Filmes à base de biopolímeros podem ser utilizados para produção de embalagens ativas, que além de proteger os alimentos, podem interagir com o produto. No caso de embalagens ativas com atividade antioxidante, tem-se privilegiado o uso de agentes antioxidantes naturais, considerando-se que o uso de antioxidantes sintéticos tem sido questionado, sobretudo em relação à sua inocuidade. Existem muitos extratos de plantas já conhecidos por sua atividade antioxidante, que têm sido utilizados com frequência em estudos de filmes à base de biopolímeros, não somente por serem ricos em polifenóis, mas principalmente por sua boa interação com a matriz polimérica. O extrato de boldo-do-Chile (Peumus boldus) possui atividade antioxidante comprovada, entretanto, não existem relatos sobre sua adição em filmes. Dessa forma, o objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de filmes à base de colágeno ou gelatina adicionados de extrato de boldo-do-Chile, com propriedades físicas e funcionais para seu emprego como embalagens bioativas. Foram realizadas as caracterizações (fenólicos totais, ABTS, DPPH, cor, °Brix e pH) do extrato aquoso de boldo-do-Chile, preparado em quatro diferentes temperaturas. Além disso, foram avaliadas as propriedades reológicas e térmicas da solução de gelatina, e também foram elaborados filmes com as soluções de gelatina e colágeno a partir de soluções filmogênicas com diferentes concentrações de macromoléculas e extrato de boldo. Esses filmes foram caracterizados para conhecimento de suas propriedades mecânicas (tração e perfuração), propriedades óticas (cor e opacidade), espessura, umidade e solubilidade em água. Uma concentração de macromoléculas foi escolhida para a realização de análises complementares, a saber: análises térmicas (DSC), cristalinidade por difração de raio X (DRX), permeabilidade ao vapor de água (PVA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), brilho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato, propriedades de barreira UV/Visível e atividade antioxidante. A adição do extrato de boldo-do-Chile nos filmes de gelatina e colágeno produziu filmes com atividade antioxidante, sem prejuízo às demais propriedades estudadas. Observou-se que o extrato aquoso de boldo-do-Chile apresentou propriedades antioxidantes, mas que foram dependentes da temperatura de extração. O extrato de boldo-do-Chile foi capaz de modificar as propriedades térmicas das soluções filmogênicas de gelatina, não sendo observado efeito nas análises reológicas. Por outro lado, o extrato aquoso de boldo-do-Chile não influenciou as propriedades mecânicas, solubilidade, umidade, cristalinidade e a permeabilidade ao vapor de água dos filmes de gelatina ou colágeno. Algumas propriedades térmicas sofreram efeito dos extratos, mas as análises de FTIR não mostraram a formação de novas interações. As propriedades óticas e de barreira UV/Visível foram influenciadas pelo extrato de boldo-do-Chile, sendo que os filmes se apresentaram mais amarelados com o aumento da concentração do extrato de boldo-do-Chile. As micrografias mostraram filmes de gelatina bastante homogêneos e filmes de colágeno com superfícies mais rugosas. Os resultados de brilho e ângulo de contato corroboraram com estas respostas. Em conclusão, os filmes de ambas macromoléculas apresentaram atividade antioxidante, podendo dessa forma, serem considerados como filmes ativos. / Biopolymers based films can be used for the production of active packaging, which in addition to protecting food, can interact with the product. In the case of active packaging with antioxidant activity, natural antioxidants has been privileged, considering the use of synthetic antioxidants has been questioned, especially in relation to their safety. There are many plant extracts known for their antioxidant activity, which have been frequently used in studies of biopolymers based films, not only for being rich in polyphenols, but particularly by their good interaction with the polymer matrix. The boldo extract (Peumus boldus) has antioxidant activity, however, there are no reports on its addition in films. Thus, the objective of this thesis was the development of collagen- or gelatin-based films adding boldo extract, and the analysis of their physical and functional properties for its use as bioactive packaging. The analysis (total phenolics, ABTS, DPPH, color, Brix and pH) of the aqueous extract of boldo were realized under four diverse temperatures. Furthermore, rheological and thermal properties of gelatin solution were evaluated, and in addition, films were prepared with filmogenic solutions of gelatin and collagen in different concentrations of macromolecules and boldo extract. These films were characterized for understanding of their mechanical properties (tensile and puncture tests), optical properties (color and opacity), thickness, moisture and solubility in water. A concentration of macromolecules has been chosen to carry out further analysis, namely: thermal analysis (DSC), crystallinity by X-ray diffraction (XRD), water vapor permeabillity (WVP), scanning electron microscopy (SEM), gloss, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle, UV / Visible barrier properties and antioxidant activity. The addition of boldo extract at gelatin and collagen films produced films with antioxidant activity, without prejudice to other properties studied. It was observed that aqueous extract of boldo presented antioxidant properties, but they were dependent on the extraction temperature. Boldo extract was able to modify the thermal properties of filmogenic solutions of gelatin, without effect on rheological analysis. Moreover, the aqueous extract of boldo did not influence the mechanical properties, solubility in water, moisture, crystallinity and water vapor permeability of films of gelatin or collagen. Some thermal properties were affected by extracts, although FTIR analysis did not show formation of new interactions. Optical and UV/Visible barrier properties were infuenced by the addition of boldo extraction, and the films presented had high yellowness with increasing concentration of boldo extract. The micrographs showed gelatin films quite homogenous and collagen films with rough surfaces. Gloss and the contact angle results corroborated these answers. In conclusion, the films of both macromolecules have antioxidant activity and can, thus, be considered as active films.

O processo de extração do óleo de mamona gera, como subproduto, uma torta rica em proteínas, que tem sido utilizada como adubo e contra fitonematóide, devido à sua toxicidade. Entretanto, as proteínas da torta de mamona são ricas em aminoácidos que permitem modificação química com aldeídos bifuncionais, como o glutaraldeído e o glioxal, o que pode ser interessante para a produção de filmes biodegradáveis com propriedades físicas adequadas ao emprego na agricultura. Assim, o objetivo geral deste trabalho foi a produção e caracterização de filmes à base de proteínas extraídas da torta de mamona e reticuladas com glioxal ou glutaraldeído e plastificados com glicerol. Especificamente, estudaram-se o efeito da concentração de proteína e do tipo de reticulante, e o efeito da concentração do reticulante sobre algumas propriedades dos filmes. Os filmes foram produzidos com uma técnica conhecida como tipo \"casting\", que consiste na desidratação de uma solução filmogênica (SF). Os filmes foram submetidos a testes para determinação da umidade, espessura, propriedades mecânicas (testes de tração e perfuração), permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água, cor, opacidade, brilho, além da microestrutura, por microscopia eletrônica de varredura. A concentração da proteína e o tipo de reticulante não influenciaram a umidade, espessura, microestrutura e propriedades óticas. Mas, de maneira geral, os filmes produzidos com o glioxal apresentaram melhores propriedades mecânicas e menor solubilidade em água que aqueles produzidos com glutaraldeído, sendo que a concentração de 6g de proteínas/100g de SF foi a formulação que apresentou os melhores resultados para os testes de tração e de solubilidade em água. Este resultado é muito importante para o emprego dos filmes na agricultura. Por outro lado, a concentração do glioxal não teve efeito sobre a umidade, espessura, propriedades óticas, microestrutura e nem sobre a permeabilidade ao vapor de água, influenciando apenas a solubilidade e as propriedades mecânicas. O teor de glioxal que proporcionou melhores propriedades mecânicas e baixa solubilidade em água foi de 5g/100g de proteínas. Filmes produzidos nessas melhores condições foram submetidos a análises complementares envolvendo testes de hidrofobicidade, propriedades térmicas, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, isoterma de sorção e biodegradabilidade. Finalmente, pode-se concluir que as proteínas da torta de mamona são capazes de formar uma matriz bem estruturada e que suas propriedades podem ser melhoradas com a adição de glioxal. / The extraction process of castor oil produces, as a co-product, a cake rich in proteins which has been used as a fertilizer and against plant parasitic nematode, because of its toxicity. However, the proteins of castor bean cake are rich in amino acids which allow chemical modification with bifunctional aldehydes such as glutaraldehyde and glioxal. This may be interesting for the production of biodegradable films with adequate physical properties to the use in agriculture. The objective of this work was the production and characterization of films based on proteins extracted from the castor bean cake and crosslinked with glyoxal or glutaraldehyde and plasticized with glycerol. Specifically, we studied the effect of protein concentration and type of crosslinker and the effect of the crosslinker concentration on some properties of the films. The films were produced with a technique known as \"casting\", which consists of drying a film solution (FS). The films were tested for determination of moisture content, thickness, mechanical properties (tensile and puncture tests), water vapor permeability, water solubility, color, opacity, gloss, and the microstructure by scanning electron microscopy. The protein concentration and type of crosslinking did not affect the moisture content, thickness, microstructure and optical properties. But, in general, films made with glyoxal showed improved mechanical properties and lower water solubility than those produced using glutaraldehyde. And, the concentration of 6g proteins/100 g of FS was the formulation that presented the best results for the tensile tests and water solubility. This result is very important for the use of films in agriculture. Moreover, the concentration of glyoxal had no effect on the moisture content, thickness, optical properties, or on the microstructure and permeability to water vapor, influencing only the solubility and mechanical properties. The concentration of glyoxal that provided the best mechanical properties and low water solubility of proteins was 5g/100g of gelatin. Films produced in the best conditions were subjected to further analyzes involving tests of hydrophobicity, thermal properties, spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, water vapor sorption isotherm and biodegradability. Finally, it can be concluded that the protein of castor bean cake are capable of forming a matrix structured and that their properties can be improved with the addition of glyoxal.

Foi realizado um estudo por espectroscopia de ressonancia paramagnetica eletronica de solucoes de complexos formados por melanina sintetica, obtida por auto-oxidacao de l-dopa (dihidroxi-l-fenilalanina), e albumina de soro bovino (bsa). Investigaram-se os efeitos devidos a alteracoes de ph, de concentracao e conformacao da bsa, e presenca de O IND.2, tomando como base as variacoes das formas e intensidades das linhas espectrais dos radicais livres intrinsecos da melanina e dos induzidos por radiacao visivel-uv. Verificou-se uma dependencia da intensidade do sinal com o estado de protonacao do pigmento. Na presenca da albumina a inducao de radicais livres por luz foi maior, o que nao observou-se quando esta foi denaturada. A inducao e decaimento dos radicais fotoinduzidos foi monitorada por espectro de varredura temporal, observando-se uma cinetica que envolveu processos mais lentos com o aumento da concentracao da proteina. A partir de medidas de saturacao progressiva, verificou-se um comportamento de saturacao homogeneo para a melanina pura e nao homogeneo quando bsa e O IND.2 estavam presentes, acompanhados de variacoes nos tempos de relaxacao. Os resultados foram interpretados com base em um modelo que supoe a existencia de processos de transferencia de eletrons da melanina excitada para o O IND.2 e transferencia de carga entre o pigmento e a proteína. / Synthetic melanin (obtained by L-DOPA auto-oxidation) and melanin-bovine serum albumin complexes were studied by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The melanin intrinsic and Iight-induced free radicals by visible-UV were studied. The dependence of the EPR line shapes on the pH value, albumin conformation and concentration, and O² presence was analyzed. It was found that the EPR signal intensity depended on the pigment protonation state. The light free radical induction in the melanin-albumin solutions was higher than in pure melanin solution. This effect was only observed when the protein was in its natural form. The induction and decay of the light-induced radicals were monitored by time-resolved experiments. A slower kinetic was observed with increasing of the albumin concentration. Progressive saturation measurements showed a homogeneous saturation behavior for pure melanin and inhomogeneous in the protein or O² presence, showing also changes in time relaxations. The results were interpreted assuming the existence of electron transfer processes from excited melanin to O² and charge exchange between the pigment and the protein.

A N-succinil-quitosana é um derivado quimicamente modificado do polímero quitosana. A inserção de radicais de anidrido succínico nas aminas protonadas presentes ao longo da cadeia do polímero quitosana, conferem diferentes características físico-químicas à molécula de quitosana. Esta modificação química possibilitou à quitosana, solubilidade em pHs que variam do ácido (2.0) até alcalino (14.0). Estas propriedades são atribuídas ao alongamento da cadeia alquílica, que afasta a ponte hidrofílica da cadeia fechada da D-glicosamina, facilitando o acesso da água, a qual irá estabelecer uma interação mais forte com a molécula de quitosana. Esta propriedade não está presente em amostras de quitosana pura, a qual sabe-se que solubiliza-se apenas em pHs abaixo de 5.5. / The N-succinil-chitosan is a chemically modified derivative of the biopolymer chitosan. The succinic anhydride attached to the free amino groups presented along the chitosan\'s polymer chain imparts to the molecule different physicochemical properties not exhibited before the modification. These chemical modifications enhance chitosan\'s solubility in slightly acid, neutral and alkaline media. These properties are related to the long alkyllic chains attached to hydrophilic parts. In this case the hydrophilic part of D-¬glucosamine promotes stronger interactions with the water molecules, and consequently, enhances the solubility of the chitosan polymer. It is worthy mentioning that non-modified free chitosan is soluble only in acidic medium (pH ≤5.5).

Foi realizado um estudo por espectroscopia de ressonancia paramagnetica eletronica de solucoes de complexos formados por melanina sintetica, obtida por auto-oxidacao de l-dopa (dihidroxi-l-fenilalanina), e albumina de soro bovino (bsa). Investigaram-se os efeitos devidos a alteracoes de ph, de concentracao e conformacao da bsa, e presenca de O IND.2, tomando como base as variacoes das formas e intensidades das linhas espectrais dos radicais livres intrinsecos da melanina e dos induzidos por radiacao visivel-uv. Verificou-se uma dependencia da intensidade do sinal com o estado de protonacao do pigmento. Na presenca da albumina a inducao de radicais livres por luz foi maior, o que nao observou-se quando esta foi denaturada. A inducao e decaimento dos radicais fotoinduzidos foi monitorada por espectro de varredura temporal, observando-se uma cinetica que envolveu processos mais lentos com o aumento da concentracao da proteina. A partir de medidas de saturacao progressiva, verificou-se um comportamento de saturacao homogeneo para a melanina pura e nao homogeneo quando bsa e O IND.2 estavam presentes, acompanhados de variacoes nos tempos de relaxacao. Os resultados foram interpretados com base em um modelo que supoe a existencia de processos de transferencia de eletrons da melanina excitada para o O IND.2 e transferencia de carga entre o pigmento e a proteína. / Synthetic melanin (obtained by L-DOPA auto-oxidation) and melanin-bovine serum albumin complexes were studied by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). The melanin intrinsic and Iight-induced free radicals by visible-UV were studied. The dependence of the EPR line shapes on the pH value, albumin conformation and concentration, and O² presence was analyzed. It was found that the EPR signal intensity depended on the pigment protonation state. The light free radical induction in the melanin-albumin solutions was higher than in pure melanin solution. This effect was only observed when the protein was in its natural form. The induction and decay of the light-induced radicals were monitored by time-resolved experiments. A slower kinetic was observed with increasing of the albumin concentration. Progressive saturation measurements showed a homogeneous saturation behavior for pure melanin and inhomogeneous in the protein or O² presence, showing also changes in time relaxations. The results were interpreted assuming the existence of electron transfer processes from excited melanin to O² and charge exchange between the pigment and the protein.

A preocupação com o meio ambiente tem gerado discussões em torno da sustentabilidade ambiental. Neste ponto, o design pode contribuir com o desenvolvimento de produtos voltados para a redução de impactos ambientais. Visando a colaboração do design com a preservação do meio ambiente, uma possível alternativa encontra- se na aplicação de materiais biodegradáveis em soluções de design. Dessa forma, esta pesquisa tem como objetivo geral investigar a viabilidade de aplicação dos compósitos biodegradáveis à base de biopolímero poli(butileno adipato-co-tereftalato e poli(ácido lático) com fibras de curauá no design de produto. Para isso, inicialmente foi realizado um mapeamento em torno de artigos que visam o desenvolvimento e a caracterização de compósitos biodegradáveis que utilizam fibras vegetais brasileiras como reforço. Este levantamento resultou em um panorama de pesquisas da área, os tipos de materiais que compõe os compósitos biodegradáveis, os tratamentos utilizados nas fibras e os aditivos na matriz, as formas de processamento e as propriedades mecânicas. A partir destas propriedades foi possível verificar os materiais que possuem propriedades semelhantes, e assim, averiguar em que tipo de produtos são empregados estes materiais, para posteriormente, examinar o emprego de compósitos biodegradáveis nestas aplicações. Desse modo, foi possível realizar o prognóstico de aplicações para os compósitos biodegradáveis. Na sequência do trabalho, realizou-se um estudo de caso em torno dos compósitos biodegradáveis, a fim de verificar a viabilidade de aplicação destes materiais. Utilizou-se a técnica de entrevistas semi estruturadas com designers de produto, que resultou na relação de atributos tangíveis, intangíveis com possíveis aplicações para os referidos compósitos. / Concern for the environment has generated discussions on environmental sustainability. At this poin, the design can contribute to the development of products designed to reduce environmental impacts. Aiming at the design collaboration with the preservation of the environment, a possible alternative is the use of biodegradable materials in design solutions. Thus, this research aims at investigating the feasibility of application of composite biopolymer based biodegradable poly (butylene adipate -co- terephthalate and poly (lactic acid) fiber curauá in product design. Initially we conducted a mapping around articles aimed at the development and characterization of biodegradable composites using Brazilian vegetable fibers as reinforcement. This survey resulted in an overview of research in the area, the types of materials that make up the biodegradable composites, the treatments used in the fibers and additives in matrix, forms processing and mechanical properties. based on these properties was possible to verify that the materials have similar properties, and thus determine what kind of products are used these materials to further examine the use of biodegradable composites in these applications. Thus, it was possible to perform the prediction of applications for biodegradable composites, following the study, there was a case study around biodegradable composites in order to verify the feasibility of these materials. to do this, we used the technique of semi-structured interviews with product designers, which resulted in the ratio of tangible attributes, intangible assets with potential applications for these composites.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um dos grandes desafios na produção biotecnológica é a produção de insumos de alto valor agregado a um baixo custo. Neste contexto, o fungo filamentoso Cunninghamella elegans apresenta em sua parede celular grandes quantidades de quitina e quitosana, como também é capaz de produzir biossurfactantes. A quitina e quitosana apresentam um vasto campo de aplicações biotecnológicas, e na biorremediação vem sendo utilizado na remoção e recuperação de diferentes resíduos, biotransformação de poluentes e descoloração de efluente têxtil. Estes biopolímeros possuem estruturas lineares, com unidades monoméricas β-1,4-N-acetil-D-glicosamina e β-1,4-D-glicosamina, respectivamente. Por outro lado, os biossurfactantes são compostos sintetizados por micro-organismos, apresentando propriedades como a redução da tensão superficial e interfacial, emulsificação, solubilização e dispersão de fases, sendo muito aplicado na indústria petroquímica. Estudos com Cunninghamella elegans UCP/WFCC 0542 foram realizados com objetivo de avaliar o seu potencial biotecnológico para a produção de quitina, quitosana e biossurfactante com a utilização de resíduos agroindustriais (milhocina e óleo de soja pós-fritura), através de um delineamento central composto rotacional de 2. Os biopolímeros quitina e quitosana foram obtidos através de tratamento álcali-ácido, com hidróxido de sódio 1M, e posterior emprego de ácido acético a 2%. As propriedades tensoativas do biossurfactante foram avaliadas pela determinação da tensão superficial do líquido metabólico livre de células. A produção de biomassa por C. elegans foi de 8,12 g/L de com rendimentos de 0,095 mg/g de quitina e 0,036 mg/g de quitosana, com um grau de desacetilação de 87,44%, na condição proposta. O biossurfactante obtido na condição 8 do planejamento com 2,15% de milhocina e 5,22% de óleo de soja pós-fritura demonstrou a melhor tensão superficial com 28,20 mN/m-1 e apresentou estabilidade frente a diferentes condições ambientais, possuindo caráter aniônico e sua composição bioquímica preliminar sugere que o biossurfactante isolado seja constituído por proteínas e lipídeos. Também este se mostrou eficiente na remoção de compostos hidrofóbicos derivados do petróleo, com remoção de 55,15% de óleo de motor, 71,42% de petróleo bruto, 77,46% de querosene e 96,41% de óleo diesel em areia de praia. Testes de toxicidade do biossurfactante com sementes de Brassica oleracea provaram seu caráter atóxico. Os resultados obtidos demonstram o potencial biotecnológico de C. elegans a partir substratos agroindustriais alternativos e de baixo custo, possibilitando o seu emprego em processo de biorremediação na recuperação ambiental. / One of the biggest challenges in biotechnological production is to produce high value-added products at a low cost. In this context, the filamentous fungus Cunninghamella elegans presents in its cell wall large amounts of chitin and chitosan, but is also able to produce biosurfactants. Chitin and chitosan has a vast field of biotechnological applications, and the bioremediation has been used in the removal and recovery of different waste, pollutant biotransformation and textile effluent discoloration. These biopolymers have linear structures with monomeric units β-1,4-N-acetyl-D-glucosamine and β-1,4-D-glucosamine, respectively. Furthermore, the surfactants are compounds synthesized by micro-organisms having properties such as reducing surface and interfacial tension, emulsification, solubilization and dispersion phases, being widely applied in the petrochemical industry. Studies with C. elegans UCP/WFCC 0542 were performed in order to evaluate their biotechnological potential for the production of chitin, chitosan and biosurfactant with the use of agroindustrial residues (corn steep liquor and soybean oil waste), using a central composite design rotational 2. The biopolymers chitin and chitosan were obtained by alkali-acid treatment with 1M sodium hydroxide, and subsequent use of 2% acetic acid. The surface-active properties of the biosurfactant were evaluated by measuring the surface tension of the metabolic liquid cell-free. Biomass production by C. elegans was 8.12 g/L with yields of 0.095 mg/g chitin and 0.036 mg/g of chitosan with a deacetylation degree of 87.44% in the proposed condition. The biosurfactant obtained in condition 8 of planning with 2.15% of corn steep liquor and 5.22% soybean oil waste has demonstrated the best surface tension with 28.20 mN/m-1 and showed stability against to different environmental conditions, having anionic character and its preliminary biochemical composition suggests that the isolated biosurfactant consists of proteins and lipids. Also this proved effective in the removal of petroleum derivatives hydrophobic compounds, removing 55.15% of motor oil, 71.42% of crude petroleum, 77.46% of kerosene and 96.41% of diesel oil in sand beach. Biosurfactant toxicity tests with Brassica oleracea seeds proved their non-toxic nature. The results show the biotechnological potential of C. elegans from alternative and low cost agroindustrial substrates, allowing its use in bioremediation process in environmental recovery.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido a busca e necessidade da aplicação de produtos sustentáveis, as blendas e os nanocompósitos a partir de biopolímeros surgem como uma proposta de uso em diversos campos tais como: embalagens, biomedicina e agricultura. Nesse sentido foram desenvolvidos blendas de goma de linhaça/ágar reticulados com glutaraldeído utilizando nanocristais de celulose como reforço, obtidos através do método “casting”. Testes preliminares foram realizados inicialmente variando a proporção de agente reticulante e plastificante além da variação de pH do meio, com o objetivo de promover ligações cruzadas na estrutura e consequente diminuição da hidrofilicidade do material. Seguiu-se o desenvolvimento das blendas em meio ácido fixando as proporções mássicas de aditivos (30% m/m de glicerol e 15% m/m de glutaraldeído em relação a massa final para cada filme), além de variar as proporções dos polímeros (75/25, 50/50 e 25/75 GL/AG). Os nanocompósitos foram obtidos a partir de cada formulação (blendas e amostras controles) com a adição de 2, 4 e 8% m/m de nanocristal de celulose (NC). Os filmes e blendas foram caracterizados pelas técnicas: Calorimetria Exploratória Diferencial, Análise Termogravimétrica, Difração de Raios-X e Infravermelho com Transformada de Fourier a fim de avaliar possíveis interações e organização do sistema. O estudo da reticulação das matrizes poliméricas, de suas blendas e dos nanocompósitos foram avaliados através da interação com a água pelo teste de solubilidade, absorção de vapor de água, ângulo de contato e permeabilidade ao vapor de água. A morfologia das amostras foi estudada por Microscopia Eletrônica de Varredura e por fim, o ensaio sob tração foi realizado para avaliação do desempenho mecânico das amostras. Os eventos endotérmicos observados nas curvas de DSC podem estar associados a novas interações estabelecidas no sistema. As curvas termogravimétricas apresentaram aumento da estabilidade térmica para os filmes controles e as blendas reticuladas em meio ácido. Os difratogramas de DRX apresentaram um padrão difuso de material tipicamente amorfo. Os espectros de FTIR não apresentaram bandas específicas de reticulação, apenas as existentes na estrutura original dos polissacarídeos. As imagens de MEV mostraram boa agregação e dispersão para as blendas e nanocompósitos. Os testes realizados de interação dos filmes com água mostraram que a reticulação em meio ácido levou a menor solubilidade para a formulação de goma de linhaça. A inserção de ágar bem como de NC contribuiu para uma menor absorção de água e melhora nas propriedades mecânicas. As formulações 50/502% NC e 50/504% NC apresentaram aumento da tensão na ruptura, elongamento e módulo de Young demonstrando assim resultados que justificam tanto a obtenção destas blendas quanto dos nanocompósitos. Além disso, com as diferentes morfologias obtidas nesse estudo é possível estender a faixa de aplicação para as formulações propostas. / Nowadays, due to the incentive and the requirement for the use of sustainable products, the blends and nanocomposites from biopolymers appear as a proposal for application in several fields, such as: packaging, biomedicine and agriculture. In this sense, flaxseed gum/agar blends were developed using glutaraldehyde as a crosslinker and cellulose nanocrystals as reinforcement, produced by casting method. Preliminary tests were fulfilled varying the amount of crosslinker agent and plasticizer, changing the pH of the medium in order to insert crosslinks in the polymer structure and consequently decrease the hydrophilicity of the samples. The development of the blends in acid medium by setting the mass proportions of additives (30 wt.% glycerol and 15 wt.% glutaraldehyde relative to the final mass for each film) and varying the polymers proportions (75/25, 50/50 and 25/75 GL/AG). The nanocomposites were obtained from each formulation (blends and control samples) with the addition of 2, 4 and 8% w/w of cellulose nanocrystals (NC). Films and blends were characterized by Differential Scanning Calorimeter, Thermal Gravimetric Analysis, X-ray Diffraction and Attenuated Total Reflectance with Fourier Transforms Infrared Spectroscopy techniques in order to assess possible interactions and organization of the system. The effect of the crosslinking in the polymer matrices, their blends and the nanocomposites were evaluated through the interaction with water by the solubility test, water vapor absorption, contact angle and water vapor permeability. The morphology of the samples was studied by the Scanning electron microscopy and, finally, the tensile test was performed to evaluate the mechanical performance of the samples. The endothermic events observed in the DSC curves may be associated with new interactions established in the polymeric systems. The thermogravimetric curves showed increased thermal stability for the control films and crosslinked blends in acid media. The X-ray diffractograms presented a diffuse pattern of the amorphous material. The infrared spectra did not present specific bands of crosslinking, only those being in the original structure of the polysaccharides. MEV images showed good aggregation and dispersion for blends and nanocomposites. Tests performed on the interaction of the films with water show that crosslinking in acid media led to a lower solubility for the flax gum formulation. The insertion of agar, as well as, the insertion of NC contributed to a lower water absorption and improvement in the mechanical tensile properties. The 50/502%NC and 50/504%NC formulations showed increased tensile rupture, Young's Modulus and elongation thus demonstrating results that justify both blends and nanocomposites originated from these. Moreover, with the different morphologies obtained in this study it is possible to extend the application range for the proposed formulations. / Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, the effects of the incorporation were valued of cellulose nanocrystals of the wood pulp of Eucalyptus urograndis from three different times of acid hydrolysis (20, 50 and 80 minutes) in order to determine which of three types of nanocrystals would be most appropriate in the reinforcement function for the matrix of apple pectin. The films were characterized using dynamic mechanical thermal analysis to choose the best reinforcement element in terms of improvement in mechanical properties. After choosing the appropriate filler, new nanocomposites were produced with the percentages of 1, 2, 4 and 8% w/w in relative to the final mass of 0.5 g of each nanocomposite film. The films were manufactured by casting method, in the presence and absence of glycerol as plasticizer in the formulations. These nanocomposite films were characterized using the techniques of water vapor permeability and gases, with the aim of evaluating the barrier properties, contact angle with water in order to verify the hydrophillicity of the material, and dynamic mechanical thermal analysis for evaluating mechanical properties. The nanocrystals extracted with fifty minutes hydrolysis (NC50) were the ones that stood out in terms of improvement in mechanical properties, due to the significant increase in the values of E\'. The nanocomposite films acted as a barrier to passage of gases due to its dense structure, without pores and homogeneous. The formulations of the nanocomposite films with 8% w/w of cellulose nanocrystals in the absence and presence of glycerol were used for coating of strawberries, the comparatives were made with poly (vinyl chloride) film, in relation to weight loss (%) and texture analysis in terms of Puncture Strength the film and Puncture deformation suffered by them. The results showed that the nanocomposite films with glycerol and poly (vinyl chloride) showed comparable values in terms of weight loss, and the glycerol incorporation provided a gain in flexibility of these films. Additionally this same formulation was used in the formulations of the edible coatings and the incorporation of essential oil of lemon grass in the formulations, in order to study the antifungal potential of this compound for coating strawberries. The formulation (18.20 mL of suspension the cellulose nanocrystals fifty minutes, NC50, 230 mL of suspension of apple pectin, 0.50 mL glycerol and 0.12 mL of essential oil of lemon grass) whose processes of immersion were performed twice. This formulation, was the one that stood out in terms of reduction of weight loss, around 5% for the strawberry coated with this formulation and on the other hand 12% for uncoated, analyzed in the time of two days, time that these fruits should be consumed when fresh and stored under satisfactory conditions. So with this work it was observed that the addition of cellulose nanocrystals acted as reinforcement elements for the matrix in the study, these films are hydrophilic and acted as a barrier to passage of gases. The addition of glycerol causes changes in mechanical, thermal and barrier properties of the nanocomposites. According to applicability tests the same base formulation can be used in two different perspectives: coating strawberries in the form of films and as ingredients for preparing the edible coatings to extend shelf life of these fruits which have an extremely short life-time due to rapid metabolism thereof. / Neste trabalho, foram avaliados os efeitos da incorporação de nanocristais de celulose da polpa de madeira de Eucalyptus urograndis a partir de três tempos distintos de hidrólise ácida (20, 50 e 80 minutos) a fim de determinar qual dos três tipos de nanocristais seria o mais adequado na função de reforço para a matriz de pectina de maçã. Os filmes foram caracterizados utilizando análise térmica dinâmico mecânica, para a escolha do melhor elemento de reforço em termos de melhora nas propriedades mecânicas. Após a escolha do elemento de reforço mais adequado, novos nanocompósitos foram produzidos com as percentagens de 1, 2, 4 e 8% m/m em relação à massa final de 0,5 g de cada filme nanocompósito. Os filmes foram obtidos através do método de casting, na presença e na ausência de glicerol como plastificante nas formulações. Estes filmes nanocompósitos foram caracterizados através das técnicas de permeação aos vapores de água e a gases, com intuito de se avaliar as propriedades de barreira, ângulo de contato em água a fim de verificar a hidrofilicidade dos materiais, e análise térmica dinâmico mecânica para avaliação das propriedades mecânicas. Os nanocristais extraídos com cinquenta minutos de hidrólise (NC50) foram os que mais se destacaram em termos de melhora em propriedades mecânicas, devido ao aumento significativo nos valores de E‟. Os filmes nanocompósitos atuaram como barreira a passagem de gases, devido a sua estrutura densa, homogênea e sem poros. As formulações dos filmes nanocompósitos com 8% m/m de nanocristais de celulose na ausência e na presença de glicerol foram utilizados no revestimento de morangos, e os devidos comparativos foram feitos com o filme de policloreto de vinila, com relação à perda de massa (%) e análise de textura em termos de força máxima para a perfuração dos filmes, bem como a deformação sofrida pelos mesmos. Os resultados mostraram que os filmes nanocompósitos com glicerol e policloreto de vinila apresentaram valores comparáveis em termos de minimização de perda de massa, e a incorporação do glicerol proporcionou um ganho em flexibilidade destes filmes. Adicionalmente esta mesma formulação foi usada nas formulações dos revestimentos comestíveis, além da incorporação do óleo essencial de capim-limão as formulações com a finalidade de estudar a potencialidade antifúngica deste composto para revestir morangos. Os devidos comparativos foram feitos com os morangos não revestidos. A formulação (18,20 mL de suspensão de nanocristais de celulose, NC50, 230 mL de suspensão de pectina de maçã, 0,50 mL de glicerol e 0,12 mL de óleo essencial de capim-limão) cujos processos de imersão foram realizados por duas vezes. Sendo esta, a que mais se destacou em termos de redução de perda de massa em torno de 5% para o morango revestido com esta formulação e em contrapartida 12% para o não revestido, analisados no tempo de dois dias, tempo esse que estes frutos devem ser consumidos quando in natura e armazenados sob condições satisfatórias. Assim, com este trabalho foi possível observar que a adição de nanocristais de celulose atuou como elementos de reforço para a matriz em estudo, os filmes são hidrofílicos e atuaram como barreira a passagem de gases. A adição de glicerol provocou alterações nas propriedades mecânicas, de barreira e térmica dos nanocompósitos. E diante dos testes de aplicabilidade, uma mesma formulação base pode ser empregada em duas perspectivas distintas: para revestir morangos na forma de filmes e como ingredientes para o preparo dos revestimentos comestíveis, a fim de se estender o tempo de prateleira destes frutos que é extremamente curto, devido ao metabolismo acelerado dos mesmos. / Mestre em Química