PROPRIEDADES MECÂNICAS

Os valores de tensão na ruptura (TR), elongação e umidade dos filmes para as diferentes misturas são apresentados na Tabela 4.1. A RT dos filmes de glucomanana, pectina e metilcelulose pura apresentaram diferenças significativas, com altos valores para os filmes de glucomanana. Os valores de elongação dos filmes de metilcelulose e glucomanana não apresentaram diferenças significativas e foram superiores àquele obtido para o filme de pectina, indicando que as cadeias moleculares da glucomanana e metilcelulose teriam aproximadamente a mesma flexibilidade molecular como observado por Li et al. (2006b) para glucomanana e quitosana. Segundo Fishman (1995) as moléculas de pectina estão quase completamente estendidas tanto em solução quanto no estado sólido. Assim, a extensão do material não ocorre por desenrolamento “uncoiling”, como em polímeros enrolados ao acaso “random coil”, mas por deslizamento das cadeias uma após outra. Isto pode conduzir a uma fratura antecipada do material se houver pouca orientação como resultado do método casting usado na formação dos filmes. Isto explicaria a baixa elongação apresentada pelos filmes de pectina.

Os resultados obtidos encontram-se na faixa reportada pela literatura (DONHOWE; FENNEMA, 1993; YE et al., 2006; PÉROVAL et al., 2002, TURHAN;

ŞAHBAZ, 2004) para filmes à base de metilcelulose, glucomanana, quitosana e arabinoxilanos produzidos sem plastificantes. As diferenças seriam devidas às características físico-químicas dos polissacarídeos utilizados, às condições de produção dos filmes e às diferentes espessuras obtidas. Assim por exemplo, Ye et al. (2006) trabalharam com glucomanana purificada, isenta de proteínas e lipídios, enquanto que o presente trabalho utilizou uma glucomanana que ainda continha traços de gordura e proteínas, segundo especificação do produto (Anexo 3). Turhan e Şahbaz (2004) trabalharam com diferentes concentrações de metilcelulose e observaram que quanto mais alta a concentração maiores os valores de tensão na ruptura e elongação dos filmes, isto para concentrações que permitiam uma boa solubilização do polissacarídeo e um bom espalhamento da solução na placa. A mesma tendência também foi observada por Maftoonazad et al. (2007) para filmes de pectina de alto grau de metoxilação plastificados com sorbitol. Na presente pesquisa utilizaram-se concentrações baixas de polissacarídeos (0,75% e 1%) porque concentrações superiores dificultaram sua mistura e

espalhamento na placa, devido principalmente à alta viscosidade apresentada pela glucomanana.

Tabela 4.1. Propriedades mecânicas, tensão na ruptura (TR) e elongação (E), dos filmes produzidos a partir de metilcelulose, glucomanana e pectina (pH 4).

F Descrição Espessura (mm) TR (MPa) E (%) Umidade (%) 1 C 0,025 ± 0,001a,b,c 38,61 ± 0,77e,f 4,37 ± 1,24b,c 2,94 ± 0,59c 2 G 0,023 ± 0,001c,d 58,45 ± 1,10c 5,56 ± 1,19b 6,51 ± 0,96b,c 3 P 0,021 ± 0,001d 51,05 ± 1,17d 2,61 ± 0,10c,d 10,53 ± 1,33a Misturas binárias 4 C:G (1:1) 0,027 ± 0,001a 41,17 ± 2,02e,f 3,73 ± 0,08b,c,d 6,73 ± 0,68b 5 C:P (1:1) 0,027 ± 0,001a,b 42,67 ± 2,19e 3,47 ± 0,29c,d 4,26 ± 0,31c,d,e 6 G:P (1:1) 0,021 ± 0,001d 64,73 ± 0,45b 3,29 ± 0,74c,d 6,01 ± 0,52b,c Misturas ternárias 7 C:G:P (1:1:1) 0,024 ± 0,001c 47,05 ± 0,49d 3,00 ± 0,70c,d 5,34 ± 0,52b,c,d 8 C:G:P (4:1:1) 0,027 ± 0,001a 37,29 ± 2,05f 3,92 ± 0,31b,c,d 3,44 ± 0,25d,e 9 C:G:P (1:4:1) 0,024 ± 0,001b,c 72,64 ± 1,34a 9,85 ± 0,04a 8,58 ± 0,95a,b 10 C:G:P (1:1:4) 0,026 ± 0,001a,b 42,68 ± 0,44e 2,34 ± 0,61d 10,26 ± 1,13a

C, Metilcelulose; G, Glucomanana; P, Pectina; a-f, letras diferentes na mesma coluna indicam que os valores são significativamente diferentes (p<0,05).

Os valores de tensão na ruptura das misturas binárias metilcelulose:glucomanana (C:G) e metilcelulose:pectina (C:P) foram similares ao valor obtido para metilcelulose, sem diferenças significativas, e inferiores aos valores obtidos para glucomanana e pectina. A tensão na ruptura da mistura binária glucomanana:pectina (G:P) foi significativamente superior que os valores obtidos para glucomanana e pectina individualmente, indicando a presença de interações intermoleculares entre glucomanana e pectina. Xiao et al. (2001b), Xiao et al. (2002), Ye et al. (2006), Li et al. (2006b) e Mathew et al. (2006) reportaram compatibilidade entre os pares glucomanana/carboximetilcelulose de sódio,

Filmes de polissacarídeos

glucomanana carboximetilada/alginato de sódio, glucomanana/quitosana, e

quitosana/amido. Os valores obtidos foram superiores para determinadas proporções dos polissacarídeos quando comparados com os componentes puros.

Nos filmes produzidos a partir das misturas ternárias observa-se que os valores de tensão na ruptura variaram em função da proporção dos polissacarídeos. Assim, a mistura contendo alta proporção de glucomanana (formulação 9, Tabela 4-2) resultou em filmes com a mais alta tensão na ruptura (72,64 Mpa) indicando que o aumento da concentração de glucomanana favoreceu as interações intermoleculares entre pectina e glucomanana. Contudo, o aumento na concentração de pectina teve um efeito contrário indicando que a compatibilidade entre polímeros também é dependente da concentração dos seus componentes na mistura como observado por Xiao et al. (2001b), Xiao et al. (2002), Ye et al. (2006), Li et al. (2006b) e Mathew et al. (2006). Os valores de elongação não apresentaram diferenças significativas entre as formulações com exceção do filme contendo alta proporção de glucomanana (formulação 9) que apresentou a mais alta elongação (9,85%) confirmando a presença de interações intermoculares na matriz deste filme. A presença de metilcelulose nesta mistura ternária parece não ter prejudicado o desempenho deste filme, indicando que a adição de uma quantidade apropriada de metilcelulose contribuiu para o resultado obtido. Não foram encontrados resultados referentes a misturas ternárias de polissacarídeos na literatura.

Os valores de tensão na ruptura obtidos foram superiores aos valores observados para o polietileno de baixa densidade (PED, 13 - 28 MPa) e inferiores aos valores observados para o celofane (114 MPa). Entretanto estes filmes sintéticos exibiram valores de elongação superiores (PED = 100%; celofane = 20%) aos resultados obtidos no presente trabalho. As propriedades mecânicas dos filmes sintéticos foram informados em Péroval et al. (2002) (Tabela 2.1).

Como a água tem efeito plastificante, determinou-se o conteúdo de umidade dos filmes. Os valores de elongação observados na Tabela 4-2 não tiveram relação direta com o conteúdo de umidade das amostras, observando-se tendências diferentes. Assim, o conteúdo de umidade variou em função do polissacarídeos presentes na formulação observando-se valores altos, intermédiarios e baixos para os filmes de pectina, glucomanana e metilcelulose, respectivamente.

Os filmes obtidos a partir de glucomanana e a partir da mistura com maior proporção deste polímero (formulação 9) apresentaram conteúdos de umidade intermediários (6,51 e 8,58%) e valores de elongação altos (5,56 e 9,85%). Os altos valores de elongação observados podem ser atribuídos ao conteúdo de água e à natureza altamente ramificada da glucomanana que pode resultar na formação de uma rede molecular pouco compacta e movimento molecular relativamente livre produzindo filmes com maior flexibilidade. Polímeros ramificados produziram filmes com relativa flexibilidade como observado nos filmes obtidos a partir de amido de batata, onde a amilopectina altamente ramificada seria responsável pela flexibilidade do filme (Mathew et al., 2006).

Para os filmes produzidos a partir de pectina e a partir da mistura com alta proporção de pectina foram observados altos conteúdos de umidade (10,53 e 10,26%) e baixos valores de elongação. Os resultados indicaram que a água poderia estar agindo como agente antiplastificante. Segundo Chang et al. (2000) e Cheng et al. (2002) a água pode agir tanto como agente plastificante ou antiplastificante nos materiais biopoliméricos, incluindo filmes.

Os resultados obtidos no presente trabalho reforçam a hipótese de que os efeitos da umidade sobre as propriedades de biomateriais de umidade reduzida (incluindo filmes de biopolímeros) são altamente complexas e difíceis de predizer desde que o atual mecanismo não é completamente entendido.