Apresentação na forma de pôster do trabalho: Filmes sensíveis a alteração de pH obtido a partir do hidrocoloide purificado da semente da chia, no 15° Congresso

Brasileiro de Polímeros CBPOL realizado de 27 a 31 de outubro de 2019 na cidade de Bento Gonçalves, 2019.

INTRODUÇÃO

Os problemas associados com a elevada quantidade de materiais plásticos utilizados diariamente, especialmente as embalagens alimentícias, associados ao elevado tempo de degradação no meio ambiente têm motivado e incentivado diversas pesquisas no âmbito acadêmico, visando à produção de filmes plásticos biodegradáveis passíveis de serem empregados alternativamente como embalagens e/ou revestimentos para alimentos (HAN et al., 2018).

Neste sentido, a ampla classe de biopolímeros apresenta inúmeras possibilidades com diversidade estrutural e química, nas quais podem ser encontrados compostos constituídos majoritariamente por carboidratos, proteínas, ou mistura de ambos. Estes podem ser empregados como matéria-prima para o preparo de filmes poliméricos, como é o caso dos hidrocoloides, mas também como espessantes, estabilizadores, coagulantes e pomadas (nos ferimentos e curativos) e materiais para as indústrias alimentícia, farmacêutica e de biotecnologia (ABDUL KHALIL et al., 2018)

Matrizes provenientes de biopolímeros de maneira geral, apresentam boas propriedades de formação de filmes por causa da elevada massa molecular. Boa parte destes materiais apresentam-se como hidrofílicos, outros com elevada solubilidade em água, e por isso as interações intermoleculares, principalmente as do tipo ligação de hidrogênio exercem influência significativa nas propriedades térmicas, mecânicas, morfológicas e de barreira destes materiais. Para algumas matrizes poliméricas, faz-se necessário o emprego de aditivos, tais como agentes plastificantes, reticulantes, antimicrobianos e antioxidantes para adequação em termos destas propriedades.

Outro ponto que justifica o estudo de matrizes poliméricas provenientes de fontes renováveis se refere à relativa facilidade de obtenção dos filmes, uma vez que a grande maioria destes, podem ser obtidas via casting (evaporação do solvente, muitas vezes água destilada, e posterior formação do filme). Adicionalmente, não é necessária a utilização de solventes orgânicos.

Dentro da classe de materiais poliméricos produzidos a partir de fontes renováveis, a produção de blendas pode fornecer resultados interessantes. A grande ideia ao se preparar blendas poliméricas é combinar ao máximo as propriedades individuais de cada uma das matrizes, sem mudar drasticamente as suas propriedades. No entanto, em alguns casos a incorporação de aditivos é importante, pois auxiliam na adequação em termos de propriedades de interesse, como mecânicas e ou de barreira.

Em relação às matrizes em estudo neste trabalho, a matriz de pectina de maçã devido a sua diversidade química, apresenta boas propriedades de formação de filmes, boa estabilidade térmica, porém, apresenta elevada rigidez e fragilidade.

As sementes de chia (Salvia hispanica L.) quando em contato com água, produzem um material com composição química diversificada, bastante promissor, que tem sido muito estudado. As sementes são comestíveis e têm ganhado atenção crescente devido à presença de ácidos graxos, fibras, proteínas e antioxidantes naturais (DICK et

al., 2015; MUÑHOZ et al., 2012; MUJTABA et al., 2019).

É possível a partir de uma extração aquosa sob condições adequadas de extração obter um coloide1_{, denominado como hidrocoloide com composição química} diversificada.

Há na literatura trabalhos, em que a presença de agentes antioxidantes na semente da chia foram estudados (COELHO; SALLAS MELLADO, 2014; CAPITANI

et al., 2012). Esse material possui uma composição química bastante diversificada

incluindo proteínas, fibras, e carboidratos.

MUÑHOZ et al. (2012a) estudaram a obtenção de filmes na forma de blendas a partir do hidrocoloide obtido das sementes da chia com o concentrado proteico do leite, na presença de glicerol como plastificante. Os resultados mostraram filmes com a presença de aglomerados em decorrência da composição das formulações.

DICK et al. (2015) avaliaram a capacidade de formação de filmes a partir da matriz de hidrocoloide, na presença de diferentes percentuais de glicerol, 25, 50 e 75% m/m. Como esperado, devido ao aumento percentual em relação ao teor do aditivo, ocorreram alterações em relação às propriedades de barreira, tornando os filmes mais permeáveis. As propriedades mecânicas, tensão na ruptura e a rigidez (módulo de Young) do material diminuíram significativamente.

Recentemente MUJTABA et al. (2019) estudaram o hidrocoloide obtido a partir da semente da chia, como matriz polimérica para o preparo de filmes nanocompósitos com nanocristais de amido como elemento de reforço, na presença de glicerol como agente plastificante.

De acordo com os autores, a incorporação das nanopartículas aumentou a estabilidade térmica dos filmes nanocompósitos. Além disso, o filme tornou-se mais

1 _{Coloides se referem a uma classe de materiais constituídos de uma fase dispersa e um meio dispersante,}

rígido com a incorporação de nanocristais de amido, devido à forte interação entre a matriz polimérica e o elemento de reforço. Por outro lado, a hidrofobicidade geral do nanocompósito diminuiu devido à natureza hidrofílica do elemento de reforço.

Haja vista, que são poucos os trabalhos na literatura que apresentam resultados em termos das propriedades do hidrocoloide como matriz polimérica sem a presença de aditivos torna-se relevante o estudo deste hidrocoloide em sua forma pura, isto é, sem aditivos a fim de que se possam realizar os devidos comparativos, com as blendas poliméricas produzidas.

Ambas as matrizes puras analisadas individualmente apresentam potencial de produção de filmes poliméricos, porém, com propriedades intrínsecas (elevada rigidez e fragilidade) limitantes. Assim, a preparação de misturas de polímeros com aditivos é importante e pode fornecer bons resultados em termos das propriedades mecânicas, e de transporte, quando comparados com as matrizes individualmente. Adicionalmente, a presença dos aditivos auxiliam na melhora em relação a processabilidade e manuseio destes.

Na literatura, não constam registros sobre a produção e caracterização de filmes poliméricos, produzidos a partir da mistura destas matrizes na presença de aditivos. O grande desafio do trabalho foi compor diferentes formulações de filmes poliméricos, tendo como matrizes poliméricas a pectina de maçã e o hidrocoloide, com a utilização de aditivos. Nesse sentido, um dos diferenciais do trabalho, frente aos registros já previamente citados encontra-se justamente em utilizar o hidrocoloide como matriz polimérica e também como uma fonte de antioxidante, presentes no filme polimérico.

Em virtude do que foi mencionado, este trabalho visa contribuir com o estudo de diferentes formulações de blendas poliméricas, para a produção de filmes, nos quais diferentes porcentagens das matrizes e de aditivos foram avaliados a fim de identificar as formulações mais adequadas, considerando os resultados obtidos a partir do ensaio de tração, como será apresentado posteriormente, como critérios de escolha.

É de conhecimento que os filmes poliméricos para atuarem como embalagens alternativas em relação às embalagens oriundas de fontes fósseis devem possuir baixa solubilidade em água, e baixa hidrofilicidade. Para adequação frente a essas propriedades foi necessário a incorporação do agente reticulante, glutaraldeído, as formulações em dois teores distintos, (5% e 20% m/m) com base na massa final do filme.

A caracterização dos filmes também foi realizada em termos de propriedades de transporte (sorção, e permeação aos vapores de água). As isotermas de sorção para as

amostras foram realizadas com intuito de conhecer o perfil de sorção das amostras, em decorrência das distintas formulações. Além disso, buscou-se avaliar qual a influência da atividade de água (aw) em relação ao ganho de massa das amostras durante a sorção, e a partir destes dados, estimar o coeficiente de difusão aos vapores de água (Dw_{) em função} da aw.

O cálculo para a estimativa da função de clusteres (c1G11) foi necessário para o entendimento e discussão dos resultados obtidos com a sorção das amostras. Avaliou- se a influência da função de clusteres, a partir de uma determinada aw, nas propriedades térmicas e mecânicas dos filmes.

Para o conhecimento acerca das propriedades de barreira dos filmes, foi realizado o ensaio de permeação aos vapores de água (WVP). Para os devidos comparativos duas embalagens de mercado, o celofane, e o filme de policloreto de vinila (PVC) também foram ensaiados.

As propriedades morfológicas foram estudadas a partir de três distintas técnicas de caracterização, a Microscopia eletrônica de varredura (MEV), a Microscopia de força atômica (AFM), a Microscopia óptica (MO), e também a partir da análise de Difração de raios x (DR-X).

O potencial de atividade antioxidante das melhores formulações, bem como das matrizes e dos aditivos individualmente foi analisado. O teste de citotoxicidade foi importante nos filmes em decorrência do potencial citotóxico do aditivo glutaraldeído.

Após todo o estudo de preparação e caracterização das blendas poliméricas, a formulação mais adequada no que se refere aos bons resultados em termos de propriedades mecânicas, de barreira, hidrofilicidade, extensão do processo de reticulação, e do mais elevado potencial antioxidante, foi a blenda denominada formulação 4.0 constituída por (41% pectina de maçã, 14% hidrocoloide, 25% glicerol e 20% glutaraldeído) como sendo a mais adequada para seguir com o teste de aplicabilidade.

O teste de aplicabilidade foi realizado a partir do armazenamento de maçãs desidratadas na forma de pó com o intuito de avaliar a influência do tipo de embalagem em relação à higroscopicidade do material. Uma embalagem (espécie de saquinho) a partir da formulação 4.0, do filme de celofane e do filme de PVC foram utilizados para os devidos comparativos.

A partir de alguns cálculos realizados com base nos valores de WVP em um ambiente com aw conhecida, com os dados a partir das isotermas de sorção em função da aw e do ganho de massa do conjunto, isto é, do alimento e da embalagem empregada, foi

possível estimar o shelf life (tempo de prateleira) do alimento revestido. Em linhas gerais, o shelf life está relacionado ao tempo em que um alimento mantém em um nível aceitável suas características organolépticas.

Este estudo de aplicabilidade é importante, porque os resultados obtidos apontam o potencial de modo mais realístico dos filmes poliméricos aqui apresentados de serem empregados como embalagens para alimentos, dentro das condições analisadas.

Esta tese foi estruturada da seguinte forma em revisão da literatura (Capítulo I), Objetivos (Capítulo II), Materiais e Métodos (Capítulo III), Resultados e Discussão (IV), Conclusões (Capítulo V), Referências Bibliográficas (Capítulo VI).