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.

Tradicionalmente, no tratamento de feridas graves o antimicrobiano tópico deve ser aplicado uma a duas vezes ao dia na área lesada para reduzir as infecções. No entanto, os pacientes geralmente sofrem desconforto com a aplicação de drogas tópicas e com a troca de curativos. Nesse contexto, o desenvolvimento de sistemas curativos biodegradáveis contendo fármaco antimicrobiano são fundamentais para a promoção de ações terapêuticas, reduzindo as infecções causadas por microrganismos e podendo substituir os curativos convencionas que não possuem polímeros biodegradáveis em sua composição. Para ir de encontro com essa necessidade, filmes de PBAT e PBAT/gentamicina foram preparados por meio de duas abordagens. Na primeira abordagem filmes de PBAT obtidos por casting foram funcionalizados por radiação UV durante 90 minutos na presença de O2 atmosférico para posterior inserção de gentamicina na superfície através de soluções tampões contendo EDC e gentamicina. A superfície das amostras foi analisada pelo WCA, FTIR-ATR e XPS. A análise antimicrobiana dos filmes também foi realizada. Os resultados para os filmes de PBAT por casting mostram que o tempo de irradiação produziu superfícies altamente hidrofílicas com grupos oxigenados enxertados na superfície do polímero (C=O e C-OH). A análise antimicrobiana indicou que a gentamicina não ligou covalentemente com o PBAT, porém observou-se a presença de nitrogênio na superfície das amostras pela análise de XPS Na segunda abordagem foram preparadas fibras de PBAT e PBAT/gentamicina a partir da eletrofiação. As soluções utilizadas no processo de eletrofiação foram preparadas com diferentes concentrações de gentamicina e passaram por análises de condutividade e viscosidade. As fibras de PBAT e PBAT/gentamicina foram caracterizadas quanto a suas propriedades físico-químicas, morfológicas, térmicas, antimicrobianas e biológicas. Nos resultados obtidos para as fibras de PBAT e PBAT/gentamicina observou-se que não houve mudança nos espectros após a mistura dos materiais, uma vez que as bandas de absorção foram preservadas e não houve o aparecimento de novos picos. A presença da gentamicina modificou a morfologia das amostras, diminuindo o diâmetro das fibras. O grau de intumescimento foi alterado com o acréscimo de gentamicina e houve modificação da morfologia das fibras após 48 horas de imersão em PBS, porém as fibras mantiveram-se presentes. A gentamicina aumentou o grau de molhabilidade das fibras PBAT. As fibras de PBAT/gentamicina possuem atividade antimicrobiana frente às cepas de E. coli e não apresentaram citotoxicidadede acordo com o padrão ISO 10993-5. Estes resultados reforçam que o PBAT pode ser usado como um sistema curativo com incorporação de fármaco, mostrando ser uma alternativa interessante de curativo/adesivo para uso tópico. / Traditionally in the treatment of serious wounds, topical antimicrobial should be applied 1–2 times daily to the injured area to reduce infections. However, patients often suffer from discomfort with the application of topical drugs and with the exchange of dressings. In this context, the development of biodegradable curative systems containing antimicrobial drug are fundamental for the promotion of therapeutic actions, reducing the infections caused by microorganisms and being able to substitute conventional dressings that there aren’t biodegradable polymers in their composition. To meet this need, PBAT and PBAT/gentamicin films were prepared using two approaches. In the first approach PBAT films obtained by casting were functionalized by UV radiation for 90 minutes in the presence of atmospheric O2 for subsequent insertion of gentamicin on the surface through buffer solutions containing EDC and gentamicin. The surface of the samples was analyzed by the WCA, FTIR-ATR and XPS. Antimicrobial analysis of the films was also performed. The results for the PBAT films by casting show that the irradiation time produced highly hydrophilic surfaces with oxygenated groups grafted onto the polymer surface (C=O and C-OH). Antimicrobial analysis indicated that gentamycin did not bind covalently with PBAT, but nitrogen was observed on the surface of the samples by XPS analysis In the second approach, PBAT and PBAT/gentamicin fibers were prepared from the electrospun. The solutions used in the electrospun process were prepared with different concentrations of gentamicin and underwent conductivity and viscosity analyzes. The PBAT and PBAT/gentamicin fibers were characterized as their physical-chemical, morphological, thermal, antimicrobial and biological properties. In the results obtained for the PBAT and PBAT/gentamicin fibers, it was observed that there was no change in the spectra after the materials were mixed, since the absorption bands were preserved and there were no new peaks. The presence of gentamicin modified the morphology of the samples, reducing the diameter of the fibers. The degree of swelling was altered with the addition of gentamicin and there was a change in the morphology of the fibers after 48 hours of immersion in PBS, but the fibers remained present. Gentamicin increased the degree of wettability of PBAT fibers. PBAT/gentamicin fibers have antimicrobial activity against E. coli strains and did not present cytotoxicity according to ISO 10993-5 standard. These results reinforce that PBAT can be used as a curative system with drug incorporation, proving to be an interesting dressing/adhesive alternative for topical use.

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.

O interesse no desenvolvimento de filmes biodegradáveis tem aumentado ao longo dos anos, devido às preocupações ambientais com o descarte de materiais não renováveis de embalagens para alimentos. O destino final dos resíduos de indústrias é apresentado como um problema bastante representativo, devido ao fato de que os mesmos, muitas vezes não podem ser reaproveitados pela própria indústria, e exigem custos altos para serem descartados. Neste trabalho, verificou-se a capacidade de desenvolver filmes biodegradáveis, pela técnica de casting, a partir de resíduos da fabricação de cápsulas nutracêuticas de óleo de cártamo, óleo de coco e óleo de coco e cártamo (compostos por gelatina, glicerol e água), bem como o efeito da adição em diferentes proporções (20:4, 30:4, 40:4 e 50:4) de resíduos de cápsulas de óleo de cártamo em soluções filmogênicas de 4% de amido de milho, através de análises físico-químicas, mecânicas, estruturais, de barreira, térmicas e morfológicas. Os filmes elaborados a partir dos resíduos de cápsulas nutracêuticas, apresentaram baixa permeabilidade ao vapor d’água, solubilidade em água intermediária, baixa resistência à tração e módulo de Young e alta elongação na ruptura. Estes resultados demonstram que os filmes possuem aptidão para serem aplicados em alimentos mais secos, e possuem boas características mecânicas que podem favorecer sua aplicação como embalagem para alimentos. A adição de maiores quantidades de resíduo (gelatina e glicerol) na solução filmogênica de amido de milho interferiu nas características, diminuindo a resistência à tração e módulo de Young, e aumentando a elongação na ruptura, permeabilidade ao vapor d’água e solubilidade em água. Estes resultados demonstram que a adição dos resíduos aumentou a elasticidade e flexibilidade dos filmes, possibilitando a aplicação em diferentes embalagens para alimentos, de acordo com suas características. Todos os filmes apresentaram uma boa estabilidade térmica e propriedades morfológicas adequadas, visto que, foram obtidos filmes sem rachaduras e bolhas. Em relação à cor, todos os filmes apresentaram coloração mais amarelada, devido às características do resíduo, e também apresentaram alta transparência. Além disso, os filmes demonstraram excelentes propriedades de proteção contra a radiação UV, indicando que estes filmes podem proteger os alimentos embalados pelos mesmos. Diante do exposto, pode-se observar que é viável a utilização de resíduos da fabricação de cápsulas nutracêuticas para utilização no desenvolvimento de filmes biodegradáveis, sendo que estes resíduos podem ser utilizados separadamente ou em combinação com outros ingredientes. / The interest in developing biodegradable films has increased over the years due to the environmental concerns about the disposal of non-renewable materials for food packaging. The final destination of industrial wastes is presented as a problem fairly represented because seldom can these wastes be reused in industry and requires high costs to be discarded. In this work, the ability to develop biodegradable films was observed, by the casting technique, from manufacture wastes of nutraceutical capsules of safflower oil, coconut oil and coconut and safflower oil (composed of gelatin, glycerol and water), and the effect of the addition of different proportions (20:4, 30:4, 40:4 and 50:4), of safflower oil nutraceutical capsules waste in filmogenic solution of 4% corn starch by physico-chemical, mechanical, structural, barrier, thermal and morphological analyses. The films made from nutraceutical capsule wastes showed low water vapor permeability, intermediate water solubility, low tensile strength and Young’s modulus and high elongation at break. These results demonstrate that the films have the potential to be applied in dry foods and have good mechanical characteristics that can favor its application as packaging for food. The addition of large amounts of waste (gelatin and glycerol) in the filmogenic solution of corn starch changed the characteristics, decreasing the tensile strength and Young’s modulus and increasing elongation at break, water vapor permeability and water solubility. These results demonstrate that the addition of waste increased the flexibility and elasticity of the films, allowing its use in different food packaging, according to their characteristics. All films showed good thermal stability and adequate morphological properties where obtained films were without cracks or bubbles. All films were yellowish in color due to the characteristics of waste and also showed high transparency. Moreover, the films had excellent absorption of UV radiation, indicating that these films may have the ability to protect foods that will be packaged hereafter. This study demonstrates the possibility to utilize nutraceutical capsules waste for the development of biodegradable films, and these wastes can be used separately or in combination with other ingredients.

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

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

A busca por novos materiais de embalagem com o propÃsito de manter ou melhorar a qualidade dos alimentos e, ao mesmo tempo, reduzir a geraÃÃo de lixo nÃo biodegradÃvel, temVencorajado a exploraÃÃo de materiais comestÃveis e/ou biodegradÃveis à base de recursos renovÃveis. A formaÃÃo de filmes exige a presenÃa de um material que forme uma matriz contÃnua e coesa. O amido possui tal propriedade e, por ser abundante e de baixo custo, à uma matÃria-prima interessante para produÃÃo dos filmes. A goma de cajueiro à um polissacarÃdeo complexo, de propriedades filmogÃnicas ainda pouco exploradas. PolissacarÃdeos, como amido e goma de cajueiro, por sua alta polaridade, tÃm boa barreira a oxigÃnio (O2) e diÃxido de carbono (CO2), mas tÃm alta permeabilidade a vapor de Ãgua. A incorporaÃÃo de componentes hidrofÃbicos, como ceras, a filmes de polissacarÃdeos melhora a barreira ao vapor de Ãgua. O principal objetivo do estudo foi desenvolver filmes comestÃveis compÃsitos à base de amido, goma de cajueiro e cera de carnaÃba. Foram obtidos 10 tratamentos por meio de um delineamento de misturas (centroide simplex) com as seguintes proporÃÃes mÃssicas: amido, 15 - 30%; goma de cajueiro, 75 - 85%; e cera de carnaÃba, 0 - 15%. Com intuito de verificar se a temperatura utilizada seria suficiente para que ocorresse a gelatinizaÃÃo do amido, uma anÃlise de difraÃÃo de raio - x (DR-X) foi realizada. A caracterizaÃÃo dos filmes foi realizada por meio das seguintes anÃlises; propriedades mecÃnicas (resistÃncia à traÃÃo - TR, elongaÃÃo na ruptura - ER, mÃdulo elÃstico - ME), opacidade (OP), solubilidade em Ãgua (SOL), permeabilidade ao vapor de Ãgua (PVA) e temperatura de transiÃÃo vÃtrea (Tg). A DR-X comprovou que a temperatura de gelatinizaÃÃo utilizada foi suficiente para provocar a ruptura dos grÃnulos de amido. As proporÃÃes relativas de amido e goma de cajueiro nÃo afetaram muito as propriedades dos filmes formados. A incorporaÃÃo de cera de carnaÃba, por minimizar o teor hidrofÃlico da matriz filmogÃnica, reduziu a solubilidade em Ãgua e a permeabilidade ao vapor de Ãgua. Por outro lado, a cera de carnaÃba aumentou a opacidade dos filmes, e reduziu a resistÃncia à traÃÃo e o mÃdulo elÃstico. Para a elongaÃÃo na ruptura o comportamento foi oposto, ou seja, a cera de carnaÃba favoreceu a elongaÃÃo. A presenÃa de cera nos filmes promoveu o aparecimento de picos endotÃrmicos na curva de fluxo de calor. Entretanto, nos filmes, sem o conteÃdo hidrofÃbico, picos endotÃrmicos nÃo foram observados, com isto pode-se concluir que houve uma interaÃÃo entre os materiais utilizados. / The search for new packaging materials to keep or even improve food quality, at the same time reducing generation of nonbiodegradable waste, has motivated the exploitation of edible and/or biodegradable materials based on renewable resources. Film formation requires the presence of a component which forms a continuous and cohesive matrix. Starch has such a property and, being abundant and relatively cheap, is an interesting material for film formation. Cashew tree gum is a complex polysaccharide whose film forming properties are still poorly exploited. Polysaccharides such as starch and cashew tree gum, due to their high polarity, have good barrier to oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2), but high water vapor permeability. The incorporation of hydrophobic components such as waxes to polysaccharide-based films improves their barrier to water vapor. The main objective of this study was to develop composite edible films based on starch, cashew tree gum and carnauba wax. A mixture (simplex centroid) design generated 10 treatments with the following proportions (on a weight basis): starch, 15 to 30%; cashew tree gum, 75 to 85%; and carnauba wax, 0 to 15%. In order to check the temperature used is sufficient had occurred to starch gelatinization, one ray diffraction analysis - x (X-DR) were performed. The film characterization was based on the following analyses: tensile properties (tensile strength - TS, elongation at break - EB, elastic modulus- EM), opacity (OP), water solubility (SOL), water vapor permeability (WVP) and glass transition temperature (Tg). The relative starch:cashew tree gum proportions did not significantly affect the overall film properties. Incorporation of carnauba wax reduced water solubility and water vapor permeability, since it decreased the hydrophilic content of the films. On the other hand, carnauba wax increased the film opacity and reduced their tensile strength and elastic modulus. For elongation at break, the influence of carnauba wax was the opposite, i.e., the property was favored by the wax. The presence of wax in the film promoted the onset of endothermic peaks in the curve of heat flow. However, the films without hydrophobic content, endothermic peaks were not observed, thus we can conclude that there was an interaction between the materials used.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Atualmente à crescente o nÃmero de pesquisas sobre materiais biodegradÃveis e aproveitamento de resÃduos, devido à necessidade de preservaÃÃo dos recursos naturais e outras questÃes ligadas à sustentabilidade. O objetivo do trabalho foi desenvolver filmes biodegradÃveis a partir de gelatina obtida de resÃduos de tilÃpia adicionados de nanocristais de celulose (NC). A formulaÃÃo do filme foi feita com 9,6% de gelatina de peixe e 25% de glicerol (em base seca) variando a quantidade de nanocristais de celulose de lÃnter nas concentraÃÃes de 0, 5, 10 e 15% (em base seca) com uso ou nÃo de ultrassom (US) na preparaÃÃo do filme. A gelatina foi obtida de resÃduos de carne mecanicamente separada (CMS) de tilÃpia. Os filmes foram obtidos por casting e caracterizados quanto à permeabilidade a vapor de Ãgua, propriedades mecÃnicas de resistÃncia à traÃÃo, elongaÃÃo e mÃdulo elÃstico, propriedades tÃrmicas (DSC), Ãpticas, de estabilidade pela cor, morfolÃgicas (MEV) e de hidrofilicidade a partir do Ãngulo de contato. Os filmes obtidos se apresentaram com boa aparÃncia, homogÃneos e manuseÃveis, com boa transparÃncia e com umidade entre 12,5 e 20,7%, diminuÃda significativamente com a adiÃÃo de NC. Os nanocristais de celulose utilizados foram efetivos para reduzir a permeabilidade ao vapor de Ãgua (PVA), a qual foi reduzida significativamente com a utilizaÃÃo de 10% de NC e uso de ultrassom, e com 15% de NC com e sem US. A adiÃÃo de NC incrementou a resistÃncia à traÃÃo e mÃdulo a partir de 5% com um pequeno decrÃscimo na concentraÃÃo de 15%, e o aumentando o mÃdulo elÃstico a 15% de NC com ultrassom. NÃo houve efeito significativo com a adiÃÃo de NC e uso de US na elongaÃÃo dos filmes e nem na opacidade. O uso de ultrassom melhorou a barreira ao vapor de Ãgua, mÃdulo elÃstico e nÃo influenciou significativamente as propriedades de traÃÃo, elongaÃÃo e opacidade. As imagens obtidas por microscopia eletrÃnica de varredura apresentaram aglomerados, possivelmente pela presenÃa de minerais ou estruturas cristalinas de colÃgeno residuais do processo de hidrÃlise para obtenÃÃo da gelatina ou dos filmes, alÃm de processos com o tempo de armazenamento. As anÃlises de DSC mostraram possÃveis fenÃmenos de fusÃo da gelatina e outros processos tÃrmicos simultÃneos no primeiro ciclo, alÃm de processos tÃrmicos no segundo ciclo que podem estar associados à transiÃÃo vÃtrea, os quais nÃo foram influenciados expressivamente pelo teor de NC e pelo uso de US, porÃm foram bastante influenciados pelo tempo de armazenamento dos filmes. Estes apresentaram pequena intensidade de cor que foi mais intensificada com a quantidade de nanocelulose e nÃo variou de forma expressiva com o tempo, indicando que os filmes apresentaram cor estÃvel. O Ãngulo de contato revelou que a NC nÃo interferiu na hidrofilicidade dos filmes. O melhor filme obtido para aplicaÃÃo em alimentos foi o com 10% de nanocelulose e utilizaÃÃo de ultrassom por apresentar melhor barreira à Ãgua e melhores propriedades mecÃnicas, nÃo interferindo na transparÃncia dos filmes. / Currently the studies about biodegradable materials and waste recovery are increasing, due to need to preserve natural resources and other issues related to sustainability. The objective of this work is to develop biodegradable films from tilapia waste gelatin and cellulose nanocrystals (CN). The formulation of the film was made with 9.6% fish gelatin, glycerol 25% (on dry basis) and varying the amount of nanocrystals from linter pulp at concentrations of 0, 5, 10 and 15% (on a dry basis) and the use of ultrasonic treatment (US) in the preparation of films. The films were obtained by casting and characterized with respect to water vapor permeability (WVP), mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), thermal properties (DSC), optical properties, color stability, morphology (SEM) and hydrophilicity by contact angle. The obtained films are presented in good shape, homogeneous and manageable, with good transparency and moisture content between 12.5 and 20.7%, which decreased significantly with adding CN. Cellulose nanocrystals were effective in reducing the permeability, substantially decreasing WVP with use of 10% CN and US, and 15% of NC with US and without US. The addition of CN increased tensile strength from 5% CN and with a small decrease in concentration of 15%. The elastic modulus increased at 15% with US. There was no significant effect with the addition of NC and use of US at elongation of films and no effects in opacity of films. The use of ultrasound has improved barrier to water vapor and elastic modulus, and it did not has significant influence on the properties of tensile strength, elongation and opacity. The images obtained by scanning electron microscopy showed structures originating from gelatin, possibly by presence of minerals or crystal structures of collagen in the process of obtaining gelatin or films, and processes with storage time. The DSC analysis showed possible phenomena of gelatin melting or other thermal processes simultaneously in the first cycle, and thermal processes in the second cycle, which can be associated with glass transition of gelatin. These events were not influenced significantly by CN content and use of US, but were heavily influenced by storage time of films. These showed little color intensity, which was further enhanced by the amount of CN and did not vary significantly with time, indicating that colors of the films were stable. Contact angle analysis have shown that CN did not decrease the hidrofilicity of films. The best film obtained for application to food products was 10% with NC and use of ultrasound due to better barrier to water, improved mechanical properties and the same transparency.

Este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de uma embalagem biodegradável tipo espuma, obtida a partir de fécula de mandioca, para o armazenamento de alimentos. As espumas foram obtidas pelo processo de termo-expansão de uma massa de amido, água e aditivos. O estudo das formulações foi dividido em três etapas: na primeira etapa, foi estudada a influência dos sólidos na espuma, foram feitas 5 formulações variando a quantidade de sólidos. Na segunda etapa foi estudada a influência dos plastificantes na espuma e foram testados quatro diferentes plastificantes (PEG 300, PEG 1500, PEG 6000 e PVA). Na terceira etapa foi estudada a influência das cargas minerais nas espumas, foram adicionadas três diferentes tipos de cargas (caulim, talco, CaCO3) em diversas concentrações (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 e 30%). Em todas as formulações foram analisadas a perda de produção e as características mecânicas das espumas. Os resultados indicaram que a quantidade de fécula influencia a viscosidade da massa, e a mesma está diretamente ligada à perda de produção das espumas. No estudo dos plastificantes, dentre os PEGs, o que apresentou melhor interação com o polímero foi o de menor massa molar (PEG 300), com espumas mais resistentes e flexíveis. As espumas produzidas com PVA apresentaram uma estrutura interna mais homogênea, com alvéolos menores e uniformes em relação às espumas com PEG 300. Isso ocorreu devido o PVA ter propriedades adesivas. A adição de cargas minerais diminuiu a flexibilidade e a resistência à compressão das espumas conforme a quantidade de carga adicionada. Isso indica que não houve uma boa adesão entre as cargas e o polímero (fécula). Verificou-se um acúmulo das cargas inorgânicas na superfície das espumas. As espumas sem adição de carga apresentaram boas características mecânicas, compatíveis com as embalagens comerciais. Foi feita a análise de biodegradabilidade por perda de massa e a espuma se degradou em 20 dias. Tanto a espuma, como os ingredientes utilizados para sua produção (plastificante, amido) não apresentaram toxicidade. Para encerrar o trabalho foi realizada uma análise para verificar a aceitação do produto pelos consumidores. Em todos os parâmetros avaliados (aparência, resistência, confiabilidade e intenção de compra) os consumidores aprovaram o produto. / The objective of this project is the development of biodegradable food packaging, starch foam, made by cassava starch. Starch foam was obtained with a batter of starch, water and additive, through thermo expansion process. Formulation study was divided in three parts: the first step was to verify the starch quantity influence in the starch foam and five formulations with different starch quantities were tested. The second step was to verify the plasticizer influence in the starch foam and four plasticizers were tested (PEG 300, PEG 1500, PEG 6000 and PVA). The third step was to verify the filler influence in the starch foam and three different filler kind were tested (kaolin, talc, CaCO3) in different quantities (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 and 30%). Mechanical properties and lost of production of starch foam were analyzed in all formulations. Results of first step indicated that the starch quantity in the formulation influenced the batter viscosity and the lost of production of the starch foams. In the second step, the plasticizer PEG 300 (with low molecular weight) presented better performance as compared with PEG 1500 and PEG 6000. Starch foam with PVA presented internal structure more homogeneous than starch foam with PEG 300, due the PVA adhesiveness properties. In the third step, the filler addition did not improve the mechanical properties of starch foam, due there was not interaction between the filler and the polymer (starch). Observing the MEV, there were filler accumulated in the starch foam surface. According biodegradable analysis, starch foam degraded in 20 days. Even starch foam, as all the ingredients (starch, plasticizer), did not present toxicity. Starch foam without filler addition presented mechanical properties similar to the commercials food packaging made by expanded polystyrene and cardboard paper. To finish the work, was realized the acceptance analysis to verity the acceptability of the starch foam. As result, all parameters analyzed (appearance, resistance, trusty and purchase intention) were approved by consumers.

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.