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Tipo: Dissertação
Título: Efeito da força iônica e raio iônico de sais divalentes nas propriedades de embalagens biodegradáveis e sensores colorimétricos contendo antocianinas do extrato fenólico de açaí (Euterpe oleraceae Mart.)
Effect of ionic strength and ionic radius of divalent salts on the properties of biodegradable packaging containing anthocyanins from phenolic extract of açaí (Euterpe oleraceae Mart.)
Autor(es): Silva, Rafael Resende Assis
Abstract: Nos últimos anos a crescente geração de resíduos plásticos derivados de petróleo ampliou a necessidade de desenvolvimento de pesquisas relacionadas aos polímeros biodegradáveis. Outra problemática ambiental inerente aos resíduos plásticos é a liberação de plastificante da matriz polimérica que são empregados para melhorar a sua flexibilidade e processabilidade. Esses aditivos são em sua maioria da classe de ftalatos e são considerados agentes de efeitos tóxicos e adversos em humanos. Desde então, os pesquisadores têm direcionado esforços no desenvolvimento de materiais plásticos com fontes de matérias primas naturais, renováveis e biodegradáveis. Aliado a isso, a funcionalização desses materiais por meio do desenvolvimento de embalagens ativas, inteligentes ou sensores são estratégias importantes para conquistar maior público de consumidores. Entretanto, alguns bioplásticos apresentam propriedades que limitam aplicações em alimentos e, por isso, diversos estudos têm sido realizados para melhorar essas características por meio da adição de reforços, mistura de polímeros e reticulação das cadeias poliméricas. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da força iônica do sistema e o raio iônico de sais clorados nas propriedades de embalagens biodegradáveis e sensores colorimétricos contendo antocianinas do extrato fenólico de açaí (Euterpe oleraceae Mart.). No primeiro capítulo, mostramos que a incorporação dos sais de CaCl 2 ou MgCl 2 com força iônica de 50 mM em filmes de metilcelulose promove a reticulação das cadeias poliméricas por meio de interações eletrostáticas e ligações coordenadas, enquanto valores acima de 250 mM contribuem para o efeito plastificante. Confirmamos que esse efeito plastificante é decorrente da absorção e retenção de água na matriz polimérica, o que é dependente da força iônica do sistema e do raio iônico dos sais incorporados. Aliado a isso, a incorporação dos sais em sensores contendo antocianinas gerou cores distintas e foi relacionado à formação de copigmentos ou metaloantocianinas. Descobrimos que o efeito aditivo da força iônica ou de cátions com o menor raio iônico (Magnésio) nos sensores aumentoua sensibilidade de detecção a amônia (NH 3 ). No segundo capítulo, foram desenvolvidos e caracterizados sensores colorimétricos contendo extrato fenólico de açaí para monitorar o frescor de peixes. Mostramos que a força iônica do sistema pode ser empregada para modular a sensibilidade de detecção de NH 3 e de nitrogênio de bases voláteis totais. Sensores com alteração de cor reversível podem ser desenvolvidos ao empregar valores de força iônica de até 50 mM, enquanto que a irreversibilidade pode ser obtida ao utilizar a força iônica igual ou superior a 250 mM. O tempo de equilíbrio foi o principal fator para desestabilização das cores após a detecção de NH 3 seguido pela força iônica e pela presença da radiação visível. Foram desenvolvidos dois tipos de sensores capazes de classificar o frescor de peixes Lambari de acordo com normas brasileira e europeia. Utilizamos ferramentas estatísticas multivariadas para validar a aplicação dos sensores no monitoramento do frescor de peixes. De forma geral, apresentamos a importância em compreender e controlar os fatores extrínsecos à matriz polimérica para assegurar o desenvolvimento de materiais com propriedades homogêneas e de interesse. Aliado a isso, todos os materiais desenvolvidos neste trabalho possuem natureza renovável, sustentável e biodegradável, o que sugere excelente potencial para aplicação em alimentos e contribui para a redução do impacto ambiental no planeta. Palavras-chave: Embalagens biodegradáveis. Força iônica. Raio iônico. Sensores colorimétricos. Antocianinas. Metilcelulose. Caracterização de materiais. Açaí.
In recent years, the growing generation of petroleum-derived plastic waste has increased the need for research related to biodegradable polymers. Another environmental problem inherent to plastic waste is release of plasticizers from polymer matrix that are used to improve its flexibility and processability. These additives are mostly from the phthalate class and are considered to be toxic and adverse agents in humans. Since then, researchers have directed efforts towards the development of plastic materials with sources of natural, renewable and biodegradable raw materials. Allied to this, the functionalization of these materials through development of active, intelligent or sensor packaging are important strategies to conquer a larger consumer audience. However, some bioplastics have properties that limit applications in food and, therefore, several studies have been carried out to improve these characteristics through the addition of reinforcements, mixture of polymers and crosslinking of polymer chains. In this context, objective of this work was to evaluate effect of ionic strength of system and ionic radius of chlorinated salts on properties of biodegradable packaging and colorimetric sensors containing anthocyanins from phenolic extract of açaí (Euterpe oleraceae Mart.). In the first chapter, we show that incorporation of CaCl 2 or MgCl 2 salts with 50 mM ionic strength in methylcellulose films promotes crosslinking of polymer chains through electrostatic interactions and coordinated bonds, while values above 250 mM contribute to plasticizer effect. We confirm that this plasticizer effect is due to absorption and retention of water in polymeric matrix, which is dependent on ionic strength of system and ionic radius of incorporated salts. Allied to this, incorporation of salts in sensors containing anthocyanins generated different colors and was related to formation of copigments or metalloanthocyanins. We found that additive effect of ionic strength or cations with smallest ionic radius (Magnesium) on sensors increased detection sensitivity to ammonia (NH 3 ). In the second chapter, colorimetric sensors containing phenolic extract of açaí were developed and characterized to monitor freshness of fish. We show that ionic strength of system can be used to modulate the detection sensitivity of NH 3 and nitrogen of total volatile bases.Sensors with reversible color change can be developed by employing ionic strength values of up to 50 mM, while irreversibility can be achieved by using ionic strength equal to or greater than 250 mM. The equilibrium time was main factor for color destabilization after NH 3 detection followed by ionic strength and presence of visible radiation. Two types of sensors have been developed capable of classifying freshness of Lambari fish according to Brazilian and European standards. We use multivariate statistical tools to validate application of sensors in monitoring freshness of fish. In general, we present importance of understanding and controlling factors extrinsic to polymeric matrix to ensure development of materials with homogeneous and interesting properties. Allied to this, all the materials developed in this work have a renewable, sustainable and biodegradable nature, which suggests excellent potential for application in food and contributes to reduction of the environmental impact on planet. Keywords: Biodegradable packaging. Ionic strength. Ionic radius. Colorimetric sensors. Anthocyanins. Methylcellulose. Açaí.
Palavras-chave: Alimentos - Embalagem
Metilcelulose
Antocianinas
Açaí
CNPq: Embalagens de Produtos Alimentares
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Citação: SILVA, Rafael Resende Assis. Efeito da força iônica e raio iônico de sais divalentes nas propriedades de embalagens biodegradáveis e sensores colorimétricos contendo antocianinas do extrato fenólico de açaí (Euterpe oleraceae Mart.). 2020. 128 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28092
Data do documento: 15-Dez-2020
Aparece nas coleções:Ciência e Tecnologia de Alimentos

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