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Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) / The production of biodegradable films based on renewable low cost resources
has increased considerably. The research and development of new materials in this
segment make possible to replace, even still partially, the synthetic plastics derived
from petrol and to add value to agro-industrial waste and agricultural commodities. The
fruit purees (or pulp) represent an alternative for obtaining these low-cost arrays. It can
be obtained from the fruit itself or from its processing wastes. Amongst the suited fruits
for this purpose is the papaya (Carica papaya), largely available. Brazil is the largest
producer of this fruit and, due to its high perishability, is a rich source of waste material
for pulp and edible film processing. Although the films prepared from fruit puree lacks
in mechanical and permeability properties, such features may be minimized by the
addition of nanofillers associated to film forming biopolymers. Thus, the evaluation of
papaya puree, in over-ripe stage, as raw material for film processing using a Mathis
System (in batch mode) with reinforced nanostructure was the main aim of this study.
The films were characterized considering mechanical and thermal properties,
permeability, colorimetric and antimicrobial activity. The best results were recorded to
formulations in which the pectin was added at 0.5 % (w/v), increasing the maximum
fracture strength (σmax), in 12 times when compared to neat puree films (control). The
insertion of cellulose nanofibers and chitosan nanoparticles also promoted a σmax
increasing, nevertheless in inferior proportion (6.2 and 5 times respectively). The
presence of pectin also was positive in reducing the permeability rates (WVP) with
values of 77.72 % lower than those measured to the control films. Concerning the
colorimetric properties, the films with filler additions (chitosan nanoparticles with
glycerol) suffered the greater color changes (ΔE). The addition of chitosan
nanoparticles also speed the surface browning index (BI). Again the pectin acted
positively in preserving the original color characteristics. The antimicrobial essays
indicated that the chitosan in nanoparticle format inside the polymeric matrix did not
present any antimicrobial activity. The over-ripe papaya pulp showed to be a raw
material suitable for edible biodegradable film processing and the addition of
nanofillers and pectin necessary to improve the barrier and mechanical properties and
to preserve the original colorimetric features. / A produção de filmes biodegradáveis baseados em recursos renováveis,
fazendo uso de matrizes biopoliméricas de baixo custo, vem aumentando
consideravelmente. A pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais neste
segmento possibilitam a substituição, ainda que parcial, dos plásticos sintéticos
derivados do petróleo, além de agregar valor a resíduos agroindustriais e commodities
agrícolas. Os purês de frutas (ou polpa) representam uma alternativa viável para a
obtenção destas matrizes, podendo ser empregados a própria fruta ou rejeitos
provenientes de seu processamento. Dentre os frutos adequados para este fim está o
mamão papaia (Carica papaya), fartamente disponível no país. O Brasil é seu maior
produtor mundial e, devido à sua alta perecividade, é uma fonte rica de rejeitos
adequados à produção de polpas e ao processamento de filmes comestíveis. Embora
os filmes processados a partir de purê de frutas apresentem limitações mecânicas e
de permeabilidade, estas características podem ser minimizadas pela formação de
compósitos através da inserção de nanoestruturas de reforço e associação com outros
biopolímeros com características filmogênicas. Assim, avaliar o uso de polpas de
mamão papaia, em adiantado estado de maturação no processamento de filmes em
Sistema Mathis (no modo batelada) e o efeito da inserção de estruturas de reforço,
foram os principais objetivos deste trabalho. Os filmes foram caracterizados quanto às
suas propriedades mecânicas, térmica, de permeabilidade, colorimétrica e
antimicrobiana. Os melhores resultados foram obtidos para as composições em que
a pectina foi adiciona em 0,5 % (m/v), elevando a tensão máxima de ruptura (σmax),
em 12 vezes quando comparada aos filmes de polpa sem aditivos (controle). A adição
de nanofibras de celulose e a nanopartículas de quitosana também melhoraram σmax,
mas em valores inferiores (6,2 e 5 vezes respectivamente). A inserção da pectina
também foi favorável na redução das taxas de permeabilidade (WVP) com valores
77,72 % inferiores aos filmes controle. Com relação às medidas colorimétricas, as
maiores alterações registradas foram para os filmes processados com os reforços
(quitosana em conjunto com o glicerol), os quais resultaram em uma maior variação
total de cor (ΔE). A presença de nanopartículas de quitosana também acelerou o
escurecimento superficial (IE). A adição de pectina nas formulações atuou
positivamente na preservação das características colorimétricas iniciais. Os testes
antimicrobianos indicaram que a quitosana na forma de nanopartículas inseridas na
matriz biopolimérica não apresentou atividade antimicrobiana. A polpa de mamão
papaia, na condição sobremadura, mostrou ser uma matéria-prima adequada ao
processamento de filmes comestíveis biodegradáveis e a adição de nanoreforços e
de pectina necessárias para a melhoria das propriedades mecânicas e de barreira e
para a preservação das características colorimétricas iniciais dos filmes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8601 |
| Date | 26 February 2016 |
| Creators | Barros, Taís Téo de |
| Contributors | Assis, Odílio Benedito Garrido de, Bernardes Filho, Rubens |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Biotecnologia, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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