O impacto ambiental causado por materias plásticos utilizados como embalagem e a grande quantidade de resíduos gerados pela indústria de alimentos, é uma crescente preocupação. Como alternativa para reduzir os problemas de disposição de resíduos e o uso excessivo de materiais não biodegradáveis, têm-se realizado diversas pesquisas sobre o desenvolvimento de filmes a partir de biopolímeros e de resíduos alimentares ou a combinação destes. Os filmes produzidos podem ser utilizados para substituir parcialmente o uso de plástico não biodegradável e representam uma alternativa para agregar valor a materiais até então subutilizados com redução do consumo de materiais provenientes de fontes não renováveis. Neste contexto, desenvolveu-se um filme biodegradável com propriedades antioxidantes e antimicrobianas a partir do amido de mandioca e adição de óleo essencial de orégano e extrato de resíduo de abóbora. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira e antioxidantes (DPPH). De acordo com os resultados obtidos, foram selecionados os melhores filmes, e caracterizados quanto suas propriedades óticas, térmicas e antimicrobianas. Posteriormente, foram selecionadas duas formulações para o teste de proteção contra oxidação em carne moída e uma formulação para avaliar o efeito do filme em carne moída em relação à atividade antimicrobiana contra coliformes, mesófilos e Salmonella. A adição do extrato do resíduo de abóbora teve efeito na cor e na opacidade dos filmes, e o óleo essencial de orégano teve efeito positivo na atividade antioxidante avaliada pelo método de captura do radical DPPH. O óleo e o glicerol provocaram aumento na elongação e uma redução na resistência à tração dos filmes. As formulações com as maiores concentrações de extrato e óleo essencial apresentaram atividade antioxidante acima de 45% de inibição do radical DPPH. Nos testes de atividade antimicrobiana, os filmes de formulação 8 (4,8% de extrato, 1,6% de óleo, 1,76% de glicerol, 4% de amido de mandioca) e 12 (3% de extrato, 2% de óleo, 1,7% de glicerol e 4% de amido de mandioca) foram efetivos contra Escherichia coli, Stafilococus aureus e Listeria monocytogenes. Em relação à aplicação dos filmes em carne moída, o filme ativo (2% de óleo e 3% de extrato) foi efetivo no retardo da oxidação do produto embalado. Os filmes ativo e o filme controle (sem adição de óleo e extrato) foram efetivos até o terceiro dia de armazenamento contra a multiplicação de coliformes e mesófilos. O filme ativo foi mais efetivo na redução da contagem de coliformes comparado com o filme controle e a carne sem filme. No teste de multiplicação de Salmonella Enteritidis, o filme ativo apresentou menor contagem no dia 6 quando comparado com o filme controle o que demonstra sua efetividade para uso na manutenção da qualidade microbiológica de carnes. De modo geral, os filmes produzidos se mostraram como uma alternativa de embalagem ativa biodegradável para o uso em alimentos. / The environmental impact, caused by waste plastic material used as packaging and the large amount of waste generated by the food industry, is a growing concern. As an alternative to reduce the waste disposal problem and the excessive use of non-biodegradable materials, many studies are being conducted in order to develop biodegradable films from biopolymers and food waste or a combination of both. The films produced may be used to partially replace the use of non-biodegradable plastic material, in this way emerging as an alternative to add value to materials so far underutilized and reduce the consumption of materials from non-renewable sources. In this context, it was developed a biodegradable film with antioxidant and antimicrobial properties from cassava starch with addition of pumpkin residue extract and oregano essential oil. The films were characterized based on physico-chemical, mechanical, barrier and antioxidant (DPPH) properties. According to the results, the best films were selected and characterized upon their optical, thermal and antimicrobial properties. From these results, two formulations were selected for the protection against oxidation test which was conducted on ground beef and one formulation to evaluate the film antimicrobial activity against coliforms, mesophiles and Salmonella on ground beef. It was observed that the addition of pumpkin residue extract had effect on the color and opacity of the films, and the oregano essential oil had a positive effect on the antioxidant activity of the films evaluated by the DPPH radical capture method. The oil and glycerol caused an increase in elongation and a reduction in films tensile strength. In the antimicrobial activity test, the films formulation 8 (4.8% extract, 1.6% oil, 1.76% glycerol, 4% cassava starch) and 12 (3% extract, 2% oil, 1.7% glycerol and 4% cassava starch) were effective against Escherichia coli, Stafilococus aureus and Listeria monocytogenes. Regarding the application of the films on ground beef, the active film (2% oil and 3% extract) was effective in delaying the meat oxidation. The active film and the control film (without oil and extract) were effective until the third day of storage against the coliforms and mesophiles multiplication. The active film was more effective in reducing coliform count compared to the control film and meat without film. In Salmonella Enteritidis multiplication test, the active film showed a lower count on the 6th day when compared to the film control which demonstrates its effectiveness when used to maintain the meat microbiological quality. In general terms, the films produced have proved suitable as an alternative biodegradable active packaging to be used on food.

O impacto ambiental causado por materias plásticos utilizados como embalagem e a grande quantidade de resíduos gerados pela indústria de alimentos, é uma crescente preocupação. Como alternativa para reduzir os problemas de disposição de resíduos e o uso excessivo de materiais não biodegradáveis, têm-se realizado diversas pesquisas sobre o desenvolvimento de filmes a partir de biopolímeros e de resíduos alimentares ou a combinação destes. Os filmes produzidos podem ser utilizados para substituir parcialmente o uso de plástico não biodegradável e representam uma alternativa para agregar valor a materiais até então subutilizados com redução do consumo de materiais provenientes de fontes não renováveis. Neste contexto, desenvolveu-se um filme biodegradável com propriedades antioxidantes e antimicrobianas a partir do amido de mandioca e adição de óleo essencial de orégano e extrato de resíduo de abóbora. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira e antioxidantes (DPPH). De acordo com os resultados obtidos, foram selecionados os melhores filmes, e caracterizados quanto suas propriedades óticas, térmicas e antimicrobianas. Posteriormente, foram selecionadas duas formulações para o teste de proteção contra oxidação em carne moída e uma formulação para avaliar o efeito do filme em carne moída em relação à atividade antimicrobiana contra coliformes, mesófilos e Salmonella. A adição do extrato do resíduo de abóbora teve efeito na cor e na opacidade dos filmes, e o óleo essencial de orégano teve efeito positivo na atividade antioxidante avaliada pelo método de captura do radical DPPH. O óleo e o glicerol provocaram aumento na elongação e uma redução na resistência à tração dos filmes. As formulações com as maiores concentrações de extrato e óleo essencial apresentaram atividade antioxidante acima de 45% de inibição do radical DPPH. Nos testes de atividade antimicrobiana, os filmes de formulação 8 (4,8% de extrato, 1,6% de óleo, 1,76% de glicerol, 4% de amido de mandioca) e 12 (3% de extrato, 2% de óleo, 1,7% de glicerol e 4% de amido de mandioca) foram efetivos contra Escherichia coli, Stafilococus aureus e Listeria monocytogenes. Em relação à aplicação dos filmes em carne moída, o filme ativo (2% de óleo e 3% de extrato) foi efetivo no retardo da oxidação do produto embalado. Os filmes ativo e o filme controle (sem adição de óleo e extrato) foram efetivos até o terceiro dia de armazenamento contra a multiplicação de coliformes e mesófilos. O filme ativo foi mais efetivo na redução da contagem de coliformes comparado com o filme controle e a carne sem filme. No teste de multiplicação de Salmonella Enteritidis, o filme ativo apresentou menor contagem no dia 6 quando comparado com o filme controle o que demonstra sua efetividade para uso na manutenção da qualidade microbiológica de carnes. De modo geral, os filmes produzidos se mostraram como uma alternativa de embalagem ativa biodegradável para o uso em alimentos. / The environmental impact, caused by waste plastic material used as packaging and the large amount of waste generated by the food industry, is a growing concern. As an alternative to reduce the waste disposal problem and the excessive use of non-biodegradable materials, many studies are being conducted in order to develop biodegradable films from biopolymers and food waste or a combination of both. The films produced may be used to partially replace the use of non-biodegradable plastic material, in this way emerging as an alternative to add value to materials so far underutilized and reduce the consumption of materials from non-renewable sources. In this context, it was developed a biodegradable film with antioxidant and antimicrobial properties from cassava starch with addition of pumpkin residue extract and oregano essential oil. The films were characterized based on physico-chemical, mechanical, barrier and antioxidant (DPPH) properties. According to the results, the best films were selected and characterized upon their optical, thermal and antimicrobial properties. From these results, two formulations were selected for the protection against oxidation test which was conducted on ground beef and one formulation to evaluate the film antimicrobial activity against coliforms, mesophiles and Salmonella on ground beef. It was observed that the addition of pumpkin residue extract had effect on the color and opacity of the films, and the oregano essential oil had a positive effect on the antioxidant activity of the films evaluated by the DPPH radical capture method. The oil and glycerol caused an increase in elongation and a reduction in films tensile strength. In the antimicrobial activity test, the films formulation 8 (4.8% extract, 1.6% oil, 1.76% glycerol, 4% cassava starch) and 12 (3% extract, 2% oil, 1.7% glycerol and 4% cassava starch) were effective against Escherichia coli, Stafilococus aureus and Listeria monocytogenes. Regarding the application of the films on ground beef, the active film (2% oil and 3% extract) was effective in delaying the meat oxidation. The active film and the control film (without oil and extract) were effective until the third day of storage against the coliforms and mesophiles multiplication. The active film was more effective in reducing coliform count compared to the control film and meat without film. In Salmonella Enteritidis multiplication test, the active film showed a lower count on the 6th day when compared to the film control which demonstrates its effectiveness when used to maintain the meat microbiological quality. In general terms, the films produced have proved suitable as an alternative biodegradable active packaging to be used on food.

O impacto ambiental causado por materias plásticos utilizados como embalagem e a grande quantidade de resíduos gerados pela indústria de alimentos, é uma crescente preocupação. Como alternativa para reduzir os problemas de disposição de resíduos e o uso excessivo de materiais não biodegradáveis, têm-se realizado diversas pesquisas sobre o desenvolvimento de filmes a partir de biopolímeros e de resíduos alimentares ou a combinação destes. Os filmes produzidos podem ser utilizados para substituir parcialmente o uso de plástico não biodegradável e representam uma alternativa para agregar valor a materiais até então subutilizados com redução do consumo de materiais provenientes de fontes não renováveis. Neste contexto, desenvolveu-se um filme biodegradável com propriedades antioxidantes e antimicrobianas a partir do amido de mandioca e adição de óleo essencial de orégano e extrato de resíduo de abóbora. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira e antioxidantes (DPPH). De acordo com os resultados obtidos, foram selecionados os melhores filmes, e caracterizados quanto suas propriedades óticas, térmicas e antimicrobianas. Posteriormente, foram selecionadas duas formulações para o teste de proteção contra oxidação em carne moída e uma formulação para avaliar o efeito do filme em carne moída em relação à atividade antimicrobiana contra coliformes, mesófilos e Salmonella. A adição do extrato do resíduo de abóbora teve efeito na cor e na opacidade dos filmes, e o óleo essencial de orégano teve efeito positivo na atividade antioxidante avaliada pelo método de captura do radical DPPH. O óleo e o glicerol provocaram aumento na elongação e uma redução na resistência à tração dos filmes. As formulações com as maiores concentrações de extrato e óleo essencial apresentaram atividade antioxidante acima de 45% de inibição do radical DPPH. Nos testes de atividade antimicrobiana, os filmes de formulação 8 (4,8% de extrato, 1,6% de óleo, 1,76% de glicerol, 4% de amido de mandioca) e 12 (3% de extrato, 2% de óleo, 1,7% de glicerol e 4% de amido de mandioca) foram efetivos contra Escherichia coli, Stafilococus aureus e Listeria monocytogenes. Em relação à aplicação dos filmes em carne moída, o filme ativo (2% de óleo e 3% de extrato) foi efetivo no retardo da oxidação do produto embalado. Os filmes ativo e o filme controle (sem adição de óleo e extrato) foram efetivos até o terceiro dia de armazenamento contra a multiplicação de coliformes e mesófilos. O filme ativo foi mais efetivo na redução da contagem de coliformes comparado com o filme controle e a carne sem filme. No teste de multiplicação de Salmonella Enteritidis, o filme ativo apresentou menor contagem no dia 6 quando comparado com o filme controle o que demonstra sua efetividade para uso na manutenção da qualidade microbiológica de carnes. De modo geral, os filmes produzidos se mostraram como uma alternativa de embalagem ativa biodegradável para o uso em alimentos. / The environmental impact, caused by waste plastic material used as packaging and the large amount of waste generated by the food industry, is a growing concern. As an alternative to reduce the waste disposal problem and the excessive use of non-biodegradable materials, many studies are being conducted in order to develop biodegradable films from biopolymers and food waste or a combination of both. The films produced may be used to partially replace the use of non-biodegradable plastic material, in this way emerging as an alternative to add value to materials so far underutilized and reduce the consumption of materials from non-renewable sources. In this context, it was developed a biodegradable film with antioxidant and antimicrobial properties from cassava starch with addition of pumpkin residue extract and oregano essential oil. The films were characterized based on physico-chemical, mechanical, barrier and antioxidant (DPPH) properties. According to the results, the best films were selected and characterized upon their optical, thermal and antimicrobial properties. From these results, two formulations were selected for the protection against oxidation test which was conducted on ground beef and one formulation to evaluate the film antimicrobial activity against coliforms, mesophiles and Salmonella on ground beef. It was observed that the addition of pumpkin residue extract had effect on the color and opacity of the films, and the oregano essential oil had a positive effect on the antioxidant activity of the films evaluated by the DPPH radical capture method. The oil and glycerol caused an increase in elongation and a reduction in films tensile strength. In the antimicrobial activity test, the films formulation 8 (4.8% extract, 1.6% oil, 1.76% glycerol, 4% cassava starch) and 12 (3% extract, 2% oil, 1.7% glycerol and 4% cassava starch) were effective against Escherichia coli, Stafilococus aureus and Listeria monocytogenes. Regarding the application of the films on ground beef, the active film (2% oil and 3% extract) was effective in delaying the meat oxidation. The active film and the control film (without oil and extract) were effective until the third day of storage against the coliforms and mesophiles multiplication. The active film was more effective in reducing coliform count compared to the control film and meat without film. In Salmonella Enteritidis multiplication test, the active film showed a lower count on the 6th day when compared to the film control which demonstrates its effectiveness when used to maintain the meat microbiological quality. In general terms, the films produced have proved suitable as an alternative biodegradable active packaging to be used on food.

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 principal função das embalagens tradicionais utilizadas pela indústria de alimentos é a proteção dos alimentos de contaminações externas sem interagir com o mesmo. No entanto, a maioria dessas embalagens é produzida a partir de fontes não biodegradáveis e não renováveis. Para atender à crescente demanda em relação à sustentabilidade ambiental, os filmes e coberturas comestíveis têm despertado o interesse e atenção por parte de indústrias e pesquisadores. Além disso, tais filmes ou coberturas podem ser acrescidos de diferentes compostos, para conferir as mesmas um caráter ativo, com interação positiva com os alimentos, para auxiliar a conservação. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo (1) desenvolver filmes ativos pela técnica de casting a partir de matrizes biodegradáveis, com atividade antimicrobiana devido a incorporação de nanopartículas de ouro (AuNPs) e óleos essenciais, além de filmes com atividade antioxidante pela adição de nanocápsulas de bixina, (2) avaliar as características mecânicas, físicas e de barreira dos filmes ativos, além da atividade antimicrobiana e antioxidante, e (3) verificar a eficiência na aplicação de coberturas comestíveis na conservação de alimentos. Os filmes com atividade antimicrobiana utilizaram como matérias primas o amido e a farinha integral de grãos quinoa (Chenopodium quinoa W.). Os filmes de amido de quinoa foram preparados com 4 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante e incorporados com solução de nanopartículas de ouro nas concentrações de 2,5 % e 5 % (v/v). A presença de AuNPs levou a uma melhoria nas propriedades mecânicas, ópticas e morfológicas dos filmes, sem alterar as propriedades térmicas e de barreira, além de exibirem forte atividade antibacteriana contra agentes patogênicos de origem alimentar, com porcentagens de inibição de 98 % contra E. coli e S. aureus. Nos filmes ativos elaborados com a farinha de quinoa (6 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante em 100 g de solução filmogênica), foram adicionados os óleos essenciais (OE) de orégano (Origanum vulgare L.) e tomilho (Thymus vulgaris L.) (0,5 %, 1 % e 2 % p/p). Observou-se que o tipo de OE não interferiu significativamente nos parâmetros físicos e de barreira dos filmes. Já o aumento na concentração dos OEs, produziu filmes mais elásticos e menos resistentes, bem como, menos solúveis em água e com menor permeabilidade aos vapores de água. Os filmes com 1 % e 2 % de OEs exibiram um efeito inibidor sobre o crescimento de S. aureus e E. coli. No entanto, o S. aureus mostrou-se mais sensível a ambos os OEs; e os filmes com orégano foram mais eficazes na inativação de ambos os microrganismos. As embalagens antioxidantes foram elaboradas a partir de amido de mandioca (4 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante em 100 g de solução filmogênica) incorporadas com solução de nanocápsulas de bixina (0 %, 2 %, 5%, 8 % e 10 %). Os filmes foram caracterizados em relação as suas propriedades de barreira, mecânicas e físicas e a atividade antioxidante foi avaliada pelo efeito protetor do óleo de girassol exposto a condições de oxidação aceleradas (13 dias a 65 % UR / 35 ºC). Embalagens com maiores concentrações de nanocápsulas demonstraram maior resistência e elasticidade, bem como, uma melhora significativa na proteção contra os raios UV e luz visível. O óleo de girassol embalado nos filmes contendo nanocápsulas de bixina apresentaram índices de peróxidos abaixo dos estipulados pelo Codex Alimentarius (<10 meq. O2 kg-1) para óleos frescos para o período de armazenamento testado. A cobertura comestível foi preparada à base de quitosana (1,5 %) e foi aplicada sobre tomates armazenados por 14 dias (20 ° C), com acompanhamento da perda de peso, sólidos solúveis totais (SST), firmeza e acidez titulável (AT), taxa de respiração, produção de etileno e quantificação de carotenoides e compostos fenólicos por CLAE. Os frutos revestidos demonstraram retardo no processo de amadurecimento com a diminuição da taxa respiratória e produção de etileno, bem como menores perdas de peso, firmeza -caroteno e menor degradação de compostos fenólicos durante o armazenamento, em comparação com frutos controle (não revestidos). Os resultados sugerem que o desenvolvimento de filmes ativos para conservação de alimentos é um campo promissor, pois além do forte apelo ambiental, filmes ativos podem auxiliar na conservação dos alimentos, para retardar a proliferação de microrganismos patogênicos e degradações oxidativas. Em relação a aplicações de coberturas comestíveis, os resultados indicaram ter potencial para uma utilização comercial no auxílio de prolongamento da vida útil de tomates. / The principal function of traditional packaging used by the food industry is the protection of food against external contamination without interacting with it. However, most of these packages are produced from non-biodegradable and non-renewable sources. Films and edible coatings have attracted the interest and attention from industries and researchers due increasing demand on environmental sustainability. In addition, this films and coatings can be added with different compounds to confer an active character, with positive food interaction and increased of preservation. This study aimed to (1) to develop active films by casting technique from biodegradable matrices with antimicrobial activity, incorporated of gold nanoparticles (AuNPs) and essential oils, as well as films with antioxidant activity by addition of nanocapsules of bixin, (2) evaluate the mechanical, physical and barrier characteristics of active films, and capacity antimicrobial and antioxidant, and (3) verify the efficiency in the application of edible coatings in food preservation. The active antimicrobial films it was used as raw material starch and flour quinoa (Chenopodium quinoa, W.). Starch quinoa films were prepared with 4 % raw material and 1% glycerol as plasticizer (100 g filmogenic solution), incorporating gold nanoparticles at concentrations of 2.5% and 5% (v / v). The presence of gold nanoparticles produces improvement in the mechanical, optical and morphological properties, maintaining the thermal and barrier properties unchanged when compared to the standard biofilm. The active biofilms exhibited strong antibacterial activity against food-borne pathogens with inhibition percentages of 99 % against E. coli and 98 % against S. aureus. The active films produced with flour quinoa (6% of raw material and 1% glycerol as a plasticizer in 100 g of filmogenic solution), incorporated with oregano (Origanum vulgare L.) and thyme (Thymus vulgaris L.) essential oils (EO) (0.5%, 1% and 2% p/p). It was observed that the kind of EO was not significant for the physical and barrier parameters of the films, however, the increase in the EOs concentration promote increase in the elongation but decrease in the tensile strength, solubility and water vapor permeability. Films containing 1% and 2 % EOs, inhibit the growth of S. aureus and E. coli. However, S. aureus was more sensitive to both EOs and the oregano oil was more efficient in the inactivation to both microorganisms. The antioxidant packages were prepared from cassava starch (4% raw material and 1% glycerol as plasticizer in 100 g of filmogenic solution), incorporated with solution of different concentrations of bixin nanocapsules (0 %, 2 %, 5%, 8 % e 10 %). Films with higher concentrations of bixin nanocapsules exhibited significant reduction tensile strength and increases in elongation at break, well as, improvement in protection against UV and visible light and decreased water solubility and increased water vapor permeability. The sunflower oil packed in films containing nanocapsules bixin exhibited lower oxidation rates, thus maintaining its freshness according to Codex Alimentarius guidelines (< 10 milliequivalent.kg-1), for the storage time tested (13 days / 65 % RH / 35 ºC). The edible coating was prepared based on chitosan (1.5 %), and it was applied on tomatoes stored for 14 days (20 °C). The analyses carried out on tomato fruit were: weight loss, total soluble solid (TSS), firmness, and titratable acidity (TA), respiration rate, ethylene production and quantification of carotenoids and phenolics by HPLC. Coated fruit delayed the ripening process by decrease of the rate of respiration and ethylene production, as well changes of weight, firmness and TSS concentration and delay peak of lycopene and b-carotene accumulation and degradation of phenolic compounds during storage, compared to uncoated control. The results suggest that the development of active films for food preservation is a promising field, because besides the strong environmental appeal, active films can increase the food preservation, to decrease the proliferation of pathogenic microorganisms and oxidative degradation. Regarding the edible coatings applications, the results indicated that coating is a promising tool for commercial use in helping to prolong the storage of tomatoes.

As embalagens têm grande importância na indústria de alimentos, pois tem como função principal proteger os alimentos contra contaminações externas. Porém, grande parte das embalagens tradicionais são produzidas a partir de fontes não renováveis e não biodegradáveis, causando sérios problemas ambientais. Por isso, os filmes e coberturas biodegradáveis vêm despertando atenção e interesse dos pesquisadores e indústrias. Neste trabalho, verificou-se a capacidade de desenvolver filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes, utilizando amido de mandioca, como matriz polimérica, e a adição de diferentes concentrações de biomassa seca e extrato de biomassa das microalgas Heterochlorella luteoviridis e Dunaliella tertiolecta. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira, óticas e antioxidantes. Dentre os filmes desenvolvidos, o que apresentou melhores características foi selecionado para a aplicação em embalagem de salmão e avaliação da proteção contra a oxidação. Em geral, a aplicação da biomassa das microalgas ocasionou um aumento na solubilidade, biodegradabilidade e opacidade dos filmes. Já os filmes com aplicação de extrato obtiveram os menores valores para esses parâmetros A biomassa provocou aumento na elongação na ruptura e redução na resistência a tração e módulo de Young dos filmes; a adição de extrato resultou em características mecânicas inversas a dos filmes adicionados de biomassa. Todos os filmes com a adição das microalgas obtiveram resultados positivos na atividade antioxidante avaliada pelo índice de peróxidos. O filme contendo 2,0 % de extrato de H. luteoviridis foi o que apresentou a menor permeabilidade ao vapor de água e boas características mecânicas. Portanto, foi escolhido para aplicação em salmão. Na análise de TBARS, a oxidação lipídica foi retardada, porém ocasionou a diminuição da umidade do peixe. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam que a aplicação de biomassa de microalga H. luteoviridis e D. tertiolecta resultam em filmes biodegradáveis, com elevada atividade antioxidante, porém, com alta solubilidade, o que dificulta a aplicação em alimentos úmidos. Os filmes contendo extrato das microalgas possuem aptidão para serem aplicados em alimentos com maior teor de água. / Packaging has great importance in food industry, mainly protecting food against external contamination. However, most of the traditional packaging are produced from non-renewable and non-biodegradable sources, causing serious environmental problems. Therefore, biodegradable films and coatings have been attracting attention and interest from researchers and industries. This work studied the development of biodegradable films with antioxidant properties, using cassava starch as polymer matrix, and the addition of different concentrations of dry biomass and biomass extract of the microalgae Heterochlorella luteoviridis and Dunaliella tertiolecta. The films were characterized for their physicochemical, mechanical, barrier, optical and antioxidant properties. The film that presented the best characteristics was selected for application in salmon packaging aiming protection against lipid oxidation. In general, the addition of microalgae biomass caused an increase in the solubility, biodegradability and opacity of the films. The films with microalgae extract showed the lowest values of these parameters The addition of microalgae biomass caused an increase on elongation and rupture and a reduction on the tensile strength and Young's modulus of the films. However, the addition of microalgae extract caused an inverse effect on the mechanical characteristics of the films. All films with microalgae biomass or extract showed higher antioxidant activity evaluated by peroxide index. The film containing 2.0 % extract of H. luteoviridis was the one that presented a lowest permeability to water vapor and good mechanical characteristics. Therefore, it was chosen for application in salmon. In the analysis of TBARS, the lipid oxidation was delayed, but caused the decrease of the moisture of the fish. The results showed that the application of H. luteoviridis and D. tertiolecta microalgae biomass results in biodegradable films, with high antioxidant activity, as high solubility, which makes it difficult to apply nor moist foods. The films containing microalgae extracts suitable for use in foods with higher water content.

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.

O consumo abusivo de embalagens plásticas tem causado diversos problemas ambientais, visto que as mesmas são produzidas a partir de fontes não renováveis de energia e são resistentes à degradação. Neste contexto, o desenvolvimento de filmes biodegradáveis ativos para aplicação em alimentos é de grande importância pois, além de serem produzidos a partir fontes renováveis e mais sustentáveis, os mesmos podem interagir com o produto embalado e proporcionar benefícios extras em relação aos filmes convencionais. Este trabalho utilizou o bagaço de uva proveniente do processo de vinificação como fonte de antocianinas para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes. A microencapsulação das antocianinas, realizada com a finalidade de aumentar sua estabilidade, utilizou maltodextrina e goma arábica como agentes encapsulantes. Diferentes formulações de filmes biodegradáveis foram desenvolvidas com as microcápsulas produzidas. Goma arábica, maltodextrina e a combinação das mesmas foram eficientes no processo de microencapsulação (>90% de retenção de antocianinas). Apesar de apresentarem o mesmo teor de antocianinas - quantificadas via cromatografia líquida de alta eficiência - a atividade antioxidante das microcápsulas de goma arábica foi maior. A diferença entre a atividade antioxidante das cápsulas foi atribuída às diferentes solubilidades destas em água, onde maiores solubilidades poderiam liberar mais facilmente as antocianinas encapsuladas. O filme desenvolvido a partir de antocianinas encapsuladas com maltodextrina apresentou melhores propriedades mecânicas e ofereceu maior proteção ao óleo de girassol frente às reações de oxidação, e portanto foi utilizado na produção de sachês de azeite de oliva extra-virgem. O filme desenvolvido apresentou biodegradabilidade comprovada e propiciou maior estabilidade oxidativa ao azeite de oliva nele embalado quando comparado a um azeite embalado em polipropileno comercial. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam a potencialidade da utilização de maltodextrina como encapsulante de antocianinas e como ingrediente na produção de filmes biodegradáveis, aplicados principalmente em produtos gordurosos. / The abuse of plastic packaging has caused various environmental problems, since they are produced from non-renewable sources of energy and are resistant to degradation. In this context, the development of active biodegradable films for application in foods is of great importance, since they are produced from renewable and sustainable sources, besides they may interact with the packaged product and provide additional benefits over conventional films. This study used the wine grape pomace as a source of anthocyanins for the development of biodegradable films with antioxidant properties. Microencapsulation of anthocyanins, which was carried out with the purpose of increasing its stability, used maltodextrin and gum arabic as wall materials. Different formulations of biodegradable films were developed with the obtained microcapsules. Gum arabic, maltodextrin and their combination were effective in the microencapsulation process (> 90% retention of anthocyanins). Despite being provided with the same anthocyanins content - quantified by highperformance liquid chromatography - the antioxidant activity of gum arabic microcapsules was greater. The difference between the antioxidant activity of the capsules was attributed to their different solubility in water, so that capsules with higher solubility could release more easily the encapsulated anthocyanins. The film containing anthocyanins encapsulated with maltodextrin showed better mechanical properties and offered greater protection to sunflower oil against oxidation reactions, and so was used in the production of extra-virgin olive oil pouches. The developed film, which was proven to be biodegradable, increased the oxidative stability of the olive oil when compared to olive oil packaged in a commercial polypropylene. The results of this study demonstrate the potential usage of maltodextrin as wall material on encapsulation of anthocyanins and as an ingredient in the production of biodegradable films, mainly applied in fatty products.

Filmes e coberturas comestíveis têm recebido cada vez mais atenção e interesse por parte de indústrias e pesquisadores pois eles representam uma alternativa para substituir plásticos comumente utilizados para embalagens em indústrias alimentícias. Nesse contexto, filmes biodegradáveis foram produzidos a partir de resíduos da fabricação de cápsulas nutracêuticas compostas por gelatina, glicerina e água e combinados com farinhas de resíduos da indústria de minimamente processados de cenoura e beterraba. Todos os filmes elaborados foram caracterizados quanto às propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira, ópticas e antioxidantes. Dentre os filmes desenvolvidos, os que apresentaram essas características aprimoradas e com maior funcionalidade, foram selecionados para serem estudados quanto a sua estrutura, estabilidade térmica e proteção contra oxidação primária em óleo de girassol embalado pelos filmes. Em geral, a adição de farinhas aos filmes gelatinosos ocasionou: redução de umidade, solubilidade em água, swelling, permeabilidade ao vapor de água e elongação; aumento de opacidade, porcentagem de inibição do radical DPPH; maior proteção aos efeitos da luz e da oxidação primária de óleo de girassol; e estrutura menos lisa e homogênea quando comparado aos filmes sem adição de farinhas. Além disso, os filmes estudados apresentaram estabilidade térmica até aproximadamente 200 °C. Com isso, foi possível desenvolver filmes biodegradáveis com propriedades funcionais a partir de resíduos industriais e colaborar com o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis. / Edible films and coatings have gained increasing attention and interest from the industry and researchers, as they represent an alternative to replace commonly used plastics for packaging in the food industry. In this context, biodegradable films were produced from the residues from the manufacture of nutraceutical capsules, mainly composed of gelatin, glycerin and water, and combined with different residue flour derived from the minimal processing of carrot and beet root. All the prepared films were characterized regarding their physicochemical, mechanical, barrier, optical and antioxidant properties. The films which presented improved characteristics and greater functionality were selected to be studied regarding their structure, thermal stability and protection against primary oxidation of sunflower oil packed in the films. In general, the addition of the flour into the gelatin-based films caused: reduction in the moisture content, water solubility, swelling, water vapor permeability and elongation at break; increase in the opacity and percentage inhibition of DPPH radical; greater protection against the effects of light and primary oxidation of sunflower oil; and less smooth and homogeneous structure when compared to films without addition of flours. Furthermore, the studied films showed thermal stability up to approximately 200 ° C. Thus, it was possible to develop biodegradable films with functional properties from industrial residues and contribute to the development of sustainable technologies.

A principal função das embalagens tradicionais utilizadas pela indústria de alimentos é a proteção dos alimentos de contaminações externas sem interagir com o mesmo. No entanto, a maioria dessas embalagens é produzida a partir de fontes não biodegradáveis e não renováveis. Para atender à crescente demanda em relação à sustentabilidade ambiental, os filmes e coberturas comestíveis têm despertado o interesse e atenção por parte de indústrias e pesquisadores. Além disso, tais filmes ou coberturas podem ser acrescidos de diferentes compostos, para conferir as mesmas um caráter ativo, com interação positiva com os alimentos, para auxiliar a conservação. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo (1) desenvolver filmes ativos pela técnica de casting a partir de matrizes biodegradáveis, com atividade antimicrobiana devido a incorporação de nanopartículas de ouro (AuNPs) e óleos essenciais, além de filmes com atividade antioxidante pela adição de nanocápsulas de bixina, (2) avaliar as características mecânicas, físicas e de barreira dos filmes ativos, além da atividade antimicrobiana e antioxidante, e (3) verificar a eficiência na aplicação de coberturas comestíveis na conservação de alimentos. Os filmes com atividade antimicrobiana utilizaram como matérias primas o amido e a farinha integral de grãos quinoa (Chenopodium quinoa W.). Os filmes de amido de quinoa foram preparados com 4 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante e incorporados com solução de nanopartículas de ouro nas concentrações de 2,5 % e 5 % (v/v). A presença de AuNPs levou a uma melhoria nas propriedades mecânicas, ópticas e morfológicas dos filmes, sem alterar as propriedades térmicas e de barreira, além de exibirem forte atividade antibacteriana contra agentes patogênicos de origem alimentar, com porcentagens de inibição de 98 % contra E. coli e S. aureus. Nos filmes ativos elaborados com a farinha de quinoa (6 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante em 100 g de solução filmogênica), foram adicionados os óleos essenciais (OE) de orégano (Origanum vulgare L.) e tomilho (Thymus vulgaris L.) (0,5 %, 1 % e 2 % p/p). Observou-se que o tipo de OE não interferiu significativamente nos parâmetros físicos e de barreira dos filmes. Já o aumento na concentração dos OEs, produziu filmes mais elásticos e menos resistentes, bem como, menos solúveis em água e com menor permeabilidade aos vapores de água. Os filmes com 1 % e 2 % de OEs exibiram um efeito inibidor sobre o crescimento de S. aureus e E. coli. No entanto, o S. aureus mostrou-se mais sensível a ambos os OEs; e os filmes com orégano foram mais eficazes na inativação de ambos os microrganismos. As embalagens antioxidantes foram elaboradas a partir de amido de mandioca (4 % de matéria prima e 1 % de glicerol como plastificante em 100 g de solução filmogênica) incorporadas com solução de nanocápsulas de bixina (0 %, 2 %, 5%, 8 % e 10 %). Os filmes foram caracterizados em relação as suas propriedades de barreira, mecânicas e físicas e a atividade antioxidante foi avaliada pelo efeito protetor do óleo de girassol exposto a condições de oxidação aceleradas (13 dias a 65 % UR / 35 ºC). Embalagens com maiores concentrações de nanocápsulas demonstraram maior resistência e elasticidade, bem como, uma melhora significativa na proteção contra os raios UV e luz visível. O óleo de girassol embalado nos filmes contendo nanocápsulas de bixina apresentaram índices de peróxidos abaixo dos estipulados pelo Codex Alimentarius (<10 meq. O2 kg-1) para óleos frescos para o período de armazenamento testado. A cobertura comestível foi preparada à base de quitosana (1,5 %) e foi aplicada sobre tomates armazenados por 14 dias (20 ° C), com acompanhamento da perda de peso, sólidos solúveis totais (SST), firmeza e acidez titulável (AT), taxa de respiração, produção de etileno e quantificação de carotenoides e compostos fenólicos por CLAE. Os frutos revestidos demonstraram retardo no processo de amadurecimento com a diminuição da taxa respiratória e produção de etileno, bem como menores perdas de peso, firmeza -caroteno e menor degradação de compostos fenólicos durante o armazenamento, em comparação com frutos controle (não revestidos). Os resultados sugerem que o desenvolvimento de filmes ativos para conservação de alimentos é um campo promissor, pois além do forte apelo ambiental, filmes ativos podem auxiliar na conservação dos alimentos, para retardar a proliferação de microrganismos patogênicos e degradações oxidativas. Em relação a aplicações de coberturas comestíveis, os resultados indicaram ter potencial para uma utilização comercial no auxílio de prolongamento da vida útil de tomates. / The principal function of traditional packaging used by the food industry is the protection of food against external contamination without interacting with it. However, most of these packages are produced from non-biodegradable and non-renewable sources. Films and edible coatings have attracted the interest and attention from industries and researchers due increasing demand on environmental sustainability. In addition, this films and coatings can be added with different compounds to confer an active character, with positive food interaction and increased of preservation. This study aimed to (1) to develop active films by casting technique from biodegradable matrices with antimicrobial activity, incorporated of gold nanoparticles (AuNPs) and essential oils, as well as films with antioxidant activity by addition of nanocapsules of bixin, (2) evaluate the mechanical, physical and barrier characteristics of active films, and capacity antimicrobial and antioxidant, and (3) verify the efficiency in the application of edible coatings in food preservation. The active antimicrobial films it was used as raw material starch and flour quinoa (Chenopodium quinoa, W.). Starch quinoa films were prepared with 4 % raw material and 1% glycerol as plasticizer (100 g filmogenic solution), incorporating gold nanoparticles at concentrations of 2.5% and 5% (v / v). The presence of gold nanoparticles produces improvement in the mechanical, optical and morphological properties, maintaining the thermal and barrier properties unchanged when compared to the standard biofilm. The active biofilms exhibited strong antibacterial activity against food-borne pathogens with inhibition percentages of 99 % against E. coli and 98 % against S. aureus. The active films produced with flour quinoa (6% of raw material and 1% glycerol as a plasticizer in 100 g of filmogenic solution), incorporated with oregano (Origanum vulgare L.) and thyme (Thymus vulgaris L.) essential oils (EO) (0.5%, 1% and 2% p/p). It was observed that the kind of EO was not significant for the physical and barrier parameters of the films, however, the increase in the EOs concentration promote increase in the elongation but decrease in the tensile strength, solubility and water vapor permeability. Films containing 1% and 2 % EOs, inhibit the growth of S. aureus and E. coli. However, S. aureus was more sensitive to both EOs and the oregano oil was more efficient in the inactivation to both microorganisms. The antioxidant packages were prepared from cassava starch (4% raw material and 1% glycerol as plasticizer in 100 g of filmogenic solution), incorporated with solution of different concentrations of bixin nanocapsules (0 %, 2 %, 5%, 8 % e 10 %). Films with higher concentrations of bixin nanocapsules exhibited significant reduction tensile strength and increases in elongation at break, well as, improvement in protection against UV and visible light and decreased water solubility and increased water vapor permeability. The sunflower oil packed in films containing nanocapsules bixin exhibited lower oxidation rates, thus maintaining its freshness according to Codex Alimentarius guidelines (< 10 milliequivalent.kg-1), for the storage time tested (13 days / 65 % RH / 35 ºC). The edible coating was prepared based on chitosan (1.5 %), and it was applied on tomatoes stored for 14 days (20 °C). The analyses carried out on tomato fruit were: weight loss, total soluble solid (TSS), firmness, and titratable acidity (TA), respiration rate, ethylene production and quantification of carotenoids and phenolics by HPLC. Coated fruit delayed the ripening process by decrease of the rate of respiration and ethylene production, as well changes of weight, firmness and TSS concentration and delay peak of lycopene and b-carotene accumulation and degradation of phenolic compounds during storage, compared to uncoated control. The results suggest that the development of active films for food preservation is a promising field, because besides the strong environmental appeal, active films can increase the food preservation, to decrease the proliferation of pathogenic microorganisms and oxidative degradation. Regarding the edible coatings applications, the results indicated that coating is a promising tool for commercial use in helping to prolong the storage of tomatoes.