Uma das alternativas possíveis para substituir os materiais sintéticos na área de embalagem de alimentos é o desenvolvimento de filmes baseados em biopolímeros. Vários estudos têm demostrado o melhoramento nas propriedades de filmes baseados em biopolímeros, devido à utilização de nanopartículas como reforço. No entanto, as melhorias observadas são ainda limitadas e pode-se considerar que isso é devido a problemas de dispersão das nanopartículas em água, especialmente quando se utiliza a técnica tipo casting. Assim, os objetivos deste projeto foram: A) estudar a qualidade da dispersão de nanopartículas de montemorilhonita em água, e B) estudar o efeito dessas dispersões sobre algumas propriedades físicas e funcionais de filmes de gelatina produzidos com elas. As nanopartículas foram dispersas em água na concentração de 1 g MMT/100 g solução, com três dispositivos: homogeneizador mecânico (UT), moinho coloidal (MC) e processador ultrassônico (US). As dispersões foram analisadas para determinação de tamanho das partículas e potencial zeta, e por microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. Os filmes foram produzidos pela técnica de \"casting\", com 5 g de gelatina/100 g de solução filmogênica e 30 g de glicerol/100g de gelatina. A concentração de nanopartículas foi 0, 1, 3, 5 e 7 g de MMT/100g de gelatina. Os filmes de controle e nanocompósitos produzidos com as dispersões de montemorilhonita foram caracterizados para determinação de espessura, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água, propriedades mecânicas por testes de tração e perfuração, cor e opacidade, brilho, microestrutura por microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, transição vítrea por calorimetria diferencial de varredura, difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e ângulo de contato. O potencial zeta e tamanho médio da partícula foi -53, -40, -47 mV e 377, 289, 395 nm, para as dispersões processadas por UT, US e MC, respectivamente. No geral, os filmes reforçados com montemorilhonita, foram 44% menos brilhantes e foram ligeiramente mais hidrofílicos do que os filmes de controle. A tensão na ruptura aumentou de 22 MPa para filmes de controle até 40 MPa, quando a concentração da montemorilhonita foi de até 5 g de MMT/100g de gelatina. A permeabilidade ao vapor de água não variou nos filmes nanocompósitos. O método de dispersão utilizado teve uma forte influência sobre a qualidade das dispersões, afetando o tamanho da partícula e potencial zeta, com efeito evidente sobre as propriedades físicas dos nanocompósitos. A concentração crítica de montemorilhonita como reforço pareceu estar limitada a 5 g de MMT/100 g de gelatina. / One of the possible alternatives to replace synthetic materials in the area of food packaging is the development of films based on biopolymers. Several studies have demonstrated the improvement in properties of films based on biopolymers due to the use of nanoparticles as reinforcement. However, the observed improvements are still limited and it can be considered that this is due to dispersion problems of nanoparticles in water, particularly when using the casting technique. The aim of this project was to study the quality of the dispersion of nanoparticles (montmorillonite) in water, and to analyze the effect of these dispersions on some physical and functional properties of gelatin films. The nanoparticles were dispersed in water (1 g MMT/100 g solution), with three devices: mechanical homogenizer (UT), colloidal mill (MC) and ultrasonic processor (US). The dispersions were analyzed for determination of particle size and zeta potential, and by scanning electron and atomic force microscopies. Films were produced by casting, with 5 g of gelatin/100 g of film-forming solution and 30 g of glycerol/100 g of gelatin. The nanoparticles concentrations were 0, 1, 3, 5 and 7 g of MMT/100g of gelatin. The control and nanocomposite films were characterized for determination of thickness, moisture, water solubility, water vapor permeability, tensile and puncture mechanical properties, color and opacity, brightness, microstructure by scanning electron microscopy and atomic force microscopy, glass transition temperature by differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, infrared spectroscopy with Fourier transform and contact angle. The zeta potential and average particle size was -53, -40, -47 mV and 377, 289, 395 nm; for UT, US and MC dispersions, respectively. In general, the films filled with montmorillonite were 44% less glossy and were slightly more hydrophilic than control film. The maximum tensile strength increased from 22 MPa for control film to 40 MPa when the concentration of montmorillonite was up to 5 g of MMT/100g of gelatin. The water vapor permeability did not change in the nanocomposite films. The dispersion method used had a strong influence on the quality of dispersions; it can affect the particle size and zeta potential, with evident effect on the physical properties of nanocomposites. The critical concentration of montmorillonite as reinforcement seemed to be limited to 5 g of MMT/100 g of gelatin maximum tensile strength increased from 22 MPa for control film to 40 MPa when the concentration of montmorillonite was up to 5 g of MMT/100g of gelatin. The water vapor permeability did not change in the nanocomposite films. The dispersion method used had a strong influence on the quality of dispersions; it can affect the particle size and zeta potential, with evident effect on the physical properties of nanocomposites. The critical concentration of montmorillonite as reinforcement seemed to be limited to 5 g of MMT/100 g of gelatin.

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.

Polihidroxialcanoatos (PHA) produzidos por Pseudomonas sp. LFM046 a partir de carboidratos e ácido propiônico contem monômeros com número ímpar e par de carbonos, representando um bom modelo para o estudo do metabolismo de propionato. Genes relacionados ao ciclo do 2-metilcitrato foram encontrados em todas as espécies de Pseudomonas compondo um operon prpRBCAcnMprpFD. Genes da via do metilmalonil-CoA não foram encontrados em Pseudomonas. Genes da <font face=\"Symbol\">a-oxidação de propionato foram encontrados apenas em P. aeruginosa. A análise de um mutante prp obtido por inserção de transposon revelou que estava mutado no gene prpB, relacionado ao ciclo do 2-metilcitrato. A análise de mutantes obtidos por radiação ultravioleta revelou que dois devem estar afetados em via menos relevante para o metabolismo de propionato e outros dois na ativação desse ácido orgânico. Experimentos com propionato marcado (1C13) demonstraram que as vias do oxobutirato, do metimalonil-CoA e do 2-hidroxiglutarato não devem contribuir para o metabolismo de propionato em Pseudomonas sp. LFM046. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) produced by Pseudomonas sp. LFM046 from carbohydrates and propionic acid contains monomers with odd and even number of carbons, representing a good model to study the propionate metabolism. Genes related to 2-methycytrate cycle were found in all Pseudomonas species organized in an operon prpRCAAcnMprpFD. Genes related to the methylmalonyl-CoA pathway were not found in Pseudomonas. Genes related to the propionic <font face=\"Symbol\">a-oxidation were found only in P. aeruginosa. Analysis of a prp mutant obtained by transposon insertion revealead that it was mutated in prpB gene, related to the 2-methylcytrate cycle. The analysis of mutants obtained using ultraviolet radiation showed that two should be affected in less relevant propionate metabolism pathways and other two in the activation of this organic acid. Experiments with labeled propionate (113C) demonstrated that the oxobutyrate, methylmalonil-CoA and 2-hydroxyglutarate pathways should not contribute to the propionate metabolism in Pseudomonas sp. LFM046.

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.

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

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.

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

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