EFEITO DA ADIÇÃO DE LICOPENO NAS PROPRIEDADES
MECÂNICAS DE FILMES BIODEGRADÁVEIS DE AMIDO
DE MANDIOCA
R.Q. Assis
1, S.M. Lopes
1, S.H. Flôres
1, A. de O. Rios
11-Departamento de Ciências dos Alimentos – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos – CEP: 91501-970 – Porto Alegre – RS – Brasil, Telefone: 55 (51) 3308-6684 – Fax: 55 (51) 3308-7048 – e-mail: renato_rqa@hotmail.com; tefi_lopes@hotmail.com; simone.flores@ufrgs.br; alessandro.rios@ufrgs.br.
RESUMO – No desenvolvimento de filmes, o amido é um dos polímeros mais utilizados devido ao baixo custo e boa capacidade de formar filmes. Por sua vez, o licopeno, um antioxidante natural obtido a partir de tomates, pode representar um excelente composto para adição em filmes como alternativa ao uso de antioxidantes sintéticos. O objetivo do trabalho foi desenvolver e avaliar o efeito da adição de licopeno sobre as propriedades mecânicas de filmes biodegradáveis obtidos a partir de amido de mandioca. Os filmes apresentaram espessura média de 0,121 mm, não demonstrando diferença significativa de acordo com a adição de licopeno. A adição do antioxidante levou a uma redução da resistência a tração e elasticidade do filme controle em relação ao filme com maior concentração de licopeno, de 3,09 ± 0,01 MPA a 2,60 ± 0,02 MPA e de 134,59 ± 2,69 % a 61,27 ± 1,40 %, respectivamente.
ABSTRACT – In the development of films, starch is one of the most used polymers due to low cost and ability to form films and lycopene, natural antioxidant derived from tomatoes, may represent an excellent compound for addition in films as alternative to the use of antioxidants synthetics. The objective was to develop and evaluate the effect the addition of lycopene on the mechanical properties biodegradable films obtained from cassava starch. The films had an average thickness of 0.121 mm, showing no significant difference according to the addition of lycopene. The addition of the antioxidant led to a reduction in tensile strength and elongation at break of the standard film to the film with higher concentration of lycopene, of 3.09 ± 0.01 MPA for 2.60 ± 0.02 MPA and 134.59 ± 2.69% for 61.27 ± 1.40%, respectively.
PALAVRAS-CHAVE: amido; licopeno; filmes; antioxidante.
KEYWORDS: starch; lycopene; films; antioxidant.
1. INTRODUÇÃO
Os filmes obtidos a partir de fontes renováveis surgem como alternativa ao uso de embalagens não biodegradáveis, frente à maior preocupação aos impactos relacionados ao descarte inadequado desses materiais. Para a sua produção podem ser utilizados materiais biológicos, como quitosana (Santana et al., 2013), gelatina (Bitencourt et al., 2014), metilcelulose (Noronha et al., 2014), proteína de girassol (Salgado et al., 2010) e amido de mandioca (Reis et al., 2015).
O amido é um dos polímeros mais utilizados devido ao baixo custo, fácil obtenção e boa capacidade de formar filmes (Henrique, Cereda e Sarmento, 2008). Para o desenvolvimento de filmes
o amido pode ser obtido de diferentes fontes, como o amido obtido a partir de quinoa (Pagno et al., 2015) e amido de mandioca (Reis et al., 2015; Teodoro et al, 2015), entre outros.
Aliado ao desenvolvimento de filmes biodegradáveis pesquisas estão sendo realizadas para o desenvolvimento de embalagens ativas, que apresentam interação desejável com o produto durante o armazenamento, monitorando ou sendo capaz de promover uma maior vida de prateleira.
Com o intuito de desenvolver embalagens ativas com capacidade antioxidante e proporcionar extensão da vida útil dos alimentos, têm sido desenvolvidos filmes com adição de vários agentes que possuem essa ação, como compostos fenólicos, vitaminas, carotenoides ou mesmo a adição de produtos que contenham esses compostos em sua composição, como polpa de frutas (Siripatrawan e Harte, 2010; Santana et al., 2013; Noronha et al., 2014; Reis et al., 2015).
Os carotenoides estão presentes em diversos alimentos na forma de pigmentos e apresentam grande importância devido a sua atividade antioxidante, relacionada com a presença do conjunto de ligações duplas conjugadas em sua estrutura.
O desenvolvimento de filmes a partir de material biodegradável, como o amido, juntamente com a adição de antioxidantes naturais, pode ser uma alternativa ao uso de embalagens ativas não biodegradáveis ou o uso de antioxidantes sintéticos. Neste sentido, o licopeno pode representar um excelente composto antioxidante natural para agregação em filmes.
O objetivo do trabalho foi desenvolver e avaliar as propriedades mecânicas de filmes biodegradáveis com atividade antioxidante a partir de amido com adição de licopeno.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Extração do licopeno
O extrato de licopeno foi obtido através do método descrito por Nunes e Mercadante (2004). Cerca de 500 g de tomates foram submetidos à remoção de água e o licopeno foi extraído com acetato de etila (1000 mL). O processo de extração foi realizado em duas etapas, cada uma durante 120 min sob agitação magnética. Após a extração, o extrato obtido foi filtrado e concentrado sob pressão reduzida.
2.2 Preparo dos filmes
A formulação dos filmes biodegradáveis e as concentrações de extrato de licopeno a serem adicionadas foram definidas a partir de testes preliminares. Os filmes (Figura 1) foram preparados segundo a técnica de casting, que consiste na solubilização do amido (4%) a 82 ºC durante 30 minutos, sendo adicionado então o glicerol (1%). Após resfriamento da solução filmogênica o extrato de licopeno foi adicionado nas concentrações de 2 %, 5 % e 8 %. Após a adição de licopeno, as soluções filmogênicas foram colocadas em placas de petri de poliestireno (0,39 g/ cm²) e submetidas à secagem em estufa com circulação de ar a 35 ºC durante 20 h.
Figura 1 – Filmes de amido de mandioca com adição de licopeno: a) 0 %; b) 2 %; c) 5 % e d) 8 %.
2.3 Propriedades Mecânicas dos filmes
Os testes mecânicos foram realizados em um texturômetro TA-XT2 (Stable Micro Systems, Reino Unido), de acordo com o método padrão D882-09 da American Society for Testing and Materials (ASTM, 2009). Os filmes foram cortados em corpos de prova com 25 mm de largura e 100 mm de comprimento e acondicionados em umidade relativa de 58 % a temperatura de 25 ºC, durante 48 horas antes dos testes. As tiras foram fixadas nas garras com uma distância inicial de 50 mm e com velocidade de 0,8 mm/s. Foram utilizadas dez tiras de cada filme para a análise de resistência a tração e porcentagem de elongamento na ruptura, sendo determinada a espessura em três pontos diferentes de cada amostra.
2.3 Análise estatística
Os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas através do teste de Tukey, ao nível de 5% significância, com o auxílio do programa Statistica 12.0.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 mostra o efeito da concentração de extrato de licopeno sobre a espessura e as propriedades mecânicas dos filmes biodegradáveis de amido de mandioca.
Tabela 1 – Resistência a tração (TS) e elongamento na ruptura (E) dos filmes biodegradáveis de amido de mandioca adicionados de licopeno.
Filmes Espessura (mm) TS (MPa) E (%) Controle 0,1230 ± 0,0047a 3,09 ± 0,01a 134,59 ± 2,69a 2% de extrato de licopeno 0,1200 ± 0,0085a 2,48 ± 0,11b 72,73 ± 0,88b 5% de extrato de licopeno 0,1210 ± 0,0080a 2,43 ± 0,18b 62,60 ± 0,41c 8% de extrato de licopeno 0,1200 ± 0,0036a 2,60 ± 0,02b 61,27 ± 1,40c Os resultados estão representados como a média ± desvio padrão.
Os resultados com a mesma letra na mesma coluna não diferiram significativamente (p <0,05).
Na caracterização de filmes a espessura é um dos parâmetros importantes a ser determinado, pois pode afetar as características dos filmes, incluindo as propriedades mecânicas (Reis et al, 2015).
Não houve diferença significativa em relação a espessura de acordo com a adição de licopeno à matriz filmogênica, o que indica boa homogeneidade. Efeito contrário foi observado no desenvolvimento de filmes de quitosana adicionados de α-tocoferol, que apresentaram aumento da espessura em relação ao filme controle (0,094 mm para 0,120 mm para o filme com maior concentração do antioxidante, 0,2%) (Martins et al., 2012).
A resistência à tração do filme controle foi significantemente maior do que os valores encontrados para os filmes adicionados de licopeno. Porém, independente da concentração de licopeno adicionado, a resistência à tração dos filmes não apresentou alterações significativas (p > 0,05).
Para o elongamento na ruptura, houve uma diminuição significativa de acordo com o aumento da concentração do antioxidante adicionado, de 134,59 ± 52,69 % para o filme controle e 61,27 ± 1,40 % para o filme com maior concentração de licopeno (8 %).
No desenvolvimento de filmes biodegradáveis com atividade antioxidante, a adição de aditivos pode modificar as propriedades mecânicas, em que a adição de um composto hidrofóbico em uma matriz hidrofílica pode levar a uma menor interação e coesão entre a cadeia polimérica, como adição de licopeno que contribuiu para menor resistência a tração e elongamento na ruptura.
Efeito semelhante foi observado no desenvolvimento de filmes biodegradáveis de quitosana com adição de óleo essencial de citronela e cedro, em que adição de óleo essencial levou a uma interação mais fraca entre o polímero e o óleo, o que reduziu a coesão do polímero e a diminuição da resistência à tração e o elongamento dos filmes (Shen e Kamdem, 2015).
Martins et al. (2012) ao avaliarem a influência da adição de α-tocoferol no desenvolvimento de filmes de quitosana, observaram que a adição de um composto hidrofóbico levou ao desenvolvimento de descontinuidades estruturais, o contribuiu para menor resistência à tração e elongamento na ruptura de acordo com o aumento da concentração do antioxidante.
4. CONCLUSÕES
Embora a adição de licopeno no desenvolvimento de filmes biodegradáveis de amido de mandioca tenha contribuído para uma redução da resistência à tração (TS) e do elongamento na ruptura (E), a adição deste antioxidante natural pode auxiliar no desenvolvimento de embalagens ativas em substituição ao uso de antioxidantes sintéticos e embalagens não biodegradáveis, auxiliando na extensão da vida útil conservação de alimentos com alto teor de lipídios.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Martins, J. T., Cerqueira, M. A., Vicente, A. A. (2012). Influence of α-tocopherol on physicochemical properties of chitosan-based films. Food Hydrocolloids, 27, 220-227.
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