O Brasil e o terceiro maior produtor de mamona do mundo e o maior produtor da América do Sul. O óleo da mamona tem grande potencial na cadeia de produção de biodiesel, sendo interessante a geração de recursos dos subprodutos, como a torta de mamona. Apesar de ser rica em proteínas, a torta de mamona tem limitada aplicação em virtude da presença da ricina, que apresenta elevada toxidez. Assim, esperando-se valorizar esse subproduto com novas aplicações tecnológicas, o objetivo desta tese foi o desenvolvimento de filme biodegradável a partir da proteína extraída da torta de mamona. Especificamente, estudou-se o efeito do pH (10, 11 e 12) de extração das proteínas sobre algumas propriedades físicas (espessura, propriedades mecânicas, solubilidade em agua, permeabilidade ao vapor de agua e umidade) dos filmes produzidos. A partir da avaliação destes resultados, foi então definido o pH de extração da proteína da torta de mamona para o segundo estudo que envolveu a produção de filmes a base da proteína extraída da torta de mamona, reforçados com fibra de sisal e/ou glioxal. Primeiramente, as proteínas foram extraídas em um reator, adicionando-se 20% de torta de mamona na solução de NaOH (pH= 10, 11 e 12), com velocidade de agitação de 400 rpm e a 50ºC. A separação do extrato proteico do resíduo insolúvel foi feita por centrifugação (4.000 rpm). Os extratos foram liofilizados e submetidos a analises para determinação da composição centesimal e dos aminoácidos. Isotermas de sorção dessas proteínas foram determinadas a 25ºC. Os filmes foram produzidos por \"casting\", ou seja, pela desidratação de soluções filmogênicas com concentração constante de proteínas. No primeiro estudo, utilizou-se 7,5g de proteína/100g de solução filmogênica, agente reticulante glutaraldeido (0,8g de glutaraldeido/100g de proteína) e plastificante glicerol (25g de glicerol/100g de proteína). No segundo estudo, utilizou-se 6g de proteína/100g de solução filmogênica, agente reticulante glioxal (0,5g de glioxal/100g de proteína), fibra de sisal (20g de fibra/100g de proteína e plastificante glicerol (25g de glicerol/100g de proteína). Os filmes foram avaliados subjetiva e objetivamente, através da determinação da espessura, do brilho, dos parâmetros de cor e opacidade, da microestrutura, das propriedades mecânicas por testes de tração e perfuração, da umidade, da solubilidade em agua, da calorimetria diferencial de varredura, das isotermas de sorção e da espectroscopia por transformada de Fourier. Os extratos de proteínas liofilizadas foram ricos em proteínas (66-69%), em todos os pH estudados, sendo rico também em sais minerais (12-24%), possivelmente devido ao emprego de NaOH. Não se observou diferenças na composição de aminoácidos em função do pH de extração. No primeiro estudo, os filmes produzidos apresentaram-se com coloração amarronzada e com aspecto visual homogêneo, independentemente do pH de extração das proteínas. Observou-se que o pH de extração das proteínas influenciou as propriedades mecânicas dos filmes. O aumento do pH implicou em filmes mais resistentes a tração e a perfuração, cuja tensão na ruptura e a forca na perfuração foram 4,5 MPa e 6,5 N, respectivamente, para os filmes produzidos com proteínas extraídas no pH=12. Entretanto, independentemente das diferenças obtidas, esses filmes se mostraram pouco deformáveis, com elongação na ruptura e deformação na perfuração cerca de 1,5 e 3,2%, respectivamente. A solubilidade em agua também foi afetada pelo pH de extração das proteínas da torta de mamona. Enquanto o filme produzido com proteínas extraídas em pH=10 foi completamente solúvel em agua, os filmes de proteínas extraídas em pH=12 apresentaram solubilidade de 58,5%. A umidade dos filmes não dependeu do pH, ficando em torno de 13%. No segundo estudo, a adição da fibra de sisal na solução filmogênica tornou os filmes mais rugosos, sem mudanças visuais perceptíveis em função da presença de glioxal. A adição da fibra de sisal na formulação aumentou a espessura dos filmes de 0,11 para 0,16mm e diminuiu o brilho medido no angulo de 60º, a forca na perfuração de 11,2 para 9,1N, a deformação na perfuração de 5,7 para 2,4%, a tensão na ruptura de 10,3 para 5,1 MPa, a elongação na ruptura de 78,5 para 24,2% sem contudo alterar o modulo elástico dos filmes, que permaneceu em torno de 1,1-1,5 MPa. A solubilidade em agua dos filmes diminuiu de 42,8 para 36,8%, porem a umidade dos filmes não foi afetada, permanecendo em torno de 14%. A permeabilidade ao vapor de agua aumentou em cerca de 50%, passando de 0,6 para 1,2 g.mm/h.m2.kPa. Quanto aos parâmetros de cor, de modo geral, a adição das fibras causou um aumento da luminosidade (L*) e da opacidade, e diminuição dos cromas a* e b* e da diferença total de cor (ΔE*). Na calorimetria diferencial de varredura, a adição da fibra aumentou a temperatura de transição vítrea da fração rica em glicerol. Avaliando as isotermas de sorção, pode-se sugerir que a fibra influenciou na capacidade de absorção de agua dos filmes. Não foi possível detectar alterações nos espectros de FTIR em nenhuma das formulações produzidas, provocadas pela reticulação da proteína liofilizada de torta de mamona dos filmes produzidos, nem pela fibra de sisal nos espectros gerados. Em conclusão, o pH 12 de extração das proteínas da torta da mamona proporcionou melhores filmes produzidos com essas proteínas, e a adição de fibras de sisal não implicou em melhoras nas propriedades dos filmes, contrariamente ao glioxal. / Brazil is the world\'s third largest castor bean producer and the largest producer in South America. The castor bean oil has great potential in the biodiesel production chain, with interesting resource generation of its by-products such as the castor bean cake. Despite being rich in proteins, castor bean cake has limited application due to the presence of ricin, which presents high toxicity. Thus, hoping to enhance this byproduct with new technological applications, the aim of this thesis was the development of biodegradable film with the protein extracted from castor bean cake. Specifically, the effect of protein extraction pH (10, 11, 12) on some physical properties (thickness, mechanical properties, water solubility, permeability to water vapor and moisture) of the films was studied. From the evaluation of these results, it was then defined pH extraction of castor bean cake protein for the second study, which involved the production of films made of protein extracted from castor bean, reinforced with sisal fiber and/or glyoxal. Firstly, proteins were extracted in a reactor, by adding 20% of castor bean cake in a NaOH solution (pH = 10, 11 and 12), with 400 rpm stirring speed and 50°C. Separation of the protein extract from the insoluble residue was made by centrifugation (4,000 rpm). Extracts were freeze-dried and had their chemical composition and amino acids determined. Sorption isotherms of these proteins were determined at 25°C. The films were produced by casting, i.e., by dehydration of film-forming solutions prepared with constant protein concentration. In the first study, we used 7.5g protein/100g film-forming solution, crosslinking agent (0.8g glutaraldehyde/100g protein), and plasticizer (25g glycerol/100g protein). In the second study, it was used 6g protein/100g film-forming solution, crosslinking agent (0.5g glyoxal/100g protein), sisal fiber (20g fiber/100g protein) and plasticizer (25g glycerol/100g protein). The films were evaluated subjectively and objectively, by the assessment of the following determinations: thickness, gloss, color and opacity parameters, microstructure, mechanical properties for tensile and puncture force tests, moisture, film solubility in water, differential scanning calorimetry, sorption isotherms and Fourier transform spectroscopy. The freeze-dried proteins were rich in proteins (66-69%) for every studied pH, the mineral salts content was high (12-24%) as well, possibly due to the use of NaOH. No significant difference in the amino acid composition was observed for the tested extraction pH values. In the first study, the films presented brownish color and homogeneous visual appearance irrespective of the protein extraction pH. It was observed that the protein extraction pH influenced mechanical properties of the films. The increase in pH resulted in films more resistant to tensile and puncture, with tensile strength and puncture force values of 4.5MPa and 6.5N, respectively, to the films produced with proteins extracted in pH 12. However, regardless of the differences obtained, these films showed to be little extensible, with elongation at break and puncture deformation around 1.5% and 3.2%, respectively. The film solubility in water was also affected by the extraction pH of the castor bean cake proteins. While the film produced with proteins extracted at pH 10 was completely soluble in water, films made with proteins extracted at pH 12 showed solubility of 58.5%. The moisture of the films did not depend on pH and remained around 13%. In the second study, the addition of sisal fiber in the filmforming solution made the films rougher, without noticeable visual changes due to the presence of glyoxal. The addition of sisal fiber in the formulation increased film thickness from 0.11 to 0.16mm and reduced gloss measured at 60° angle, puncture force from 11.2 to 9.1N, the puncture deformation from 5.7 to 2.4%, the tensile strength from 10.3 to 5.1MPa, and the elongation at break from 78.5 to 24.2% without altering the elastic modulus of the films, which remained around 1.1-1.5MPa. The film solubility in water decreased from 42.8 to 36.8%, but the moisture of the films was not affected, which was remaining around 14%. The water vapor permeability increased about 50%, from 0.6 to 1.2 g.mm/h.m2.kPa. As for the color parameters, in general, the addition of the fibers caused an increase in lightness (L*) and opacity, and decreased the monochromatic a* and b*, and the total color difference (ΔE*). In the differential scanning calorimetry assay, the addition of fiber increased the glass transition temperature of the glycerol-rich fraction. Evaluating the sorption isotherms, it can be suggested that the fiber influenced the water absorption capacity of the films. It was not possible to detect changes in FTIR spectra produced by the crosslinking of castor bean cake freeze-dried protein of films, as well by the sisal fiber. In conclusion, the extraction at pH 12 of the castor bean cake proteins provided the best films produced, and the addition of sisal fibers did not result in improvements in film properties, contrary to glyoxal.

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.

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.

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A utilização de polímeros biodegradáveis é uma das formas de minimizar o grande volume de descartes de materiais poliméricos que tendem a aumentar cada vez mais causando dano ao meio ambiente. Existem vários métodos de avaliação de biodegradação de polímeros que podem contribuir para o desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis. Nessa dissertação foi avaliada a biodegradação do compósito de matriz de polímero comercial à base de poliéster e amido e fibra de coco verde. Foram usados dois métodos, em solo simulado e em ambiente marinho. A biodegradação dos compósitos foi avaliada através das análises de: Perda de massa, Microscopia ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia na região do Infravermelho (FTIR). Além disso, foi realizada uma comparação entre desempenho de biodegradação do material nos dois ambientes. A velocidade de biodegradação no ambiente marinho é maior do que no solo simulado / The use of biodegradable polymers is one of the ways to minimize the large volume discharges of polymer materials which tend to increase causing more damage to the environment. There are several methods for evaluation of polymer biodegradation which can contribute to the development of new biodegradable materials. In this dissertation was evaluated the biodegradation of a polymer composite commercial with matrix based on polyester and starch and green coconut fiber. Two methods were used, simulated soil and marine environment. The biodegradation of the composites was evaluated by mass loss, optical microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Infrared Spectroscopy (FTIR). In addition, it was performed a comparison between the biodegradation of the material in both environments. The biodegradation rate of the marine environment is greater than the simulated ground

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1556222 bytes, checksum: ff5f5ab067a6252f9aef5be2f52b8e69 (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Brazilian production of marine shrimp is mainly focused on the domestic market, which better absorbs the headless and peeled product, which generates significant amount of agro-industrial waste. The objective of this research was to develop biodegradable films of chitosan from the exoskeleton of marine shrimp vannamei Litopeanaeus added liquid smoke for use in sausages. For characterization of chitosan obtained from the exoskeleton of shrimp were employed methodologies for determining viscosity , conductometry , spectroscopy in the infrared and x-ray diffraction to characterize the polymer and performed tests of tensile strength , elastic modulus , solubility , opacity and thickness to characterize the films . The results were efficient for the determination of chitosan, and consistent with the literature regarding the characterization of polymeric films of origin. Microbiological analyzes were performed on the sausages before and after preparation according to ANVISA Resolution on January 12, 2001, in the chitosan films with and without plasticizer added to liquid smoke for coating sausages in order to increase the shelf life of the product the antimicrobial activity of the films was determined by the agar diffusion method on bacterial strains: Escherichia coli active, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus coagulase positive. In the results , not presence of coliforms at 45 º C , coagulase Staphyilococcus positive , were observed Clostridium sulfite reducer was not detected the presence of Salmonella sp, as the antimicrobial activity , inhibition zones were found in biofilm added liquid smoke , only to Escherichia coli. As for the sensory properties of sausages packaged in three types of biodegradable chitosan film extracted from the exoskeleton of marine shrimp were differentiated by the addition of liquid smoke concentrations: 5 %, 7% and 10%. A nine-point hedonic scale was used to analyze the difference of control and acceptance testing were assessed using internal preference mapping (MEDPRF). The results indicated a significant difference between the control, conventional polyethylene film and biodegradable chitosan film plus smoke. By Preference Mapping revealed that the coated film containing sausages with liquid smoke in concentrations of 5 % and 7 %, no statistical differences obtained for the attributes: Appearance, Aroma, Taste, texture and overall acceptance levels in the addition of adding smoke compared to the control sample and 10 % ¨ smoke. It was observed in this work that the mechanical analyzes of biodegradable chitosan film is presented as a low elasticity and high tensile strength , and acceptable as opacity, solubility and thickness and that more research needs to be conducted in order to prepare chitosan films more flexible and resistant. / A produção brasileira de camarão marinho está voltada principalmente para o mercado interno, que absorve melhor o produto descabeçado e descascado, o que gera quantidade relevante de resíduos agroindustriais. O objetivo desta pesquisa foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis de quitosana a partir do exoesqueleto do camarão marinho Litopeanaeus vannamei adicionados de fumaça líquida, para aplicação em salsichas. Para caracterização da quitosana foram empregadas as metodologias de determinação da viscosidade, condutimetria, espectroscopia na região do infravermelho e difração de raio-x para caracterização do polímero e realizados os testes de resistência a tração, módulo elásticos, solubilidade, opacidade e espessura para caracterização dos filmes. As análises microbiológicas foram realizadas nas salsichas antes e após acondicionamento segundo a Resolução da ANVISA no 12 de janeiro de 2001, nos de filmes de quitosana com e sem plastificante adicionada de fumaça liquida, para o recobrimento de salsichas visando o aumento da vida de prateleira do produto ,a atividade antimicrobiana dos filmes foi determinada mediante teste de difusão em ágar sobre as cepas bacterianas: Escherichia coli ativa, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus coagulase positiva. Nos resultados, não foram observadas presença de coliformes a 45 ºC, Staphyilococcus coagulase positiva, Clostridium sulfito redutor e não foi detectada a presença de Salmonella sp, quanto à ação antimicrobiana, foram encontrados halos de inibição no biofilme adicionado de fumaça liquida, apenas para Escherichia coli. Quanto às propriedades sensoriais de salsichas embaladas com três tipos de filme biodegradável de quitosana foram diferenciadas pela adição de fumaça liquida nas concentrações de 5%, 7% e 10%. Uma escala hedônica de nove pontos foi empregada para analise de diferença de controle e os testes de aceitação foram analisados pela metodologia de Mapa de Preferência Interno (MEDPRF). Os resultados indicaram que houve diferença significativa entre o controle, filme convencional de polietileno e os filmes biodegradável de quitosana acrescidos de fumaça líquida. Pela análise do Mapa de Preferência observou-se que as salsichas recobertas com filme contendo fumaça liquida nas concentrações de 5% e 7%, não diferenças estatísticas obteve para os atributos: Aparência, Aroma, Sabor, Textura e Aceitação global na adição teores de adição de fumaça, quando comparados com a amostra controle e 10¨% de fumaça. Foi possível observar que as análises mecânicas do filme biodegradável de quitosana apresentaram-se como de baixa elasticidade e alta resistência a tração, e aceitáveis quanto a opacidade, solubilidade e espessura e que mais pesquisas precisam ser realizadas a fim de elaborar filmes de quitosana mais flexíveis e resistentes. Concluímos que os resultados encontrados foram eficientes para determinação da quitosana, e compatíveis com a literatura quanto à caracterização de filmes de origem polimérica.

A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

SAMPAIO NETA, Nair do Amaral. Estudo da reação de produção de ésteres de ácidos graxos por via enzimática objetivando aplicações alimentícias. 2007. 99 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Fortaleza-CE, 2007 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-05T15:42:42Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_nasampaioneta.pdf: 429587 bytes, checksum: e95171ae3ed4bc0f19b43d878deb4444 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-05T15:43:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_nasampaioneta.pdf: 429587 bytes, checksum: e95171ae3ed4bc0f19b43d878deb4444 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T15:43:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_nasampaioneta.pdf: 429587 bytes, checksum: e95171ae3ed4bc0f19b43d878deb4444 (MD5) Previous issue date: 2007 / Several experiments were done aiming at the study on the enzymatic esterification of the oleic acid with fructose in ethanolic medium, focusing the synthesis of biodegradable biosurfactants. For that purpose, it was utilized the enzyme, Candida antartica B., at temperature of 55 ºC, in reacting time of 48, 72, 96 e 120 hours. Accordingly to the obtained results it was verified that the related enzyme catalyzed primarily the ethanol present in the reactional medium to form the ester: ethyl oleate. This fact was confirmed through magnetic nuclear resonance spectra (1H and 13C) as well as, through infrared spectrum, by the presence of absorption peak at 1738, 4 cm- 1, characteristic of that ester. The results of the reaction of ethyl oleate production indicate that the highest yield was observed in about 96 hours time, and for the 120 hours time it was observed also an inferior yield. The experiments accomplished for the obtention of fructose esters from oleic acids in ethanolic medium were not successful like in other solvents not recommended for food use. The ethyl oleate shows a lipophilic character and in the food industry it finds application in the osmotic dehydration of tomatoes and peppers “dedo de moça”, improving water release, sugar yield and solar brightness. The use of ethyl oleate in the dehydration process decreases the drying time increases its efficiency without leaving any traces pf chemical residues / Diversos experimentos foram realizados com o objetivo de estudar a reação de esterificação enzimática do ácido oléico com a frutose em meio etanólico, visando a síntese de biosurfactantes biodegradáveis. Para tanto, foi utizada a enzima Cândida Antartica B na temperatura de 55 °C e em tempos de reação variando entre 48, 72, 96 e 120 horas. De acordo com os resultados obtidos, constatou-se que a citada enzima catalisou preferencialmente o etanol presente no meio reacional para a formação do éster oleato de etila. Este fato foi confirmado através do espectro de ressonância magnética nuclear (1H e 13C), bem como do espectro de infravermelho pela presença de um pico de absorção em 1738,4 cm-1, característico deste éster. Os resultados da reação de formação do oleato de etila indicam que o maior rendimento da reação foi observado no tempo de 96 horas e que o tempo de 120 horas o rendimento foi inferior. Os experimentos realizados com o objetivo de se obter ésteres de frutose a partir do ácido oléico em meio etanólico não lograram êxito, apesar da literatura indicar a possibilidade de se realizar esta reação em outros meios que utilizam solventes não recomendados para o uso alimentício. O oleato de etila apresenta caráter lipofílico e na indústria de alimentos encontra aplicação na desidratação osmótica de tomates e pimentas do tipo “dedo de moça”, facilitando a perda de água, ganho de açúcar e cor mais luminosa. O uso do oleato de etila no processo de desidratação diminui o tempo de secagem, aumenta sua eficiência sem deixar nenhum tipo de resíduo químico.

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.