film containing a GE:GA of 1:1 showed the best results for water vapor permeability and mechanical tests, being this film later submitted to the incorporation of cellulose nanocrystals extracted from the leguminous of the mesquite. The formulation of the films of gelatin and galactomannan was performed using glycerol 25% (on a dry basis of gelatin and galactomannan) varying the amount of nanocellulose from mesquite fiber on concentrations of 2.5, 5 and 7, 5% (dry basis of gelatin and galactomannan). The films were obtained by casting and were characterized in terms of their water vapor permeability (WVP), mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), optical scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), Fourier Transform Infrared (FTIR), opacity, thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The nanocellulose at 5% was effective to reduce the WVP. Nanocellulose increased the tensile strength and modulus with a slight decrease at the highest concentration (7.5 %). Nanocellulose did not affect significantly the film elongation. TGA analysis showed that increasing nanocellulose concentrations increased the film thermal stability, and the DSC analysis proved the formation of blends. The microscopy images revealed the formation of clusters of nanocrystals as their concentration increased. FTIR analysis revealed no major changes in the film structure apart from offset or reduction of some bands. The opacity increased with the incorporation of nanocellulose, although it did not increase with increasing nanocellulose concentrations.

Aliado ao fato dos biomateriais ainda serem pouco explorados pelas indústrias alimentícias, este trabalho propôs o desenvolvimento de embalagens que sejam, além de biodegradáveis, também ativas através do uso de um agente antimicrobiano natural capaz de inibir a proliferação de fungos correntes em produtos de panificação (Penicillium commune e Eurotium amstelodami). Primeiramente, filmes biodegradáveis a base de fécula de mandioca foram elaborados pela técnica de casting, usando açúcares e glicerol como plastificantes. O aumento do conteúdo de glicerol causou diminuição da resistência máxima à tração e elevação dos valores de propriedades de barreira. Numa segunda etapa do trabalho, a introdução de nanopartículas de argila esmectita influenciou positivamente as propriedades de barreira dos filmes, devido à diminuição observada nos valores de permeabilidade ao vapor de água e coeficiente de permeabilidade ao oxigênio. Nesta fase, a variação do conteúdo de glicerol também afetou significativamente as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes biodegradáveis. As concentrações inibitórias mínimas dos óleos essenciais de cravo e de canela contra os fungos estudados foram definidas e o óleo essencial de canela foi selecionado, para ser incorporado aos filmes biodegradáveis, em três conteúdos distintos, pois foi o composto que mostrou uma inibição mais eficiente. A atividade antimicrobiana dos filmes biodegradáveis com incorporação de óleo essencial de canela foi testada sobre os micro-organismos escolhidos através de testes de difusão em halo, cujos resultados foram suficientes para demonstrar o potencial ativo da embalagem desenvolvida. Como método alternativo de incorporação do agente antimicrobiano, gás carbônico (CO2) em estado supercrítico foi utilizado como solvente. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que se observou incorporação de agente antimicrobiano dentro da matriz polimérica em quantidade suficiente para inibir a proliferação dos fungos testados. / This work concerned the development of biodegradable and active packaging based on cassava starch and natural antimicrobial agents that efficiently inhibit growth of fungi commonly found in bread products (Penicillium commune and Eurotium amstelodami). Biodegradable films were prepared by the casting technique, using sugars and glycerol as plasticizers. An increase in glycerol content caused a decrease in tensile strength and an elevation on barrier properties results. In a second phase of the work, incorporation of nanoclays diminished water vapor and oxygen permeability thus improving film packaging properties. Two antimicrobial agents were tested (cinnamon and clove essential oils) and cinnamon essential oil was chosen to be incorporated in biodegradable films based on cassava starch because it was more efficient against Penicillium commune and Eurotium amstelodami. Antimicrobial activity of biodegradable films with cinnamon essential oil was evaluated by means of a halo diffusion test in which an inhibition zone around a sample of the biodegradable and active film was analysed. As alternative method of antimicrobial agent incorporation, carbon dioxide (CO2) in supercritical state was used as solvent. Promising results were obtained since the amount of antimicrobial agent incorporated inside the polymeric matrix was sufficient to inhibit proliferation of fungi.