O crescimento populacional acelerado promove um aumento considerável na geração de resíduos sólidos urbanos. Pesquisas revelam que aproximadamente 40% desses resíduos são constituídos por materiais plásticos não biodegradáveis derivados de fonte fóssil, gerando elevado impacto quando dispostos no meio ambiente. Dentro desse contexto, na última década, estudos utilizando polímeros biodegradáveis para o desenvolvimento de embalagens vêm se destacando cada vez mais, buscando materiais com elevada biodegradabilidade após o descarte. Dentre eles, destaca-se o uso do amido, visto que além de ser uma matéria-prima abundante, não tóxica, biodegradável, comestível, de baixo custo de comercialização, está disponível em todo o mundo e possui elevada capacidade de formação de gel. Aliado à questão do impacto ambiental, verifica-se a importância da reutilização de subprodutos da indústria de alimentos, visto que durante o processamento de frutas, quantidades consideráveis (30-50%) de cascas e bagaços, contendo elevados teores de compostos bioativos, são geradas e, na maioria das vezes, descartadas. Desta forma, objetivou-se avaliar diversas fontes de amido (milho, trigo, batata e mandioca) para a produção de filmes biodegradáveis, assim como a incorporação do resíduo do processamento do suco de mirtilo, rico em antocianinas, para produção de embalagens ativas e inteligentes. Inicialmente foram produzidos filmes à base dos diferentes amidos em diferentes gramaturas por casting; os filmes foram caracterizados quanto à espessura, solubilidade, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), estrutura química e caráter hidrofílico. Os resultados demonstraram que os filmes de amido de trigo apresentaram os maiores valores de PVA e os menores valores correspondentes às propriedades mecânicas Os filmes de amido de mandioca apresentaram os menores valores de PVA e os maiores valores percentuais de elongação, enquanto os filmes de amido de milho apresentaram os maiores valores de tensão máxima de ruptura e módulo de elasticidade. A formação de filmes contínuos à base de amido de batata não foi possível, provavelmente devido ao baixo teor de amilose. Cabe ressaltar que diante dos resultados obtidos para a formação de filmes utilizando diferentes fontes de amido, prosseguiu-se com os amidos de milho e de mandioca para incorporação de resíduos do processamento do suco de mirtilo. Os filmes produzidos nesta etapa, além de serem caracterizados conforme descrito anteriormente, foram também submetidos a testes colorimétricos para avaliação da mudança de cor em soluções tampão com diferentes valores de pH, soluções aquosas e produtos alimentícios. A incorporação dos resíduos agroindustriais promoveu alterações nas propriedades mecânicas, houve aumento na tensão de ruptura e no módulo de Young e redução do percentual de elongação dos filmes. Verificou-se que os filmes contendo resíduo de mirtilo apresentaram mudanças de coloração após a imersão em soluções tampão contendo diferentes valores de pH Esses resultados demonstraram o potencial uso dos resíduos agroindustriais ricos em antocianinas como indicadores de pH em alimentos e, consequentemente, como embalagens inteligentes e/ou indicadores de deterioração. Filmes de amido de mandioca com incorporação de diferentes teores de resíduo de mirtilo permaneceram íntegros após 24 h de imersão em água. Após 10 dias de imersão em solução de ácido acético, usada como simulante, verificou-se que houve maior migração de compostos fenólicos em comparação com as amostras que foram imersas em solução de etanol, também usada como simulante, ressaltando o seu potencial para o desenvolvimento de embalagens ativas. Além disso, durante a avaliação do processo de compressão para produção de filmes de amido verificou-se que mesmo com a incorporação do resíduo de mirtilo (4, 8 e 12%) os filmes apresentaram características hidrofóbicas, diferentemente dos filmes compósitos produzidos por casting.

O crescimento populacional acelerado promove um aumento considerável na geração de resíduos sólidos urbanos. Pesquisas revelam que aproximadamente 40% desses resíduos são constituídos por materiais plásticos não biodegradáveis derivados de fonte fóssil, gerando elevado impacto quando dispostos no meio ambiente. Dentro desse contexto, na última década, estudos utilizando polímeros biodegradáveis para o desenvolvimento de embalagens vêm se destacando cada vez mais, buscando materiais com elevada biodegradabilidade após o descarte. Dentre eles, destaca-se o uso do amido, visto que além de ser uma matéria-prima abundante, não tóxica, biodegradável, comestível, de baixo custo de comercialização, está disponível em todo o mundo e possui elevada capacidade de formação de gel. Aliado à questão do impacto ambiental, verifica-se a importância da reutilização de subprodutos da indústria de alimentos, visto que durante o processamento de frutas, quantidades consideráveis (30-50%) de cascas e bagaços, contendo elevados teores de compostos bioativos, são geradas e, na maioria das vezes, descartadas. Desta forma, objetivou-se avaliar diversas fontes de amido (milho, trigo, batata e mandioca) para a produção de filmes biodegradáveis, assim como a incorporação do resíduo do processamento do suco de mirtilo, rico em antocianinas, para produção de embalagens ativas e inteligentes. Inicialmente foram produzidos filmes à base dos diferentes amidos em diferentes gramaturas por casting; os filmes foram caracterizados quanto à espessura, solubilidade, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), estrutura química e caráter hidrofílico. Os resultados demonstraram que os filmes de amido de trigo apresentaram os maiores valores de PVA e os menores valores correspondentes às propriedades mecânicas Os filmes de amido de mandioca apresentaram os menores valores de PVA e os maiores valores percentuais de elongação, enquanto os filmes de amido de milho apresentaram os maiores valores de tensão máxima de ruptura e módulo de elasticidade. A formação de filmes contínuos à base de amido de batata não foi possível, provavelmente devido ao baixo teor de amilose. Cabe ressaltar que diante dos resultados obtidos para a formação de filmes utilizando diferentes fontes de amido, prosseguiu-se com os amidos de milho e de mandioca para incorporação de resíduos do processamento do suco de mirtilo. Os filmes produzidos nesta etapa, além de serem caracterizados conforme descrito anteriormente, foram também submetidos a testes colorimétricos para avaliação da mudança de cor em soluções tampão com diferentes valores de pH, soluções aquosas e produtos alimentícios. A incorporação dos resíduos agroindustriais promoveu alterações nas propriedades mecânicas, houve aumento na tensão de ruptura e no módulo de Young e redução do percentual de elongação dos filmes. Verificou-se que os filmes contendo resíduo de mirtilo apresentaram mudanças de coloração após a imersão em soluções tampão contendo diferentes valores de pH Esses resultados demonstraram o potencial uso dos resíduos agroindustriais ricos em antocianinas como indicadores de pH em alimentos e, consequentemente, como embalagens inteligentes e/ou indicadores de deterioração. Filmes de amido de mandioca com incorporação de diferentes teores de resíduo de mirtilo permaneceram íntegros após 24 h de imersão em água. Após 10 dias de imersão em solução de ácido acético, usada como simulante, verificou-se que houve maior migração de compostos fenólicos em comparação com as amostras que foram imersas em solução de etanol, também usada como simulante, ressaltando o seu potencial para o desenvolvimento de embalagens ativas. Além disso, durante a avaliação do processo de compressão para produção de filmes de amido verificou-se que mesmo com a incorporação do resíduo de mirtilo (4, 8 e 12%) os filmes apresentaram características hidrofóbicas, diferentemente dos filmes compósitos produzidos por casting.

O crescimento populacional acelerado promove um aumento considerável na geração de resíduos sólidos urbanos. Pesquisas revelam que aproximadamente 40% desses resíduos são constituídos por materiais plásticos não biodegradáveis derivados de fonte fóssil, gerando elevado impacto quando dispostos no meio ambiente. Dentro desse contexto, na última década, estudos utilizando polímeros biodegradáveis para o desenvolvimento de embalagens vêm se destacando cada vez mais, buscando materiais com elevada biodegradabilidade após o descarte. Dentre eles, destaca-se o uso do amido, visto que além de ser uma matéria-prima abundante, não tóxica, biodegradável, comestível, de baixo custo de comercialização, está disponível em todo o mundo e possui elevada capacidade de formação de gel. Aliado à questão do impacto ambiental, verifica-se a importância da reutilização de subprodutos da indústria de alimentos, visto que durante o processamento de frutas, quantidades consideráveis (30-50%) de cascas e bagaços, contendo elevados teores de compostos bioativos, são geradas e, na maioria das vezes, descartadas. Desta forma, objetivou-se avaliar diversas fontes de amido (milho, trigo, batata e mandioca) para a produção de filmes biodegradáveis, assim como a incorporação do resíduo do processamento do suco de mirtilo, rico em antocianinas, para produção de embalagens ativas e inteligentes. Inicialmente foram produzidos filmes à base dos diferentes amidos em diferentes gramaturas por casting; os filmes foram caracterizados quanto à espessura, solubilidade, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água (PVA), estrutura química e caráter hidrofílico. Os resultados demonstraram que os filmes de amido de trigo apresentaram os maiores valores de PVA e os menores valores correspondentes às propriedades mecânicas Os filmes de amido de mandioca apresentaram os menores valores de PVA e os maiores valores percentuais de elongação, enquanto os filmes de amido de milho apresentaram os maiores valores de tensão máxima de ruptura e módulo de elasticidade. A formação de filmes contínuos à base de amido de batata não foi possível, provavelmente devido ao baixo teor de amilose. Cabe ressaltar que diante dos resultados obtidos para a formação de filmes utilizando diferentes fontes de amido, prosseguiu-se com os amidos de milho e de mandioca para incorporação de resíduos do processamento do suco de mirtilo. Os filmes produzidos nesta etapa, além de serem caracterizados conforme descrito anteriormente, foram também submetidos a testes colorimétricos para avaliação da mudança de cor em soluções tampão com diferentes valores de pH, soluções aquosas e produtos alimentícios. A incorporação dos resíduos agroindustriais promoveu alterações nas propriedades mecânicas, houve aumento na tensão de ruptura e no módulo de Young e redução do percentual de elongação dos filmes. Verificou-se que os filmes contendo resíduo de mirtilo apresentaram mudanças de coloração após a imersão em soluções tampão contendo diferentes valores de pH Esses resultados demonstraram o potencial uso dos resíduos agroindustriais ricos em antocianinas como indicadores de pH em alimentos e, consequentemente, como embalagens inteligentes e/ou indicadores de deterioração. Filmes de amido de mandioca com incorporação de diferentes teores de resíduo de mirtilo permaneceram íntegros após 24 h de imersão em água. Após 10 dias de imersão em solução de ácido acético, usada como simulante, verificou-se que houve maior migração de compostos fenólicos em comparação com as amostras que foram imersas em solução de etanol, também usada como simulante, ressaltando o seu potencial para o desenvolvimento de embalagens ativas. Além disso, durante a avaliação do processo de compressão para produção de filmes de amido verificou-se que mesmo com a incorporação do resíduo de mirtilo (4, 8 e 12%) os filmes apresentaram características hidrofóbicas, diferentemente dos filmes compósitos produzidos por casting.

A presente dissertação estudou as potencialidades e limitações na elaboração de sensores híbridos através do encapsulamento do indicador de pH púrpura de bromocresol em matrizes à base de sílica, de polímero de acrilato e de suas combinações. Os sensores sólidos resultantes foram avaliados frente a vapores de gases alcalinos. Ao total foram realizadas seis rotas distintas, alternando o meio catalítico e combinando sucessivamente as diferentes matrizes de encapsulamento, totalizando 11 sensores sintetizados. As características e propriedades estruturais, morfológicas e texturais dos diferentes sensores foram correlacionados com sua performance diante de vapores alcalinos. Do conjunto de sensores que apresentaram melhor performance foram realizados testes de compatibilidade com poliolefinas e imagens de microtomografia de Raios X. Os sensores híbridos foram caracterizados por um conjunto de técnicas complementares compreendendo espectroscopia molecular de refletância difusa no ultravioleta-visível, espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal de varredura a laser, espalhamento dinâmico de luz e espalhamento de Raios X a baixo ângulo. Complementarmente, foram avaliados o tempo de resposta ao vapor de amônia, quantificação da mudança cor e a reversibilidade dos sensores. Os resultados obtidos foram correlacionados estatisticamente e foi possível separar- em três grupos. A partir dos dados adquiridos foi possível determinar que o comportamento dos sensores é influenciado pelo tipo de síntese adotada. Os dados revelam que os sensores à base de sílica apresentaram resultados melhores que aqueles com matriz polimérica: tempo de resposta de 4:50 minutos (versus 11:50 para matriz polimérica) e menor taxa de reversibilidade, embora as alterações de tonalidade de cor sejam semelhantes (ΔE*ab, de 27,8 e 21,0, respectivamente, para matrizes de sílica e de polímero. A compatibilidade com poliolefina (polipropileno) mostrou dois comportamentos distintos: os sensores à base de sílica apresentaram grandes aglomerados centralizados e poucos dispersos, já os poliméricos apresentaram uma dispersão homogênea ao longo de toda matriz. Os silicatos apresentaram melhores resposta aos gases da deterioração de peixe, enquanto para amônia os poliméricos obtiveram uma performance melhor. / The present master dissertation investigated the potentialities and limitations in the preparation desing of hybrid sensors through the encapsulation of the pH indicator bromocresol purple within silica - based matrices, acrylate polymer and their combinations. The resulting solid sensors were evaluated against alkaline gases and vapors. In total, six different routes were carried, alternating the catalyst and successively combining the different encapsulating matrices, totalizing 11 synthesized sensors. The characteristics and structural, morphological and texture properties of the different sensors were correlated with their performance in the presence of alkaline vapors. Out of the set of sensors that presented the best performance, such systems were evaluated by compatibility tests with polyolefin and X-ray tomography. The hybrid sensors were characterized by a set of complementary techniques, namely ultraviolet-visible diffuse reflectance molecular spectroscopy, Fourier Transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, laser scanning confocal microscopy, light dynamic scattering and small angle x-ray scattering. In addition, the response time to ammonia vapor, quantification of the color change and the reversibility of the sensors were evaluated. The results were statically correlated that allowed separating them into a set of three groups. From the acquired data it was possible to determine that the performance of the sensors is influenced by the type of adopted synthesis. Data show that silica-based sensors presented better results than those with polymer matrix: response time of 4:50 minutes (versus 11:50 for polymer matrix) and lower rate of reversibility, although changes in color tone are similar (ΔE * ab, 27.771 and 21.011, respectively for silica and polymer matrices.) The compatibility with polyolefin (polypropylene) showed two distinct performances, the silicate-based sensors presented large centralized agglomerates with few dispersed particles, while the polymers have showed a homogeneous dispersion along the whole matrix. The silicates exhibited better response to the gases of the fish under deterioration, while for ammonia the polymers achieved better performance.

A cada dia é mais crescente a necessidade e interesse no desenvolvimento de embalagens competitivas e com maior valor agregado. Visando atender a necessidade de consumidores cada vez mais exigentes e preocupados com o meio ambiente, este trabalho propôs o uso do pigmento natural antocianina no desenvolvimento de filmes biodegradáveis para potencial uso como embalagem inteligente, indicadora de mudança de pH. Os filmes foram elaborados pela técnica de casting tendo como formulação base fécula de mandioca (Manihot esculenta Crantz), argila esmectita sódica, glicerol, etanol e água, e incorporados com duas concentrações de antocianina (0,05 e 0,10) g/100 g de solução filmogênica, e em uma segunda fase, ácido cítrico foi incorporado à matriz polimérica a fim de estudar a influência do pH da solução filmogênica (2,8 e 4,3) sobre o desempenho do filme empregado como embalagem. Os filmes foram avaliados quanto as suas propriedades mecânicas (resistência máxima à tração e porcentagem de elongação na ruptura), físico-químicas (atividade de água, umidade, espessura), de barreira (permeabilidade ao vapor dágua e ao oxigênio) e análise de mudança de cor. Em seguida à caracterização, a atividade indicadora de pH foi testada com peixe cru embalado em recipientes de vidro tampados com o filme. Os recipientes foram acondicionados em temperatura ambiente e sob três temperaturas distintas de refrigeração, sendo que recipientes vazios também fechados com o filme foram usados como controle. A avaliação da atividade indicadora de pH foi realizada por meio da análise de mudança de cor do filme correlacionada com o pH do peixe. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que os filmes avaliados se mostraram bons indicadores de pH, ao mudarem de cor à olho nu em resposta à variação do pH, sendo essa mudança mais acentuada em filmes com maior conteúdo de antocianina. / The interest and need for the development of more competitive, higher value-added packages grow faster each day. For attending the needs of a more demanding, environmentally-concerned group of consumers, the present work proposes the use of natural anthocyanin pigment for the development of biodegradable films to be used as intelligent packaging material capable of indicating pH change. These films, made by employing a technique known as casting, consist of a basic formulation of cassava starch (Manihot esculenta Crantz), sodium smectite clay, glycerol, ethanol, and water, combined with two concentrations of anthocyanin (0.05 and 0.10) g/100 g of a filmogenic solution. In a second phase, citric acid was added to the polymer matrix in order to study the influence of the filmogenic solution pH (2.8 and 4.3) on the packaging performance of the films. These materials were assessed according to their mechanical properties (tensile strength at break and elongation at break percentage), physical and chemical properties (water activity, moisture content and thickness), barrier properties (water vapor and oxygen permeability), and color change. After this characterization, the pH-indicating activity was tested with raw fish stored in glass containers sealed with the film. Such containers were firstly exposed to room temperature and subsequently to three different refrigeration temperatures. Similarly, some empty containers also sealed with the same film were used as control. The assessment of the pH-indicating activity was undertaken by analyzing the color change of the film correlated with the pH of the fish. Promising outcomes seemed to have been achieved, since the films that were assessed proved to be efficient pH indicators. The color change was visible to the naked eye in response to pH variation, and such a change was particularly strong in the films with higher anthocyanin content.

A cada dia é mais crescente a necessidade e interesse no desenvolvimento de embalagens competitivas e com maior valor agregado. Visando atender a necessidade de consumidores cada vez mais exigentes e preocupados com o meio ambiente, este trabalho propôs o uso do pigmento natural antocianina no desenvolvimento de filmes biodegradáveis para potencial uso como embalagem inteligente, indicadora de mudança de pH. Os filmes foram elaborados pela técnica de casting tendo como formulação base fécula de mandioca (Manihot esculenta Crantz), argila esmectita sódica, glicerol, etanol e água, e incorporados com duas concentrações de antocianina (0,05 e 0,10) g/100 g de solução filmogênica, e em uma segunda fase, ácido cítrico foi incorporado à matriz polimérica a fim de estudar a influência do pH da solução filmogênica (2,8 e 4,3) sobre o desempenho do filme empregado como embalagem. Os filmes foram avaliados quanto as suas propriedades mecânicas (resistência máxima à tração e porcentagem de elongação na ruptura), físico-químicas (atividade de água, umidade, espessura), de barreira (permeabilidade ao vapor dágua e ao oxigênio) e análise de mudança de cor. Em seguida à caracterização, a atividade indicadora de pH foi testada com peixe cru embalado em recipientes de vidro tampados com o filme. Os recipientes foram acondicionados em temperatura ambiente e sob três temperaturas distintas de refrigeração, sendo que recipientes vazios também fechados com o filme foram usados como controle. A avaliação da atividade indicadora de pH foi realizada por meio da análise de mudança de cor do filme correlacionada com o pH do peixe. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que os filmes avaliados se mostraram bons indicadores de pH, ao mudarem de cor à olho nu em resposta à variação do pH, sendo essa mudança mais acentuada em filmes com maior conteúdo de antocianina. / The interest and need for the development of more competitive, higher value-added packages grow faster each day. For attending the needs of a more demanding, environmentally-concerned group of consumers, the present work proposes the use of natural anthocyanin pigment for the development of biodegradable films to be used as intelligent packaging material capable of indicating pH change. These films, made by employing a technique known as casting, consist of a basic formulation of cassava starch (Manihot esculenta Crantz), sodium smectite clay, glycerol, ethanol, and water, combined with two concentrations of anthocyanin (0.05 and 0.10) g/100 g of a filmogenic solution. In a second phase, citric acid was added to the polymer matrix in order to study the influence of the filmogenic solution pH (2.8 and 4.3) on the packaging performance of the films. These materials were assessed according to their mechanical properties (tensile strength at break and elongation at break percentage), physical and chemical properties (water activity, moisture content and thickness), barrier properties (water vapor and oxygen permeability), and color change. After this characterization, the pH-indicating activity was tested with raw fish stored in glass containers sealed with the film. Such containers were firstly exposed to room temperature and subsequently to three different refrigeration temperatures. Similarly, some empty containers also sealed with the same film were used as control. The assessment of the pH-indicating activity was undertaken by analyzing the color change of the film correlated with the pH of the fish. Promising outcomes seemed to have been achieved, since the films that were assessed proved to be efficient pH indicators. The color change was visible to the naked eye in response to pH variation, and such a change was particularly strong in the films with higher anthocyanin content.