UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE ALIMENTOS · 2017-02-22 · BIOATIVOS NANOCOMPÓSITOS DE ISOLADO...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE ESCOLA DE QUIMICA E ALIMENTOS PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE ALIMENTOS OBTENÇÃO, AVALIAÇÃO E APLICAÇÃO DE FILMES E BLENDAS BIOATIVOS NANOCOMPÓSITOS DE ISOLADO PROTEICO DE FRANGO E NANOARGILAS TAÍS NUNES ROSA Prof. Drº CARLOS PRENTICE-HERNÁNDEZ Orientador RIO GRANDE, RS 2017
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
ESCOLA DE QUIMICA E ALIMENTOS
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE
ALIMENTOS
OBTENÇÃO, AVALIAÇÃO E APLICAÇÃO DE FILMES E BLENDAS
BIOATIVOS NANOCOMPÓSITOS DE ISOLADO PROTEICO DE FRANGO E
NANOARGILAS
TAÍS NUNES ROSA
Prof. Drº CARLOS PRENTICE-HERNÁNDEZ
Orientador
RIO GRANDE, RS
2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
ESCOLA DE QUIMICA E ALIMENTOS
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIA DE
ALIMENTOS
OBTENÇÃO, AVALIAÇÃO E APLICAÇÃO DE FILMES E BLENDAS
BIOATIVOS NANOCOMPÓSITOS DE ISOLADO PROTEICO DE FRANGO E
NANOARGILAS
TAÍS NUNES ROSA
Tecnóloga em Agroindústria
Prof. Drº CARLOS PRENTICE-HERNÁNDEZ
Orientador
RIO GRANDE, RS
2017
Dissertação apresentada
como parte dos requisitos
para obtenção do título
de Mestre em Engenharia
e Ciência de Alimentos
Ficha catalográfica
R788o Rosa, Taís Nunes. Obtenção, avaliação aplicação de filmes e blendas bioativos nanocompósitos de isolado proteico de frango e nanoargilas / Taís Nunes Rosa. – 2017. 63 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande – FURG, Programa de Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Rio Grande/RS, 2017. Orientador: Dr. Carlos Prentice-Hernández. 1. Isolado proteico 2. Frango 3. Montmorilonita 4. Bioatividade I. Prentice-Hernández, Carlos II. Título.
CDU 664.91
Catalogação na Fonte: Bibliotecário Me. João Paulo Borges da Silveira CRB 10/2130
AGRADECIMENTOS
Primeiramente gostaria de agradecer à Deus pelas constantes bênçãos e momentos de
provação, por me manter viva e com saúde para desfrutar o mundo e as infinitas
possibilidades de ser feliz.
Aos meus pais Elizabete Nunes Rosa e José Dirlei Souza Rosa, muito obrigado pela
dedicação para comigo ao longo desses 25 anos, saibam que tudo que me esforço é para
cada vez mais ser orgulho de vocês. Ao meu irmão Juan Nunes Rosa, te amo, obrigada
por tudo. Vocês são meu apoio, o pilar que estrutura minha vida.
A minha família por sempre estar presente, me fortificando e vibrando a cada conquista,
obrigada pelo apoio, incentivo, carinho e amor.
Ao meu amor, Paulo Renan Montiel, muito obrigada por tudo, pela compreensão nos
momentos de ausência, pela amizade e parceria, pelo incentivo nos momentos de
fraqueza, paciência pra lidar com as mais difíceis situações. Te amo!
Ao meu filho amado, Inácio, que chegou no meio desse caminho e tenho certeza que foi
para me fortalecer a seguir em frente. Filho és o amor da minha vida, saibas que tudo o
que faço é por ti e para ti, obrigado por ter dado um novo sentido a minha vida, você
veio para completar nossa família. Te amo incondicionalmente!!
Aos meus pais e sogros Lúcia e Paulo Montiel, obrigada pelo incentivo e por terem
cuidado da razão da minha vida com toda a dedicação do mundo, vocês foram
fundamentais para que eu pudesse seguir em frente, tranquila, sabendo que meu filho
estaria muito bem. Sou muito grata a vocês pôr tudo! Muito Obrigado!
Ao meu orientador professor Dr. Carlos Prentice, obrigado pela oportunidade,
incentivo, pelos conhecimentos transmitidos, pela compreensão e amparo. Resumo toda
essa experiência numa palavra: GRATIDÃO!
À Dr. Michele Moraes de Souza, a essa pessoa maravilhosa que tu és, foste uma benção
no meu caminho, quando achei que estava no lugar errado, que não seria capaz estavas
ali me apoiando e guiando meus passos. Num dos momentos mais importante da minha
vida, aquieta-se meu coração e disseste para mim ficar tranquila. Muito obrigado por
tudo, és um ser humano de muita luz!
Aos meus amigos Camilo, Milene, Douglas obrigada pelos momentos de descontração,
por aguentarem minhas reclamações quero a amizade de vocês a vida toda!
Aos meus colegas do Laboratório de Tecnologia em Alimentos, por me proporcionarem
momentos de muito conhecimento, apoio principalmente na gestação ajudando nos
experimentos, e também pela alegria e descontração no dia-a-dia.
As pessoas maravilhosas que pude conviver e me aproximar, a minha eterna dupla o
Douglas Timm, a Sibele minha querida comadre, a Sabrina que convivemos bastante no
primeiro ano! Com certeza vocês tornaram essa caminhada mais leve.
A técnica do laboratório Sabrine Aquino, obrigada pela ajuda foste fundamental no
andamento deste trabalho.
Ao Centro de Microscopia Eletrônica da Região Sul (CEME-Sul), pela disponibilização
dos equipamentos para a realização das análises de Microscopia Eletrônica de
Varredura.
À todos os professores do Programa de Pós Graduação em Engenharia e Ciência dos
Alimentos, pelos conhecimentos transmitidos e por me mostrarem uma nova face para
minha profissão.
À Fundação de Amparo à pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) e ao
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio
financeiro para o desenvolvimento desta dissertação.
Enfim, a todas as pessoas que de uma maneira ou outra, contribuíram para a realização
desta etapa. GRATIDÃO!
RESUMO
A demanda por produtos que não agridam o ambiente com menos aditivos sintéticos, e
que contribuam para redução dos resíduos industriais, associada à qualidade dos
produtos que possibilitem o aumento de vida útil leva a produção de filmes com
propriedades antioxidantes e/ou antimicrobianos com o intuito de serem aplicados como
protetores de frutas, carnes dentre outros produtos perecíveis. O presente trabalho teve
por objetivo avaliar filmes e blendas bioativas nanocompósitas obtidas a partir de
isolado proteico de carne mecanicamente separada de frango e ágar, acrescidos de
nanoargilas com sais de amônio quaternário, determinar sua bioatividade antioxidante e
antimicrobiana e realizar um estudo de vida útil de carne suína. Os procedimentos
utilizados foram: composição proximal da matéria prima, obtenção do isolado proteico
de CMS de frango, avaliação da atividade antioxidante e antimicrobiana dos filmes.
Para a determinação da capacidade antioxidante foram usadas metodologias: atividade
de sequestro do radical livre 2,2-difenil-1-picril-hidrazila (DPPH) e o poder redutor. A
atividade antimicrobiana foi realizada aplicando análises para os micro-organismos:
gram negativo Escherichia coli, e gram positivo Staphylococcus aureus. A
caracterização dos filmes e blendas nanocompósitas foi realizada através das análises de
espessura, cor e opacidade, propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água,
solubilidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e calorimetria diferencial de
varredura (DSC) e por fim foi estudada a vida útil em carne suína aplicados com os
filmes elaborados e um filme comercial de policloreto de vinila para comparação, sendo
avaliadas: perda de massa e contagem de micro-organismos mesófilos e psicrotróficos.
O isolado proteico de CMS de frango apresentou 92,2% de proteína, os filmes e as
blendas elaboradas apresentaram um aumento na resistência à tração conforme aumento
adição do nanoargila, na elongação não houve diferença significativa conforme a adição
de nanoargila, os filmes e blendas nanocompósitas apresentaram menor solubilidade e
permeabilidade nas maiores concentrações de nanoargila. O ágar adicionado nas
blendas influenciou positivamente as propriedades mecânicas e de barreira (resistência a
tração, elongação, e solubilidade; entretanto na permeabilidade ao vapor de água
ocorreu um aumento significativo e o que acarreta por influenciar negativamente nas
propriedades. No que diz respeito a atividade antimicrobiana, os filmes e as blendas
nanocompósitas apresentaram um halo de efeito bacteriostático, nas concentrações de
0,75% de nanoargila modificada para os microrganismo Staphylococcus aureus, e
também apresentaram forte atividade antioxidante nas análises de DPPH e para o poder
redutor, onde foi verificada que a nanoargila pode vir a influenciar, sendo que, a mesma
acaba por reduzir o potencial antioxidante. Nas propriedades térmicas e ópticas em geral
apresentaram-se firmes, coesos e resistente, onde os melhores resultados foram para os
filmes de proteínas. Para a vida útil foi verificada um diferença significativa entre as
contagens de micro-organismos mesófilos e psicrotróficos no 9º dia de armazenamento
que variaram 0,84 a 0,97 log UFC/g, a perda de massa da carne suína envolvida com o
filme e a blenda, ocorreu um redução com a adição da nanoargila, entre tanto a
embalagem de policloreto de vinila apresentou o melhor resultado significativo. Os
filmes e blendas ativas nanocompósitas podem ser eficientes como material de
embalagem para alimentos.
PALAVRAS-CHAVES: isolado proteico; frango; montmorilonita, bioatividade.
ABSTRACT
OBTAINMENT, EVALUATION AND APPLICATION OF BIOACTIVES
NANOCOMPOSITES FILMS AND BLENDS OF CHICKEN PROTEIN ISOLATES
AND NANO-CLAY
The demand for products that do not harm the environment with less synthetic additives
and that contribute to the reduction of industrial waste, associated with the quality of the
products that increase the shelf-life leads to the production of films with antioxidant
and/or antimicrobial properties in order to apply them as protectors of fruits, meats
among other perishable products. The aim of this study was to evaluate bioactive
nanocomposites films and blends from minced chicken protein isolate and agar,
supplemented with nano-clay with quaternary ammonium salts, determine its
bioactivity, antioxidant and antimicrobial activity and perform a study on the shelf life
of pork meat. The procedures used were: proximal composition of raw material,
obtainment of minced chicken protein isolate, assessment of antioxidant and
antimicrobial activity of films. Methodologies used to assess the antioxidant capacity
were: free radical sequestration activity 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazila (DPPH) and the
reducing power. The antimicrobial activity were realized using the analyzes for the
following microorganisms: gram negative Escherichia coli, and gram positive
Staphylococcus aureus. . The characterization of the films and blends were realized by
the analysis of thickness, color and opacity, mechanical properties, water vapor
permeability, solubility, scanning electron microscopy (SEM), and differential scanning
calorimetry (DSC), and then the shelf life of pork meat with the elaborated films and a
commercial polyvinyl chloride film for comparison were studied, being assessed: loss
of mass and counting of microorganisms mesophilic and psychrotrophic. The minced
chicken protein isolate showed 92.2% of protein, the films and blends elaborated
showed an increase in the tensile strength as the addition of nano-clay increased, in the
elongation there was no significant difference as the addition of nano-clay increased.
The films and blends showed lower solubility and permeability in higher concentrations
of nano-clay. The agar added to blends influenced positively in the mechanical and
barrier properties (tensile strength, elongation, and solubility; however, in the
permeability to water vapor, a significant increase occurred and this results in a negative
influence on the properties of it). In the antimicrobial activity, the films and the
nanocomposite blends presented a halo of bacteriostatic effect, in concentrations 0.75%
pf nano-clay modified for Staphylococcus aureus, as well as showed a high antioxidant
activity in the DPPH and reducing power analyzes, where it was verified that the nano-
clay may have influence, and that it ends up reducing the antioxidant potential. In the
thermal and optical properties in general, the samples showed firm, cohesive and
resistant, where the best results were for the protein films. For shelf life, a significant
difference was observed between mesophilic and psychrotrophic microorganism counts
on the 9th day of storage ranging from 0.84 to 0.97 log CFU / g, loss of pork meat mass
involved with the film and the blend had a decrease with the addition of nano-clay,
while the polyvinyl chloride package showed the best significant result. Active
nanocomposite films and blends can be effective as food packaging material.
KEYWORDS: protein isolate; chicken; montmorillonite; bioactivity
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Formulação dos filmes e blendas ativos nanocompósitos .............................. 15
Tabela 2- Composição química proximal da carne mecanicamente separada de frango e
do isolado proteico de frango. ........................................................................................ 22
Tabela 3- Propriedades físicas dos filmes proteicos controle (PP), e os filmes
incorporados com a montmorilonita modificada (P30B) ............................................... 23
Tabela 4 – Propriedades físicas das blendas controle (BP), e das blendas incorporadas
com montmorilonita modificada (B30b). ....................................................................... 24
Tabela 5- Cor e opacidade dos filmes proteicos ativos nanocompósitos. ..................... 28
Tabela 6 - Cor e opacidade das blendas ativas nanocompósitas. .................................. 28
Tabela 7- Atividade antimicrobiana dos filmes e blendas incorporados com nanoargila
modificada (cloisite 30b). ............................................................................................... 34
Tabela 8- Contagem de crescimento de micro-organismos mesófilos (log UFC/g) das
amostras de lombo suíno. ............................................................................................... 38
Tabela 9- Contagem de crescimento de micro-organismos psicrotróficos (log UFC/g)
das amostras de lombo suíno. ................................................................................................. 39
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: As tendências das pesquisas em embalagem de alimentos com inserção da
nanotecnologia. ................................................................................................................. 9
Figura 2- Diagrama operacional para obtenção do isolado proteico de frango. ............ 13
Figura 3- Fluxograma de Obtenção dos Filmes e Blendas Nanocompósitos Ativos. ... 16
Figura 4- Microscopia eletrônica de varredura dos filmes proteicos e blendas
polimérica incorporadas com montmorilonita modificada. ............................................ 30
Figura 5- Termogramas dos filmes proteicos padrão (PP), e com montmorilonita
modificada (P30b 0,5 e 0,75%). ..................................................................................... 32
Figura 6 - Termogramas para as blendas de ágar padrão (BP), e com montmorilonita
modificada (B 30b 0,5 e 0,75%). .................................................................................... 33
Figura 7- Halos totais de inibição formados nos filmes proteicos (a) e blendas (b) com
adição de 0,75% de montmorilonita modificada (Cloisite 30b). .................................... 35
Figura 8 - Lombo suíno envolvido nos filmes e blendas para teste de vida útil ........... 38
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS ............................................................................................................ 3
2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................... 3
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 3
3. REVISÃO DE LITERATURA .............................................................................. 4
3.1 CARNE MECANICAMENTE SEPARADA DE FRANGO ................................. 4
3.2 ISOLADOS PROTEICOS ..................................................................................... 4
3.3 ÁGAR .................................................................................................................... 6
3.4 EMBALAGEM PARA ALIMENTOS .................................................................. 6
3.4.1 Embalagens ativas ............................................................................................ 7
3.5 BLENDAS POLIMÉRICAS ................................................................................. 8
3.6 NANOTECNOLOGIA EM ALIMENTOS ........................................................... 9
3.6.1 Nanoargila - Montmorilonita modificada. .................................................. 10
3.7 CONTAMINAÇÃO DOS ALIMENTOS ........................................................... 11
3.8 APLICAÇÃO DE EMBALAGENS ATIVAS EM ALIMENTOS ..................... 12
4 MATERIAL E MÉTODOS .................................................................................. 13
4.1 MATERIAL .......................................................................................................... 13
4.2 MÉTODOS ........................................................................................................... 13
4.2.1 Obtenção do Isolado Proteico de CMS de frango ..................................... 13
4.2.2 Obtenção dos Filmes e Blendas Ativos Nanocompósitos .................... 15
4.3 METODOLOGIA ANALÍTICA .......................................................................... 17
4.3.1 Composição proximal química .................................................................... 17
4.3.2 Caracterização dos Filmes ........................................................................... 17
4.3.2.1 Espessura .................................................................................................. 17
4.3.2.2 Cor e Opacidade .......................................................................................... 17
4.3.2.3 Propriedades Mecânicas ........................................................................... 18
4.3.2.4 Permeabilidade ao vapor de água ................................................................ 18
4.3.2.5 Solubilidade em água .................................................................................. 18
4.3.2.6 Morfologia ................................................................................................... 19
4.3.3 Avaliação da Bioatividade ........................................................................... 19
4.3.3.1 Avaliação da Atividade Antimicrobiana ..................................................... 19
4.3.3.2 Avaliação da Atividade Antioxidante ......................................................... 20
4.4 APLICAÇÃO DOS FILMES COMO EMBALAGEM NANOCOMPÓSITAS
ATIVAS. ..................................................................................................................... 21
4.4.2 Contagem de Mesófilos e Psicotrópicos ...................................................... 21
4.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA ................................................................................... 21
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 22
5.1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROXIMAL ............................................................ 22
5.2 CARACTERIZAÇÃO DOS FILMES .................................................................. 23
5.2.1 Espessura .......................................................................................................... 24
5.2.2 Resistência a Tração e Elongação à Ruptura ............................................... 24
5.2.3 Solubilidade e Permeabilidade ao vapor de água ......................................... 26
5.2.4 Cor e opacidade ............................................................................................... 27
5.3 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA E TÉRMICA DOS FILMES E
BLENDAS .................................................................................................................. 29
5.3.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)............................................... 29
5.3.2 Calorimetria Diferencial de Varredura ......................................................... 31
5.4 AVALIAÇÃO DA BIOATIVIDADE .................................................................. 34
5.4.1 Atividade antimicrobiana ............................................................................ 34
5.4.2 Atividade Antioxidante ................................................................................ 36
5.5 APLICAÇÃO DOS FILMES E BLENDAS NANOCOMPÓSITAS
ANTIMICROBIANAS NA CONSERVAÇÃO DE LOMBO DE SUÍNO. ............... 37
5.5.1 Contagem de Micro-organismos Mesófilos e Psicrotróficos. ................... 38
6. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 42
1
1. INTRODUÇÃO
Na última década do século passado, principalmente com a expansão da economia
brasileira e depois com a estabilidade da inflação, a agroindústria passou para a era da
competitividade e neste período a avicultura foi em busca da conquista de novos
mercados oferecendo produtos de maior valor agregado como cortes, pizzas, entre
outros. Já nos primeiros anos deste século a avicultura vem atravessando um notável
crescimento. A conquista do mercado externo veio com a comprovação da qualidade
sanitária dos rebanhos que conseguiram ficar ilesos aos problemas de gripe aviária que
afetou a produção no resto do mundo. Por outro lado, a melhoria de renda da população
brasileira nos últimos anos impulsionou o consumo interno do frango (JUNIOR, 2014).
A carne mecanicamente separada (CMS)de frango é um produto originado da
trituração de partes das carcaças de animais de abate que não são facilmente desossados.
Por sua facilidade de obtenção e transformação em produtos industrializados, a
utilização de CMS de frango tem se expandido, principalmente pela decorrência da
modernização tecnológica (GONÇALVES et. al., 2009). Poucos alimentos contêm
proteínas de qualidade com alta incidência de aminoácidos essenciais como as de
origem animal, estando amplamente distribuídas na natureza. Proteínas concentradas e
isoladas são produzidas em larga escala para servir como ingredientes funcionais em
uma crescente gama de aplicações em alimentos. Ao substituir as proteínas
convencionais, os concentrados e isolados proteicos, mantém ou melhoram a qualidade
e aceitabilidade dos produtos em que foram incorporados (HUA et al, 2005).
O ágar vem sendo um agente promissor para utilização no desenvolvimento de
filmes e revestimento, sua boa capacidade de renovação, propriedades de gelificação em
poucos concentrações, biodegradabilidade, tem contribuído para o sucesso desta matéria
prima neste segmento (HEFIAN et al, 2012).
A obtenção de filmes formulados com matérias-primas oriundas de recursos
renováveis têm encorajado a exploração de novos materiais de embalagens, visando o
interesse de manter, ou melhorar, a qualidade dos produtos embalados e, ao mesmo
tempo, reduzir o desperdício de embalagens (SOUZA, SILVA e DRUZIAN, 2012). As
tecnologias envolvendo embalagens ativas visam o planejamento de embalagens que
apresentem interações desejáveis com o produto, aumentando sua vida útil.
Tradicionalmente, as embalagens para alimentos têm sido planejadas para proteger o
produto onde um de seus principais objetivos é servir como barreira inerte entre o
alimento e o ambiente (MORAES et al., 2007).
2
Os filmes bioativos são uma forma de embalagem ativa que pode aumentar a
vida útil dos produtos e fornecer segurança aos consumidores. Este tipo de embalagem
visa reduzir, inibir ou retardar a multiplicação de micro-organismos patógenos e
deteriorantes em alimentos (OJAGH et al., 2010). Uma das estratégias mais eficazes
para ter novos materiais com as propriedades desejadas é a mistura de polímeros, ou
blendas, formadas pela mistura de polímero que normalmente resultam em propriedades
físicas e mecânicas modificadas em comparação com os filmes feitos dos componentes
individuais (KANATT, RAO, CHAWLA & SHARMA 2012).
A nanotecnologia tem sido explorada como meio de incorporação em
embalagens ativas, muitas favorecem diretamente a estabilidade dos alimentos
acondicionados. Outras aplicações têm efeitos indiretos, uma vez que melhoram o
desempenho dos materiais (especialmente as propriedades mecânicas e de barreira),
aumentando o grau de proteção conferido pelo sistema de embalagem. Filmes em geral
incorporados com nanoargilas montmorilonita têm demonstrado bons resultados ao
testar as propriedades mecânicas, de barreira e antimicrobiana (AZEREDO, 2012).
Na busca por elaboração de filmes e blendas bioativos que possam ser utilizados
de maneira comercial, se utiliza como matéria-prima o subproduto CMS, sendo esta de
baixo custo, fácil obtenção e além disso, ao agregar valor à mesma. E aliando isto a
utilização de nanoargilas na elaboração destes filmes, por possuir um alto potencial
antimicrobiano e também uma capacidade relevante de melhorar as características
físicas de filmes. O presente trabalho teve como objetivo obter filmes e blendas
poliméricas provenientes de carne mecanicamente separada de frango, acrescidos de
nanoargilas e ágar, para avaliar sua aplicação em alimentos perecíveis visando aumentar
sua vida útil.
3
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Desenvolver e avaliar filmes e blendas bioativas nanocompósitas obtidos a partir
de isolado proteico de frango com nanoargilas.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar isolados proteicos obtidos a partir de carne mecanicamente
separada de frango.
Desenvolver, caracterizar e avaliar filmes bioativos obtidos do isolado proteico
de frango e nanoargilas;
Desenvolver, caracterizar e avaliar blendas poliméricas bioativas obtidas a
partir de isolado proteico de frango e ágar incorporados com nanoargilas;
Avaliar as atividades antioxidante e antimicrobiana dos filmes e blendas
nanocompósitas;
Aplicar os filmes e blendas ativas em carne suína, para aumentar a vida útil do
produto.
4
3. REVISÃO DE LITERATURA
3.1 CARNE MECANICAMENTE SEPARADA DE FRANGO
A carne de frango é composta de cinco tipos básicos de tecido: muscular,
epitelial, adiposo, nervoso e tecido conjuntivo. Os principais componentes da carne são
os músculos, que são divididos em três tipos: esquelético, liso e cardíaco (OLIVO,
2006).
Muitos fatores têm contribuído para o crescimento do consumo de carne de aves,
tais como, a modernização da produção e a diminuição do custo. Contudo, ao invés de
frango inteiro, há preferência pelo consumo de cortes específicos, o que gerou a
necessidade do desenvolvimento de técnicas, como a produção de carne mecanicamente
separada (CMS), para o aproveitamento de dorsos, ossos e carcaças. Muitos produtos
têm a CMS de frango como matéria-prima (URBANSKI, LOBO e FERREIRA, 2010).
Segundo a Instrução Normativa nº4 (BRASIL, 2000), entende-se por Carne
Mecanicamente Separada (CMS), a carne obtida por processo mecânico de moagem e
separação de ossos de animais de açougue, destinada a elaboração de produtos cárneos
onde podem ser utilizados unicamente ossos, carcaças ou partes de carcaças de animais
de açougue (aves, bovinos, suínos e outros), que tenham sido aprovados para consumo
humano pelo SIF (Serviço de Inspeção Federal), não podendo ser utilizadas cabeças e
patas.
No que se refere à composição química da CMS de frango, se tem observado certa
variabilidade devido a diversos fatores como a idade das aves, relação carne-osso,
conteúdo de pele, de cortes, processo de desossa mecânica, desnaturação da proteína e
quantidade de pigmentos heme que conferem, cor escura ao produto (PERLO et. al.,
2006).
Na literatura encontram-se valores de proteína para CMS de frango variando de
9,3 – 14,5% de proteína, utilizando como matéria-prima pescoço e dorso de frango
(MÓRI et al, 2006). De acordo com a Secretaria de Defesa Agropecuária do Ministério
da Agricultura e do Abastecimento (Brasil, 2000) a CMS de frango deve apresentar
como mínimo 12% de proteína.
3.2 ISOLADOS PROTEICOS
As proteínas de origem animal apresentam a vantagem de possuírem um elevado
valor biológico, decorrente da alta sensibilidade à hidrólise da composição balanceada
5
em aminoácidos, particularmente daqueles que costumam ser limitantes em proteínas de
origem vegetal (MORAES, 2009).
Isolado protéico é um produto obtido através de hidrólise enzimática ou química da
proteína, a partir de diferentes matérias-primas protéicas, que pode ser utilizado como
um suplemento nutricional na alimentação animal e humana. A proteína pode ser
recuperada por solubilização química seguida de precipitação ao atingir o ponto
isoelétrico, este método é denominado de processo de variação de pH (ou pH shifting
process) (NOLSOE e UNDELAND, 2009). A hidrólise química das proteínas é
realizada pela clivagem das ligações peptídicas com ácido ou base. Há três vantagens
diretamente relacionadas com os processos de hidrólise química que necessitam ser
ressaltadas, a primeira é que o músculo não precisa ser mecanicamente removido a
partir de ossos e peles para serem processados; a matéria prima homogeneizada e
padronizada pode ser submetida diretamente ao processo de solubilização proteica
desde que todos os outros contaminantes sejam removidos. Outra vantagem é que a
proteínas sarcoplasmáticas também são recuperadas o que aumenta a quantidade
proteínas recuperadas, e por último, os lipídios neutros e as membranas lipídicas
também podem ser eliminados, diminuindo os riscos de oxidação lipídica na hora do
armazenamento (HULTIN e KELLEHER, 1999).
Há diversos estudos onde se utiliza o processo de hidrólise química, que também
pode ser chamado de solubilização ácida ou alcalina das proteínas. Kristinsson (2003)
propôs um processo semelhante para obtenção de isolado proteico de pescado, através
de um processo alcalino, utilizando aumento de pH entre 10,5 e 11,5 e após redução de
pH até 4,5 visando a precipitação isoelétrica das proteínas. Lopes (2005) estudou dois
processos de extração para obter isolados proteicos de cabrinha (Prionotus punctatus):
ácido e alcalino, neste caso foi realizado solubilização ácida em pH 2 a 3 utilizando HCl
como agente acidificante, obtendo isolados com teor proteico de 89,2%, gordura de
2,02%, e digestibilidade proteica in vitro de 98%. Para a solubilização alcalina foi
empregado pH entre 10,5 e 11,5 utilizando NaOH como agente alcalinizante obtendo
um isolado proteico com teor de 92,85% de proteínas, 1,01% de gordura e 99,53% de
digestibilidade in vitro e rendimento de 82%. Moraes et. al. (2009) estudaram a extração
de proteína de carne de frango por processo de variação de pH (pH shifiting process),
onde obteve-se resultados de extração para os dois métodos de solubilização proteica
tanto para o ácido quanto para o alcalino, onde os isolados proteicos da carne de frango
obtidos pelo tratamento ácido em pH 2,5, tempo de centrifugação de 25 minutos, à
temperatura de 10ºC, resultaram em isolados com conteúdo proteico de 82,8%, teor de
6
gordura de 4,1% e rendimento de 40,4%. Já para o tratamento alcalino em pH 11,0 nas
mesmas condições de tempo de centrifugação, temperatura, resultou na obtenção de em
isolados proteicos com 74,9% de proteína, 8% de gordura, e 44,3% de rendimento.
3.3 ÁGAR
Agar é um polissacarídeo fibroso proveniente de algas marinhas tais
como, Gelidium sp. e Gracilaria sp., que consiste em uma mistura de agarose e
agaropectina, ligeiramente ramificada e sulfatada (RHIM, LEE, HONG, 2011). É um
dos polissacarídeos mais promissores para o desenvolvimento de embalagens de
alimentos, por apresentar valores altos de resistência mecânica e moderada capacidade
de resistência a água (GIMENEZ et. al., 2013).
O ágar na água fria apresenta característica insolúvel porém se expande e absorve
uma ampla quantidade de água; em contrapartida, em água quente, a dissolução é rápida
formando um gel firme. O ágar apresenta-se com diversas propriedades dentre elas
baixa viscosidade em solução, alto grau de transparência, e temperaturas de
fusão/gelificação definidas. Sendo assim apresenta uma gama de possibilidades na
utilização deste material na indústria alimentícia, farmacêutica, cosmética,
biotecnológica, têxtil e de papel (YOSHUMURA, 2006; SOUZA, 2008).
O ágar pode ser utilizado como uma fonte alternativa para fabricar materiais de
embalagem de plástico derivadas do petróleo, devido a sua termoplasticidade,
biocompatibilidade e biodegradação. Os filmes obtidos a partir de ágar são claros,
transparentes, fortes e flexíveis a baixos teores de umidade (PHAN et al.,
2009). Entretanto sua utilização vem sendo limitada para embalagens de alimentos,
devido suas características hidrofílicas, barreira ao vapor de água e oxigênio (RHIM,
2007). Para tentar minimizar os pontos fracos da utilização de embalagens de ágar, uma
das alternativas seria a utilização de misturas com outros biopolímeros, dos quais
possuem uma diversidade de combinações para que possam possibilitar sua aplicação,
estes biopolímeros podem ser amido, leite de soja ou proteínas (LETENDRE et al.,
2002; TIAN et al., 2011; WU et al., 2009).
3.4 EMBALAGEM PARA ALIMENTOS
As embalagens tem como função proteger os alimentos após o processamento e
durante o armazenamento, objetivando a manutenção da qualidade e segurança dos
produtos, estas podem ser produzidas a partir de diferentes materiais, tais como:
plásticos, papel, metal e vidro. Todavia, a grande maioria dessas embalagens
7
comercializadas são sintéticas derivadas do petróleo (ZHAO et al., 2008). Os produtos
que derivam deste tipo de material são altamente poluentes, pois levam anos para se
degradarem no ambiente tornando-se de alto risco tanto para animais, afetando
diretamente sua biodiversidade, ou sendo agentes de poluição química e/ou
particularmente tóxicos (ROCHMAN et al., 2013).
Um vasto interesse na produção de materiais biodegradáveis, renováveis e de valor
considerável tem crescido nos últimos anos, em uma tentativa de contenção de resíduos
desses plásticos enviados para aterro sanitários e também para reduzir a dependência
dos combustíveis fósseis (SHANKAR & RHIM DE 2015; MORENO, ATARÉS, &
CHIRALT DE 2015; GUERRERO, KERRY, E DE LA CABA DE 2014).
Consequentemente, os estudos tem se concentrado na obtenção de embalagens
sustentáveis provenientes de polímeros naturais. Tais polímeros podem ser proteínas,
lipídeos ou a base de polissacarídeos. Entre estes materiais, proteínas de diferentes
fontes têm sido extensivamente utilizadas por causa da sua abundância relativa,
capacidade de formação de filmes e qualidades nutricionais (PIRES et al., 2011).
3.4.1 Embalagens ativas
Embalagem ativa é um dos conceitos alimentares inovadores que foi introduzido em
resposta às contínuas mudanças em exigências dos consumidores e tendências de
mercado (VERMEIREN et. al., 1999). Se caracteriza pelo emprego de materiais que
interagem com os alimentos embalados de uma forma benéfica, superando o papel
passível de publicidade e proteção dos produtos alimentares a partir do ambiente
externo (SOARES et al., 2009). Novas tecnologias vêm sendo estudadas a fim de
propiciar produtos alimentares mais seguros. Sistemas de embalagens ativas vem
ganhando destaque principalmente na indústria de alimentos, sobressaindo-se como
uma tecnologia emergente, para problemas de contaminação e deterioração de
alimentos, tendo em vista que propiciar produtos alimentícios mais seguros, contribui
consideravelmente em uma melhor qualidade de vida para as populações (LEE et.al,
2015).
Enquanto as inovações em embalagens de alimentos também têm sido focadas na
incorporação de aditivos, com a finalidade de melhorar as características dos polímeros,
tendo um efeito positivo sobre a vida útil. Nos últimos anos, a embalagem
antimicrobiana tem atraído uma grande atenção da indústria de embalagens de
alimentos. A combinação de materiais de embalagem e de substâncias ativas é uma
nova forma de controlar a contaminação microbiana na superfície de alimentos, onde
alguns nanomateriais apresentam esses efeitos antimicrobianos. Estes compostos ativos
8
adicionados podem estender a vida útil do produto, melhorar a qualidade e a segurança
dos alimentos e, finalmente, levar a menos desperdício (VERMEIREN,
DEVLIEGHERE, & DEBEVERE DE 2002).
Uma das tecnologias mais promissoras para preservar alimentos sensíveis a
oxidação são as embalagens ativas antioxidantes. Esse sistema consiste na incorporação
de substâncias antioxidantes em filmes plásticos, papéis ou sachês, de onde serão
liberadas para proteger os alimentos da degradação oxidativa, inibindo as reações de
oxidação ao reagirem com radicais livres e peróxidos e, consequentemente, estendendo
a sua vida útil (LEE, 2005). Deste modo, os antioxidantes são substâncias
potencialmente capazes de erradicar a ação da oxidação através do sequestro de radicais
livres e/ou inibição de sua ação (MAHAN & ESCOTT-STUMP, 2010).
O uso de embalagens que contém agentes antioxidantes é bastante importante, visto
a oxidação constituir um dos mecanismos mais frequentes de deterioração e redução da
vida útil dos alimentos. Além de alterar o gosto (rancificação) e a qualidade nutritiva
(perda de vitaminas e ácidos graxos essenciais) dos alimentos, a oxidação resulta na
produção de compostos reativos e tóxicos que representam um perigo para os
consumidores (LAGUERRE et al., 2007; SOARES et al., 2009).
3.5 BLENDAS POLIMÉRICAS
Moléculas de alto peso molecular formadas por monômeros compõem os polímeros,
que se caracterizam por serem macromoléculas formadas por unidades químicas ligadas
através de polimerização (ALLINGER et al., 2007). Uma mistura física de dois ou mais
polímeros dão origem as blendas poliméricas, estas não apresentam uma reação
químicas entre elas, onde a interação das cadeias poliméricas é prevalentemente
intermolecular (CANEVAROLO JUNIOR, 2010). A produção de novos monômeros,
bem como os processos de polimerização e equipamentos para a produção de novos
polímeros, tende a ter um consumo muito mais elevado do que o realmente imposto
para produção de uma blenda. Essa situação torna a produção de blendas uma
alternativa economicamente mais viável, para a produção de polímeros com
propriedades distintas dos materiais primários (DE PAOLI, 2008).
Existem duas formas de produção das blendas, fluída a quente ou a dissolução dos
componentes em um mesmo solvente. O primeiro método é amplamente utilizado na
indústria e o segundo em ensaios de menor escala (DE PAOLI, 2008; SIONKOWSKA,
2011). Filmes nanocompósitos podem ser produzidos a partir de misturas de polímeros
naturais como proteínas e polissacarídeos, visando melhorias nas propriedades físicas e
químicas do produto final. Eles dependem fundamentalmente do grau de
9
compatibilidade entre os componentes, tais como a estrutura química e conformação
destas, entre outras (LEE et al., 2016; XU et al., 2015). Os efeitos sinérgicos
decorrentes de misturar esses biopolímeros são de grande importância para criar novas
estruturas funcionais e promover novas aplicações (RODRÍGUEZ PATINO &
PILOSOF, 2011).
3.6 NANOTECNOLOGIA EM ALIMENTOS
Uma das tecnologias interessantes na ciência e indústria dos alimentos é a
nanotecnologia, esta que pode ser utilizada tanto no processamento quanto na obtenção
da embalagem e tem a sua competência comprovada na utilização para sistemas
alimentares (WEIS et al., 2006). A nanotecnologia refere-se à obtenção de materiais,
sistemas e processos existentes que operam na faixa de 1 a 100 nm; materiais nesta
escala tendem a oferecer novas propriedades que levam a várias áreas como: medicina,
cosméticos, biotecnologia, produção de energia, meio ambiente entre outras (ROOSEN
et al., 2015).
Sempre à procura por novos métodos de produção que sejam economicamente
viáveis e que contribuam na conservação dos alimentos, a nanotecnologia entra nesse
mercado visando o atendimento dessas demandas. A indústria de embalagens de
alimentos é um dos ramos mais importantes no setor alimentar onde a nanotecnologia
ganhou destaque. Conforme a Figura 1, pode-se observar as várias aplicações desta
tecnologia na área de embalagens.
Figura 1: As tendências das pesquisas em embalagem de alimentos com inserção da
nanotecnologia.
Fonte: RANJAN et al., 2014.
10
Compósitos poliméricos derivados da nanotecnologia oferecem novos materiais de
embalagens de alimentos leves, e fortes que podem manter os produtos alimentares
protegidos durante o transporte, frescos por mais tempo durante o armazenamento, e
seguros contra patógenos microbianos. Os recentes caminhos em embalagens de
alimentos estão relacionados diretamente com nanoreforçamento, nanocompósitos em
embalagens ativas e inteligentes (RANJAN et. al, 2014). Nanoreforçamento é utilizado
principalmente para conferir resistência à tração extra, em embalagens de alimentos
pelo método de reforço diferente ao usar nanoargilas, celulose entre outras.
Nanocompósitos adicionados em embalagens ativas, integram esses sistemas úteis
nessas embalagens, tornando-as como por exemplo, antimicrobiano, remoção de
oxigênio e de enzimas. Da mesma forma, em embalagens inteligentes os
nanocompósitos envolvem principalmente sensores como integradores de tempo –
temperatura (ITT), detectores de gases e outros nanosensores (CHAUDHRY, 2011).
3.6.1 Nanoargila - Montmorilonita modificada.
Desde 1990 à indústria Toyota foi pioneira as pesquisas sobre nanocompósitos de
argila tiveram um avanço considerável, no crescente interesse dos pesquisadores em
ampliar sua utilização, visto que, existem inúmeros tipos de argila e agentes
modificadores, podendo resultar em diferentes materiais. Características como
resistência à tração, módulo de elasticidade, permeabilidade a água e gases, coeficiente
de expansão térmica, homogeneidade ótica do material, estão relacionados ao tamanho
do nanômetro, às características da nanoargila e à área de superfície elevada
(CHIVRAC et al., 2010).
A inclusão desses silicatos em matrizes poliméricas vem sendo usada para melhorar
as propriedades mecânicas e de barreira de polímeros. As montmorilonitas (MMT) são
silicatos em camadas pertencentes a família dos filossilicatos, em sua estrutura a
presença de cátions inorgânicos na superfície planar das camadas os torna hidrófilos o
que dificulta sua utilização em polímeros hidrofóbicos. Sendo assim, reações de troca
catiônica são utilizadas para substituir esses cátions inorgânicos com catiônicos
orgânicos tensoativos que intercalam a galeria de argila, modificando sua estrutura e
produzindo montmorilonita modificadas organicamente (MMTO). Esses métodos de
modificação melhoram as forças de interação entre argilas e seus agentes modificadores,
o que contribuem para controlar e ajustar suas propriedades (AZEREDO, 2013).
A argila mais estudada é a montmorilonita (MMT) essa argila pertence ao grupo dos
filossilicatos, cujas placas são caracterizadas por estruturas constituídas por duas
11
camadas de tetraedros de sílica, “recheadas” com uma folha central com octaedros de
alumina. As camadas são unidas, entre si, por átomos de oxigênio comuns a duas
camadas vizinhas (PAIVA et al., 2008).
Diferentes tipos de Cloisite são utilizados em matrizes de polímeros para a
preparação de polímeros nanocompósitos. As Cloisites são montmorilonitas naturais
modificados com sais de amônio quaternário. Em Cloisite 30B®, o sal amônio
quaternário é o metilo sebo bis-2-hidroxietil de amônio quaternário de cloreto. Esses
sais têm sido conhecidos por terem porções ativas contra micro-organismos através da
interação com a membrana celular e, consequentemente, oferecem uma alternativa
interessante aos aditivos que contém metais pesados, porque pode-se esperar que esses
revestimentos tenham liberação de substâncias tóxicas, portanto, polímeros contendo
sais de amônio quaternário sendo objeto de diferentes pesquisas (BHOWMICK, 2015).
3.7 CONTAMINAÇÃO DOS ALIMENTOS
O crescimento econômico, em conjunto com a multinacionalização do comércio de
alimentos, o crescimento da urbanização, e principalmente a modificação dos hábitos
alimentares, a exposição a alimentos destinados ao pronto consumo coletivo e/ou em
vias públicas, e também o déficit de fiscalização em relação a qualidade dos alimentos
destinados a população vem sendo associado ao aumento das doenças transmitidas por
alimentos (DTA) (VASCONCELOS, 2008). As DTA são apontadas como problema de
saúde pública, podem se manifestar de diversas formas, desde sinais moderados até
acontecimentos mais sérios necessitando assim de auxílio médico ou até vindo a óbitos
(MARCHI et al., 2011).
A contaminação dos alimentos pode ocorrer em qualquer etapa da cadeia produtiva
e sua distribuição, os agentes contaminantes podem ser micro-organismos patogênicos e
suas toxinas. Os principais agentes biológicos capazes de contaminar a água e os
alimentos, além de causarem inúmeras doenças ao homem são: vírus, bactérias,
protozoários, vermes (parasitas), fungos e toxinas microbianas. Onde as bactérias são os
micro-organismos que mais provocam intoxicações alimentares, e entre elas podem ser
citadas a Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Clostridium prefringers,
Campylobacter spp., Escherichia coli (LOUREDO, 2012).
Em correlação, a contaminação cruzada de micro-organismos em alimentos é uma
das principais causas da perda de alimentos para consumo, o que resulta em alterações
das características nutricionais e sensoriais dos alimentos, como por exemplo: oxidação,
produção de sabores e odores indesejáveis, alteração indesejável na textura e cor dos
12
produtos. As perdas de alimentos constituem uma preocupação econômica notável para
a indústria de alimentos, enquanto surtos de origem alimentar denotam uma grande
ameaça para a saúde pública (OTONI et. al 2016). Segundo o Ministério da Saúde até
junho de 2016, foram registrados 138 casos de surtos causados por DTA, sendo que a
maioria ocorrem em homens e mulheres na faixa etária de 20 a 49 anos, e os micro-
organismos com mais incidência são Salmonella, Escherichia coli e Staphyloccus
aureus nos quais correspondem a 90,5% dos casos, dentre os alimentos que apresentam
alguma ocorrência dessas doenças a carne suína fica em décimo lugar (BRASIL, 2016).
3.8 APLICAÇÃO DE EMBALAGENS ATIVAS EM ALIMENTOS
A compreensão dos efeitos causados pelo excessivo uso de embalagens derivadas do
petróleo e a crescente ocorrência dos surtos oriundos das doenças transmitidas por
alimentos, vem encorajando às indústrias a pesquisar soluções transformadoras como as
embalagens bioativas, que colaborem na manutenção da qualidade dos produtos
alimentares e também na preservação dos ecossistemas (IMRAN et al., 2010).
A produção de filmes bioativos a partir de polímeros naturais que não apresentem
toxicidade vem sendo utilizado como uma nova categoria de materiais de alto potencial,
podendo ser inseridos como revestimentos protetores comestíveis nos alimentos (RITA
et al., 2011). Dentre as vantagens do uso de embalagens ativas destacam-se: aumento da
durabilidade dos produtos, e a redução do uso de agentes conservantes químicos
(JONGJAREONRAK et al., 2008).
Diversos estudos desenvolvidos na Universidade Federal do Rio Grande podem
demonstrar a eficiência e aplicabilidade de embalagens ativas. CORTEZ-VEGA et. al.
(2013) desenvolveram e avaliaram filmes nanocompósitos de isolado proteico de
corvina e argila organofílica, e afirmaram eficiência e aplicabilidade destes em mamão
processado. MORAES et al. (2011), comprovaram que filmes incorporados com ácido
ascórbico e com aroma de pizza, tiveram efeito antimicrobiano quando aplicados a
massa de pastel. MENEZES (2013) obteve e avaliou filmes nanocompósitos
antimicrobianos de isolado proteico de frango e nanoargilas acrescidos de óleo essencial
de orégano e obteve resultado como filme antimicrobiano aplicado a miúdos de frango.
13
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 MATERIAL
A carne mecanicamente separada (CMS) de frango foi fornecida pela
Companhia Minuano Alimentos Ltda., localizada na cidade de Arroio do Meio/RS. A
CMS de frango foi transportada à temperatura de –10ºC até o Laboratório de
Tecnologia em Alimentos (LTA) da FURG, em blocos congelados e armazenada em
freezer a -20 °C, até a obtenção do isolado proteico.
O ágar utilizado denominado Ágar- ágar bacteriológico adquirido pela empresa
Merck.
Os reagentes utilizados no processamento e nas análises analíticas foram todos
de qualidade para análise (PA).
A nanoargila utilizada foi a montmorilonita modificada (Cloisite 30B)
proveniente da Southern Clay Products.
A carne suína foi adquirida em frigorífico localizado na Cidade de Pelotas/RS,
transportada até o LTA, em caixas térmicas com gelo a uma temperatura de 4°C.
Os procedimentos experimentais foram realizados no Laboratório de Tecnologia
dos Alimentos (LTA) e na Planta de Processamento de Pescado (PPP) e no Centro de
Microscopia Eletrônica do Sul (CEMESUL), localizados na Universidade Federal do
Rio Grande (FURG).
4.2 MÉTODOS
4.2.1 Obtenção do Isolado Proteico de CMS de frango
O isolado proteico de CMS de frango foi obtido utilizando o processo de
variação de pH ou pH shifting process, segundo metodologia adaptada de NOLSOE e
UNDELAND (2009) e MORAES (2013). A Figura 2 apresenta o fluxograma
experimental que foi utilizado no processo.
Figura 2- Diagrama operacional para obtenção do isolado proteico de frango.
14
A matéria-prima foi homogeneizada na proporção 1:9 com água destilada a
temperatura de 4ºC e triturada em blender durante 1 minuto. Após, a solubilização
alcalina das proteínas foi realizada utilizando o NaOH 1M até atingir o pH 11,0
controlado por pHmetro em reator encamisado de aço inoxidável acoplado a um banho
ultratermostático (QUIMIS, Q212S, Brasil) a 4ºC e agitação constante com agitador
eixo-hélice (IKA RW20DZM.n, Alemanha) durante 20 minutos. Após foi realizada a
centrifugação a 9000 x g durante 20 minutos a 4ºC em centrífuga de piso refrigerada
(HANIL, CR22GIII). Neste momento ocorreu a separação em 3 fases, onde obteve-se as
proteínas insolúveis, os lipídios neutros e as proteínas solúveis. As proteínas solúveis
foram submetidas à precipitação isoelétrica utilizando HCl 1M até atingir pH 5,0, então
permaneceu durante 20 minutos a 4°C, e após este período retornaram para a
centrifugação a 9000 x g durante 20 minutos. Nesta fase ocorreu a separação da água
das proteínas precipitadas recuperadas úmidas. Logo elas foram submetidas a
desidratação, onde as amostras inicialmente foram mantidas em ultra freezer (INDREL,
IULT90-D, Brasil) à temperatura de -80 º C durante 48 horas, e logo liofilizadas por 48
15
horas, utilizando liofilizador (LIOTOP, L108, Brasil). Finalmente as proteínas
liofilizadas foram trituradas e armazenadas em frasco de vidro à temperatura ambiente.
4.2.2 Obtenção dos Filmes e Blendas Ativos Nanocompósitos
Testes preliminares foram realizados para definir as melhores concentrações de
trabalho, variando diferentes quantidades de isolado proteico, glicerol e montmorilonita
conforme vários autores (CORTEZ-VEGA, 2011; MENEZES, 2013; ROCHA et al.,
2013). A formulação escolhida dos filmes e blendas está descrita na Tabela 1, a adição
do ágar nas blendas foi realizada conforme descrito por GIMENEZ et al.,2013.
Tabela 1- Formulação dos filmes e blendas ativos nanocompósitos
FORMULAÇÃO
FILMES IPF
(% p/v)
AGAR
(% p/v)
NANOARGILA
(% p/v de S.F.)
GLICEROL
(% g/g de proteína)
PP 3,0 - 0,5 e 0,75 20,0
P 30b 3,0 - 0,5 e 0,75 20,0
BP 1,5 1,5 0,5 e 0,75 25,0
B 30b 1,5 1,5 0,5 e 0,75 25,0
IPF: isolado proteico de frango; PP: filme proteína padrão; P30b: filme proteína e nanoargila;
BP: blenda padrão; B30b: blenda e nanoargila.
O método utilizado para o desenvolvimentos dos filmes e blendas foi o de
casting, a Figura 3 apresenta o fluxograma de obtenção dos filmes e blendas ativas
nanocompósitas.
16
O isolado proteico de CMS de frango foi dispersa em água destilada a
temperatura de 25ºC. O pH foi ajustado até 11,0 com adição de NaOH 1M, mantendo
agitação constante por 20 minutos em agitador mecânico de eixo-hélice (Fisatom,
713D) para que ocorra a solubilização das proteína. Logo foram adicionados a
nanoargila, e o glicerol previamente solubilizados em água destilada e homogeneizados
em Ultraturrax (IKA T25D, Werke, Alemanha) na velocidade de 10.000 rpm durante 5
minutos. Em seguida a solução foi transferida para um banho termostático
(BROOKFIELD, TC-102, Estados Unidos) acoplado a um
reator encamisado de vidro, a solução foi levada a 80ºC sob agitação durante 30
minutos para formação da solução filmogênica. No caso das blendas é nesta etapa que o
ágar é incorporado, este foi previamente solubilizado em água destilada, durante 20
minutos a 80°C, sob agitação contínua em agitador magnético. A solução filmogênica
foi retirada do reator passando por um filtro para retirada de resíduos sólidos, após foi
espalhada em placa de Petri e submetida à secagem em estufa com circulação de ar a
Figura 3- Fluxograma de Obtenção dos Filmes e Blendas Nanocompósitos Ativos.
17
40ºC por 12 horas (FANEM, 520, São Paulo, Brasil). Os filmes foram armazenadas por
48 horas em dessecadores mantidos a 25ºC e umidade relativa controlada de 55%
usando solução saturada de cloreto de cálcio. Logo, os filmes foram retirados das placas
de petri e conduzidos para caracterização e aplicação em alimentos.
4.3 METODOLOGIA ANALÍTICA
4.3.1 Composição proximal química
A composição proximal química foi determinada na matéria-prima, no isolado
proteico de frango, caracterizada de acordo com os métodos recomendados pela AOAC
(2000), determinando o conteúdo de umidade pelo método gravimétrico em estufa a
105°C, n° 935.29; o teor de nitrogênio total pelo método de Kjeldahl, no 920.87, sendo
o teor de proteína bruta obtido através da multiplicação pelo fator 6,25; o conteúdo de
lipídios obtido pelo método de Soxhlet, no 920.85 e as cinzas pelo método gravimétrico
em mufla à 550°C, no 923.03.
4.3.2 Caracterização dos Filmes
4.3.2.1 Espessura
Após o período de acondicionamento, a espessura das embalagens foi medida
utilizando um paquímetro digital (INSIZE, IP54, São Paulo, Brasil). A espessura foi
fixada como sendo a média aritmética de 10 medidas aleatórias sobre a área do filme.
4.3.2.2 Cor e Opacidade
As medidas de cor e opacidade foram determinadas em colorímetro (Minolta CR
400), usando sistema CIE L*a*b* (modelo CR-400). O L* indica a luminosidade e os
parâmetros de cor a* e b* são as coordenadas de cromaticidade, onde L* varia de zero
(preto) a 100 (branco), a*, varia do verde (-) ao vermelho (+) e b*, varia do azul (-) ao
amarelo (+). A opacidade foi calculada relacionando os resultados frente a opacidade do
filme sobreposto ao padrão preto (P preto) e ao padrão branco (P branco), segundo a
Equação 1.
Opacidade (%)= P preto
P branco X 100 (1)
18
4.3.2.3 Propriedades Mecânicas
A resistência à tração – RT (Mpa) e a elongação até a ruptura – ER (%) dos
filmes foram determinadas segundo metodologia recomendada pela Americam Society
for Testing and Materials – ASTM D882-91 (ASTM, 1996) em texturômetro TA.XT
plus (Stable Micro Systems, Inglaterra) com adaptações. As amostras foram cortadas
em forma de retângulo (100 x 20 mm) e fixadas em garras com separação inicial de 50
mm. A RT e ER foram mensuradas em 9 retângulos de filmes, onde se obteve os
resultados por triplicatas.
4.3.2.4 Permeabilidade ao vapor de água
A permeabilidade ao vapor de água (PVA) foi determinada em triplicata por
método gravimétrico a 25°C, de acordo com a metodologia descrita pela norma ASTM
E96-95 (ASTM, 1995), que consiste na pesagem de uma cápsula hermeticamente
fechada, contendo o filme na superfície e a substância dessecante (cloreto de cálcio) no
interior. A cápsula foi colocada em ambiente com umidade controlada, utilizando
solução de cloreto de sódio para manter o ambiente externo com 75 % de umidade
relativa. A partir do ganho de massa do cloreto de cálcio granulado, mensurado em
intervalos de 24 horas, durante 7 dias, foi possível determinar o vapor de água que
permeou no filme, conforme a Equação 2:
PVA=𝑊
t . A .
X
∆P (2)
Onde:
PVA= permeabilidade ao vapor de água (g.mm).(m².d.kPa) -1;
W = massa de umidade absorvida (g);
t = tempo de duração do teste (dias);
X = espessura média do filme (mm);
A = área da superfície exposta do filme (m2);
ΔP = diferença de pressão parcial de vapor através do filme (kPa).
4.3.2.5 Solubilidade em água
A solubilidade em água dos filmes foi realizada segundo método proposto por
Gontard et al. (1992), com algumas modificações. Os filmes foram cortadas em discos
19
de 2 cm de diâmetro e levados à estufa (DELEO, A15E, Brasil) a 105°C para
determinação da matéria seca inicial. Após, estas foram imersas em 50 mL de água
destilada e mantidas sob agitação lenta a 25°C por 24 horas. Passado esse período as
amostras foram removidas e secas a 105°C para determinação da matéria seca que não
dissolveu. Para o cálculo dos valores de solubilidade S (%) foi utilizada a Equação 3.
S = mi−mf
mi . 100 (3)
4.3.2.6 Morfologia
A morfologia dos filmes foi analisada utilizando a microscopia eletrônica de
varredura (MEV) realizada no Centro de Microscopia Eletrônica da Zona Sul (CEME-
SUL) da Universidade Federal do Rio Grande. As amostras foram analisadas para
determinar as características de superfície usando um microscópio eletrônico de
varredura (MEV) (JSM 6060, JEOL, Japão) operando a 10 kV. As amostras foram
colocadas sobre stubs de alumínio e revestidas de camada de ouro antes de obter as
imagens.
4.3.3 Avaliação da Bioatividade
4.3.3.1 Avaliação da Atividade Antimicrobiana
A avaliação da atividade antimicrobiana dos filmes incorporados com diferentes
concentrações de nanoargila frente aos micro-organismos Escherichia coli e
Staphyloccus aureus foi realizada em triplicata através do método de difusão em discos
segundo a CLSI (2003). As culturas de E. coli e S. aureus foram cultivadas e inoculadas
em caldo BHI (Brain Heart Infusion). Após 24 horas, as culturas foram padronizadas
com uma densidade de células de 1 a 2.108 UFC/mL (McFarland 0,50). Uma alíquota
das células foi retirada e espalhadas com auxílio de uma alça estéril sobre a superfície
da placa de ágar Mueller-Hinton (MH). Os filmes foram assepticamente cortados com
tesouras estéreis em discos de 15 mm, então foram expostos à luz ultravioleta (UV) em
capela de fluxo laminar (Iodexima, Brasil)) durante 30 minutos, segundo metodologia
descrita e adaptada de Cagri et al. (2001). Os discos foram adicionados à placa contendo
o ágar MH inoculado com os diferentes micro-organismos, com auxílio de uma pinça
estéril. Como controle foram utilizados filmes e blendas sem a incorporação da
nanoargila. As placas foram incubadas invertidas a 37°C durante 24 horas. Os diâmetros
20
do halo de inibição foram medidos perpendicularmente em mm e o resultado final foi
expresso como a média de três medições.
4.3.3.2 Avaliação da Atividade Antioxidante
Para realização das análises de antioxidades foi utilizado o método baseado na
captura do radical DPPH (2,2-difenil-1- picril-hidrazil) por antioxidantes, produzindo
um decréscimo da absorbância a 515 nm, as amostras de filmes foram preparadas
utilizando 100 mg dos filmes e adicionados 2 mL de metanol. Essa mistura (extrato) foi
mantida sob agitação horizontal (100 rpm) durante 3 horas à temperatura ambiente e ao
abrigo da luz. O consumo do radical livre DPPH dos filmes foi monitorado conforme
metodologia de Herrero et al. (2005), através da determinação do decréscimo da
unidade de absorbância (UA) nas soluções. Foram adicionados 3,0 mL da solução
metanólica de DPPH (5x10-5 mol/L), 1,0 mL do extrato e 1,0 mL de metanol aos tubos.
Para controle foram utilizados 2 mL de metanol em substituição ao extrato dos filmes.
A mistura reativa permaneceu a temperatura ambiente, sem a incidência de luz e a
mudança de cor violeta para amarela, a absorbância foi medida após 30 minutos de
reação. A capacidade de sequestrar o radical livre foi expressa como percentual de
inibição de oxidação do radical, e calculado conforme a Equação 4.
% 𝑖𝑛𝑖𝑏𝑖çã𝑜 =𝑈𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒−𝑈𝐴𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑈𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑒. 100 (4)
O poder redutor dos filmes foi determinado em triplicata de acordo com o
método modificado de Oyaizu (1986) como descrito por Weng et al. (2009). Os extratos
dos filmes foram realizados da mesma maneira que a metodologia anterior porém o
solvente utilizado foi água. Então, 2 mL do extrato de filmes, 2 mL de tampão fosfato
(0,2M; pH 6,6) e 2 mL de ferricianeto de potássio 1% foram incubados a 50°C durante
20 minutos. Em seguida foram adicionados 2 mL de ácido tricloroacético 10% e a
mistura foi centrifugada a 1500 x g durante 10 minutos a temperatura ambiente. Uma
alíquota de 1 mL do sobrenadante foi misturada com 2 mL de água e 0,4 mL de cloreto
férrico 0,1% e absorbância foi registrada após 10 minutos da reação em
espectrofotômetro num comprimento de onda 700 nm. O branco foi realizado somente
com água sem o extrato de filmes.
21
4.4 APLICAÇÃO DOS FILMES COMO EMBALAGEM NANOCOMPÓSITAS
ATIVAS.
A carne suína utilizada foi o lombo suíno, adquirido e transportados em caixas
térmicas com gelo picado, a carne foi cortada em porções de aproximadamente 30 g (5 x
4 x 4 cm), e estes foram revestidos com os filmes selecionados, e com embalagem
comercial de poli (cloreto de vinila) PVC, para que possam ser comparados os
resultados dos diferentes tratamentos e armazenados a 7 ºC. Foram realizadas as
análises de perda de massa, e contagem de micro-organismos mesófilos e psicrotróficos
em intervalos de 0, 3, 5, 7 e 9 dias.
4.4.1 Perda de massa
A determinação de perda de massa foi obtida relacionando-se a diferença entre o
peso inicial do produto e o peso obtido ao final de cada tempo de armazenamento. Os
resultados serão expressos em porcentagem de perda de massa.
4.4.2 Contagem de Mesófilos e Psicotrópicos
Para a determinação da contagem total de micro-organismos viáveis foi utilizado
o método descrito por Zinoviadou, Koutsoumanis; Biliaderis (2009). Foram
homogeneizadas assepticamente 5g de amostra juntamente com 45 mL de água
peptonada 1%. Uma alíquota de 1 mL desta mistura foi retirada e então diluída em um
tubo contendo 9 mL de água peptonada, sendo esta a diluição 10-1. Desta forma foram
feitas as demais diluições da amostra. Em seguida, foram retirados de cada diluição 0,1
mL e espalhados com o auxílio de uma alça de Drigalski sobre a superfície de uma
placa de Petri contendo o meio plate count agar (PCA) previamente solidificado e para
os mesófilos foi utilizado a técnica de profundidade. As placas foram incubadas
invertidas em estufa a 37° C durante 48 horas para micro-organismos mesófilos e a 7°C
durante 10 dias para psicrotróficos. O limite de contagem adotado foi de 25 a 250 UFC
por placa, sendo que as análises foram realizadas em triplicata.
4.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Foram realizadas análises de variância (ANOVA) e teste de Tukey para
determinar diferença estatisticamente significativas com 95% de confiança entre médias
(p≤0,05), usando o programa Statistica 5.0 (Statsoft, USA).
22
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA PROXIMAL
A Tabela 2 apresenta a composição proximal química da CMS de frango e
do isolado proteico de frango utilizados para executar este trabalho.
Tabela 2- Composição química proximal da carne mecanicamente separada de frango e
do isolado proteico de frango.
Componente (%) CMSF (b.u) * CMSF (b.s) * IPF Liofilizado (b.s)
*
Proteína 13,0 ± 0,9 38,6 ± 1,5 92,3 ± 1,6
Lipídios 19,6 ± 0,4 60,3 ± 1,2 6,3 ± 0,3
Cinzas 0,8 ± 0,1 2,7 ± 0,3 1,6 ± 0,0
Umidade 67,7 ± 0,4 -- --
*Média dos resultados da triplicata; ± desvio padrão; b.u= base úmida; b.s= base seca; CMSF= carne
mecanicamente separada de frango; IPF= isolado proteico de frango.
A composição encontrada para a CMS de frango deste trabalho está de acordo
com os parâmetros exigidos pelo Ministério da Agricultura e do Abastecimento pela
instrução normativa nº4 de 2000 (BRASIL, 2000) que dispõe que em base úmida a
CMS de frango deve apresentar um mínimo de 12% de proteína e máximo de 30% de
gordura.
Com os resultados apresentados na Tabela 2, podemos verificar que comparando-
os com trabalhos de MASSINGUE (2012) os valores obtidos para os atributos da
composição proximal química foram de 67,57% de umidade, 13,23% de proteína,
17,61% de lipídios e 0,58% de cinzas, pelo que os resultados foram próximos aos
encontrados. MORAES (2009) obteve resultados para proteínas, lipídios e cinzas foram
de 37,66; 55,70 e 2,38% respectivamente apresentando o valor aproximado para
proteínas e lipídios, comparado a este trabalho Como a CMS de frango é um produto
processado em grande quantidade na industrialização do frango, podem ocorrer
variações em sua composição dependendo das porcentagens das partes do frango
processados como: relação carne – osso, conteúdo de pele, processo de desossa entre
outros fatores interligados, o que pode ter influenciado nas variações dos resultados
encontrados no presente trabalho quando comparado aos demais (PERLO et al. 2005).
No que se refere ao isolado proteico liofilizado da carne mecanicamente
separada de frango pôde-se verificar que foi obtido o isolamento das proteínas de forma
23
bem sucedida, conforme relatado na Tabela 2, os resultados obtidos para proteína
corresponderam a 92,3% confirmando a utilização deste método como fundamento para
recuperação de proteínas de determinadas matérias primas e abaixo são relatados
autores que também realizaram o mesmo procedimento entretanto não encontram
valores são bons quantos os deste trabalho, pode-se verificar também que houve
redução significativa do teor de lipídios e cinzas representados pelos valores de 6,28% e
1,65% respectivamente. Pode se atribuir a separação fácil de lipídios pelo controle
regular da temperatura do processo visto que a mesma não excedeu o limite de 4ºC.
Nesta temperatura, grande parte dos lipídios se solidificam transformando em insolúveis
e sendo possível sua retirada na etapa de centrifugação (Gabiatti Júnior, 2015).
Moraes (2009) obteve isolado proteico de CMS de frango pelo mesmo método
de solubilização alcalina das proteínas. O objetivo desse trabalho era realizar análises de
comparação dos métodos ácido e alcalino para alcançar o melhor rendimento x
qualidade de proteínas recuperadas, sendo assim os valores atingidos que podem ser
confrontados com este trabalho foram proteínas e lipídeos que apresentaram 74,9% e
8,0% respectivamente. Menezes (2013) obteve valores inferiores, mas nesse caso o
objetivo do trabalho era desenvolver filmes de isolado proteico de frango incorporados
com óleo essencial de orégano, onde a proteína apresentou como resultado o teor de
82,8% e lipídios 5,4%. Gabiatti Júnior(2015) também realizou um estudo sobre
isolamento de proteínas a partir da CMS de frango, analisando sua diferença entre a
produção em bancada e em escala, encontrando valores inferiores deste trabalho, sendo
que o isolado proteico produzido em bancada tinha conteúdo de proteínas 84,5%,
lipídeos 9,7% e cinzas 2,5% e para o isolado proteico produzido em escala os teores de
proteína 85,0%, lipídeos 9,1 % e cinzas 1,9 % demonstrando que não há diferença
significativa entre os processos, sendo possível realizar esse método em escala
industrial.
5.2 CARACTERIZAÇÃO DOS FILMES
Nas Tabelas 3 e 4 estão explanados os resultados da caracterização dos filmes de
proteína e das blendas com ágar, estes serão discutidos em conjunto nos itens a seguir.
Tabela 3- Propriedades físicas dos filmes proteicos controle (PP), e os filmes
incorporados com a montmorilonita modificada (P30B)
Propriedades PP P 30b 0,5% P 30b 0,75%
Espessura (mm) 0,085 ± 0,003ª 0,085 ± 0,004ª 0,088 ± 0,004a
24
RT (Mpa) 5,16 ± 0,87c 7,57 ± 0,27b 14,08 ± 0,90a
ER (%) 3,66 ± 0,65a 3,85 ± 0,75a 3,34 ± 0,16a
Solubilidade (%) 23,68 ± 0,63a 22,02 ± 0,42a 16,27 ± 0,99b
PVA (gmm.m2dkPa-1) 14,72 ± 0,63a 12,37 ± 0,79b 11,83 ± 1,05b
PP: proteína + glicerol; P30b: proteína + glicerol + 0,5% ou 0,75% de nanoargila; RT= resistência a
tração; ER: elongação até ruptura; PVA: permeabilidade ao vapor de água; * média das triplicatas; ±:
desvio padrão; Letras iguais na mesma linha indica que não há diferença significativa (p> 0,05).
Tabela 4 – Propriedades físicas das blendas controle (BP), e das blendas incorporadas
com montmorilonita modificada (B30b).
Propriedades BP* B 30b 0,5%* B 30b 0,75%*
Espessura (mm) 0,078 ± 0,002ª 0,074 ±0,001ª 0,076 ±0,001ª
RT (Mpa) 10,51 ± 0,24c 12,32 ± 0,55b 20,17 ± 0,48a
ER (%) 7,25 ± 0,96 a 8,26 ± 0,93a 9,08 ± 0,28a
Solubilidade (%) 26,30 ± 0,97a 21,04 ± 0,46b 18,92 ± 0,86c
PVA (gmm.m2dkPa-1) 24,02 ± 1,48a 20,45± 0,17b 13,46± 0,43c
BP: proteína + ágar + glicerol; B30b: proteína + ágar + glicerol + 0,5% ou 0,75% de nanoargila; RT=
resistência a tração; ER: elongação até ruptura; PVA: permeabilidade ao vapor de água; * média das
triplicatas; ±: desvio padrão; Letras iguais na mesma linha indica que não há diferença significativa (p>
0,05).
5.2.1 Espessura
A espessura dos filmes de proteínas relatados na Tabela 3 variaram de 0,085 a
0,088 mm e não apresentaram houve diferença estatisticamente significativa. Nas
blendas também não houveram diferenças significativas onde os resultados variam de
0,074 a 0,078 mm conforme descrito na Tabela 4. Considerada um parâmetro que
influência em diversas propriedades como as mecânicas, cor, solubilidade,
permeabilidade ao vapor de água, se faz necessário um controle para que os filmes
mantenham um padrão, para que seus filmes possam ser comparado, como pode-se
observar que não houve diferença significativa entre os casos podemos afirmar que
houve um efetivo controle no processo.
5.2.2 Resistência a Tração e Elongação à Ruptura
A RT e ER dos filmes proteicos controle (PP) conforme apresentados na Tabela
3 foram de 5,16% e 3,66% respectivamente. Entretanto ao adicionar a nanoargila
modificada os filmes proteicos tiveram um aumento significativo (p<0,05) no valor de
resistência a tração, sendo que para os adicionados de 0,5% de nanoargila modificada
25
houve um aumento correspondente a 47% e os incorporados com 0,75% quase
triplicaram os valores padrões. No caso das blendas os resultados de resistência a tração
apresentados na Tabela 4, também resultaram no acréscimo nos valores de RT, sendo
que a blenda adicionada de 0,5% de nanoargila modificada demonstrou um aumento de
17,2% e os incorporados com 0,75% apresentaram um acréscimo de 91% nos valores de
resistência a tração comparados aos valores padrões da blenda.
Os resultados explanados contrariam o publicado por Rhim, Lee e Hong (2011)
que elaboraram filmes de ágar incorporados com diferentes nanoargilas para avaliar o
efeito destas na preparação e caracterização de filmes. Os resultados para os filmes de
ágar com nanoargila cloisite 30b revelam que não houve diferença significativa entre o
padrão e o filme incorporados com a mesma, os autores atribuíram esse resultado
devido interação entre, as argilas organicamente modificadas e o polímero, não
formaram uma rede compatível com os filmes, provavelmente pelo fato das nanoargilas
não terem se dispersado com sucesso na matriz polimérica.
Nakashima, Chevalier e Cortez-Vega (2016) também avaliaram o efeito da
montmorilonita em filmes de colágeno adicionados de óleo essencial de cravo da índia,
variando suas concentrações entre 0,2 a 0,8% de montmorilonita. Entretanto, os
resultados de resistência à tração de 5,1 a 14,2 Mpa variando positivamente, sendo que
os filmes que obtiveram resultados promissores para comparação utilizaram
concentrações de montmorilonita e glicerol próximas deste trabalho.
Ao realizar a comparação entre os filmes de proteína e as blendas adicionadas de
ágar, pode-se verificar conforme as Tabelas 3 e 4, que a adição do ágar também
contribuiu no aumento da resistência a tração, sendo que todos os filmes analisados
apresentaram grande diferença onde praticamente os valores dobram. Isso pode ser
atribuído ao efeito geleificante e solúvel da blenda, que pode entrar na rede de proteína
e a tornar mais compacta e rígida. Tian et al. (2011) prepararam filmes pelo método de
casting e avaliaram o efeito das diferentes proporções de ágar em filmes de proteína de
soja, os resultados mostraram que houve uma aumento da RT 4,1 Mpa até 24,6 Mpa em
filmes que foram incorporados com 65% de ágar, os autores atribuíram esse resultado à
formação de ligações de hidrogênio inter- moleculares entre a proteína de soja e o ágar,
bem como a estruturação compacta dos filmes e suas combinações.
As resultados desse trabalho também concordam com o exposto por Mohajer,
Rezali e Fakhreddin (2017) que avaliaram o efeito do ágar e sua mistura em filmes de
gelatina de pescado, onde o ágar apresentou uma melhoria significativa nos valores de
RT. Os valores de 1,77 Mpa para filmes de gelatina de pescado sem a presença de ágar
26
passou para 13,62 Mpa numa mistura 50:50 de gelatina/ágar. Logo os autores
atribuíram esses resultados a boa compatibilidades entre os biopolímeros.
No que diz respeito à elongação dos filmes (E%) observar não houveram
diferenças significativas nos valores tanto dos filmes proteicos quanto das blendas de
ágar, esse efeito pode ser considerado positivo visto que a montmorilonita não afetou a
matriz dos polímeros negativamente. Entretanto as blendas apresentam valores maiores
se comparados com os filmes proteicos, o que explica que o ágar dá mais mobilidade à
matriz polimérica. Alguns autores discutem resultados diferentes dos relatados nesse
trabalho segundo Falker et al. (2015), eles avaliaram o efeito da montmorilonita em
filmes de gelatina de pele de porco, e disseram que a mesma afetou a elongação a
ruptura dos filmes uma vez que que RT aumentou significativamente. Em contra
partida, a E diminuiu de 74,61% para 58,65%, eles relataram que geralmente filmes de
matrizes poliméricas adicionadas de material de reforço não apresentam todas as
melhorias que se esperam devido à complexibilidade dos polímeros.
5.2.3 Solubilidade e Permeabilidade ao vapor de água
A Tabela 3 apresenta os valores de solubilidades dos filmes proteicos, sendo
assim é possível observar que a montmorilonita provoca a redução da solubilidade dos
filmes, entretanto, não houve diferença significativa entre os filmes PP e P30b 0,5% o
que indicou que a adição nessa concentração pode não ter sido suficiente para a matriz
se manter estável em contato com a água. Conforme apresentado na Tabela 4, a
solubilidade das blendas apresentaram diferença significativa em ambos os filmes,
ocorrendo uma redução de 18,92%, 21,04% e 26,30% na solubilidade dos filmes de B
30b 0,75%, B 30b 0,5% e BP, respectivamente.
Ferreira (2014) obteve filmes de corvina incorporados com montmorilonita e
óleos essenciais de orégano e cravo, apresentando resultados para solubilidade entre
22,32% a 33,54%, esses que são semelhantes e superiores aos encontrados neste
trabalho. Escheverria, Eisenberg e Mauri (2014) avaliaram filmes de proteína de soja
com diferentes concentrações de montmorilonita (2,5; 5; 7,5; 10 g/100g) e seu efeito nas
propriedades físicas. No que diz respeito à solubilidade, esta apresentou uma redução
conforme o aumento da concentração de nanoargila, os valores de redução variaram de
51 a 33%, sendo que houve uma redução de 65% entre os filmes padrão e o filme com a
concentração maior que seria 10% de nanoargila.
Rostamzad et al. (2016) realizaram melhorias do filme de proteína de peixe com
nanoargila e transglutaminase para uso como embalagens de alimentos, e quando a
27
nanoargila foi adicionada ao filme aconteceu, houve uma diminuição significativa da
solubilidade em água. Isso pode ser justificado pelo fato de que a nanoargila traz
propriedades de barreira significativas devido à sua morfologia em forma de disco e há,
naturalmente, algumas interações específicas entre proteína miofibrilar de pescado
(FMP) e nanoargila que estabilizam a estrutura do filme, em outras palavras, a água não
poderia quebrar ligações de hidrogênio entre as camadas MMT e FMP suficientemente
que causaram a menor solubilidade nos nanocompósitos.
A permeabilidade dos filmes proteicos foram apresentadas na Tabela 3, onde a
incorporação da nanoargila modificada influenciou significativamente (p<0,05)
reduzindo a permeabilidade dos filmes; entretanto nas duas concentrações de
montmorilonita não houve diferença significativa nos valores de redução. As blendas
apresentaram permeabilidade ao vapor de água, conforme descrito na Tabela 4, todos
resultados evidenciados tiveram diferença estatística entre si, onde a maior redução foi
decorrente da adição de 0,75% de montmorilonita na blenda ocasionando uma redução
de 43% correlacionando com o padrão. Correlacionando os resultados é possível a
percepção de que o ágar influenciou negativamente a permeabilidade dos filmes, que
apresentaram um aumento do valor de permeabilidade comparando os padrões de
ambos os filmes. Isso pode ser atribuído à característica hidrófila do ágar, sendo
explicito o seu envolvimento nos filmes através dessa análise.
Resultados próximos aos deste trabalho foram encontrados por Rocha et al.,
2014 que caracterizaram filmes de isolado proteico de Anchoita (Engraulis anchoita)
acrescidos de ácidos orgânicos sórbico e benzoico, onde o valores de permeabilidade
variaram de 14,9 a 21,0 g.mm (m2 d kPa)-1. Estes autores atribuíram a taxa de
permeação alta justificando que geralmente filmes à base de proteínas de pescado,
tendem a apresentar maior afinidade ao vapor de água, visto o número de aminoácidos
polares presentes na composição das proteínas.
Azevedo (2013) adicionou montmorilonita em filmes proteicos de soro de leite,
e também identificou redução de permeabilidade ao vapor de água, atribuindo esse dado
ao caminho dificultoso que as lamelas de nanoargila formam na matriz polimérica.
5.2.4 Cor e opacidade
Os resultados para cor e opacidade são apresentados na Tabela 5, os filmes proteicos
no parâmetro luminosidade que representa o quanto uma amostra é clara ou escura,
variando numa escala de 0 (preto) a 100 (branco), sendo assim os mesmos tenderam ao
branco apresentando valores que não variaram significativamente entre si. Para os
28
parâmetros a* os valores tenderam ao verde apresentando resultados negativos de – 1,69
a -2,26, onde os filmes proteicos padrão (PP) apresentaram o maior valor de tendência
ao verde, entretanto não apresentou diferença significativa entre os adicionados de 0,5%
de nanoargila. Os filmes incorporados com 0,75% de nanoargila diferiram
significativamente do padrão, onde ocorreu uma leve redução da tendência ao verde.
Para os dados de b* que refere a intensidade ao amarelo, os resultados não apresentaram
diferença significativa entre si, sendo que todos apresentaram tendência ao amarelo.
Tabela 5- Cor e opacidade dos filmes proteicos ativos nanocompósitos.
Amostras Parâmetros
L* a* b* Opacidade (%)
PP 88,53 ± 0,69a -2,26± 0,07b 24,82± 1,69a 12,29 ± 0,01c
P 30b 0,5% 88,11 ± 0,91a -1,96±0,15ab 25,10± 0,82a 13,29 ± 0,26a
P 30b 0,75% 89,00 ± 0,80a -1,69 ± 0,19a 24,01± 1,40a 12,76 ±0,13b
Letras iguais na mesma coluna significam que não houve diferença significativa. PP= proteína padrão; P
30b 0,75%= filmes proteicos incorporados com 0,75% de nanoargila modificada; BP= blenda padrão;
B30b 0,75%= blenda padrão incorporado com 0,75% de nanoargila modificada. *Média das triplicatas ±
desvio padrão.
Tabela 6 - Cor e opacidade das blendas ativas nanocompósitas.
Amostras Parâmetros
L* a* b* Opacidade (%)
BP 91,09 ±0,26b -1,97± 0,04c 22,26± 0,65b 11,85± 0,04b
B 30b 0,5% 92,24± 0,24a -1,77± 0,06b 16,75± 0,62c 11,98± 0,18b
B 30b 0,75% 88,85± 0,62c -0,77± 0,18a 25,52± 1,02a 13,65 ±0,10a
Letras iguais na mesma coluna significam que não houve diferença significativa. BP= blenda padrão;
B30b 0,75%= blenda padrão incorporado com 0,75% de nanoargila modificada. *Média das triplicatas ±
desvio padrão
No que se refere as blendas apresentadas na tabela 6, luminosidade também foi
maior tendendo ao branco, todas as blendas apresentaram diferença estatística sendo que
a blenda padrão teve como resultados 91,09, a com 0,5% de nanoargila apresentou
92,24 e a 0,75% de incorporação foi de 88,85. Logo pode-se observar que a blenda
adicionada 0,75% da concentração de nanoargila apresentou uma redução da
luminosidade. Isso foi possível de acontecer pois quanto maior a quantidade de sólidos
de um material menor será sua luminosidade. Para as características de chroma a* todos
os resultados tiveram diferença significativa entre si, variando de -1,97, -1,77 e -0,77
respectivamente para BP, B 30b 0,5% e 0,75%, sendo assim todos tenderam ao verde.
Conforme a adição da nanoargila esses valores foram reduzidos, para os parâmetros de
29
chroma b* que verifica o quantos filmes tende ao amarelo, todos apresentaram diferença
significativa e tenderam ao amarelo.
A opacidade dos filmes proteicos tiveram diferença significativa entre si, onde
os filmes padrões tiveram 12,29%, os filmes continham 0,5% de nanoargila
corresponderam a 13,29% e por fim os filmes com concentração de 0,75% apresentaram
12,76% de opacidade. A opacidade dos filmes é um fator importante para sua aplicação,
sendo que quanto menor sua opacidade, maior o seu nível de transparência. A blendas
também apresentaram valores próximos de opacidade variando de 11,85, 11,98 e
13,65%, respectivamente para as blendas BP, BP 30b 0,5% e BP 30b 0,75%, sendo que
todas apresentaram diferença estatística significativa, a nanoargila influenciou na
opacidade, sendo que quanto maior sua adição maior são os valores de opacidade, isso
se deve ao posicionamento da nanoargila na matriz, caso ocorra intercalações da
nanoargila isso pode dificultar a passagem da luz através da película.
Os resultados concordam dos expostos por Song et al., (2013), que elaboraram
filmes com proteína de penas de frango e verificaram o efeito de diferentes
concentrações de nanoargilas, os valores de luminosidade também diminuíram
conforme a incorporação de nanoargila, todos os filmes tenderam ao amarelo e a
transparência também foi reduzida na medida de incorporação cloisite Na+.
Zavareze et. al., (2013) elaboraram filmes de proteínas de pescado, e também
verificou luminosidade tendendo ao branco, visto que a matéria prima também
apresenta uma coloração próxima ao branco. A opacidade dos filmes variou de 12,0 a
13,5, e também concorda com os resultados deste trabalho.
Rocha (2015) produziu filmes de ágar adicionados de peptídeos bioativos
derivados da Castanha (Umbrinha canosai) e também verificou uma tendência a cor
amarelada (b*=4,21) e ao verde (a*=-0,61), a autora atribuiu esses resultados a reação
da galactose presente no ágar com os peptídeos, pois estas podem reagir com os grupos
amina de proteínas, peptídeos e aminoácidos durante o aumento da temperatura,
resultando na reação de Maillard.
5.3 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA E TÉRMICA DOS FILMES E
BLENDAS
5.3.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A Figura 4 apresenta as micrografias dos filmes proteicos e das blendas poliméricas
adicionados de montmorilonita, onde na microscopia eletrônica de varredura com
30
Figura 4- Microscopia eletrônica de varredura dos filmes proteicos e blendas
polimérica incorporadas com montmorilonita modificada.
aumento de 2000 vezes, apresentadas na Figura 4 podemos visualizar as diferenças
morfológicas dos filmes obtidos a partir de isolado proteico de frango (IPF) e das
blendas IPF e ágar, ambos com adição de nanoargilas. Como exposto na Figura (4a) a
estrutura do filmes de proteína padrão dispõem –se homogênea, compacta, sem
aglomerados demonstrando a interação do IPF com o agente plastificante glicerol.
Figura 4(a) apresenta as micrografias dos filmes padrões de proteína, e a Figura 4 (b) filmes proteicos
adicionados de montmorilonita modificada em uma concentração de 0,5%, e a Figura 4(c) representa a
micrografia dos filmes proteicos adicionados de 0,75% montmorilonita modificada. A partir da Figura
31
4(d) são apresentados as micrografias das blendas onde 4(d) se refere a blenda padrão, a Figura 4(e)
apresenta as da blenda incorporados com montmorilonita modificada a 0,5% de concentração e a figura 4
(f) apresenta a adicionada de 0,75% de nanoargila.
Nas Figuras (4b) e (4c) pode-se verificar na estrutura a presença de grânulos, esses
representam aglomerados de nanoargila porém a matriz apresenta livre de bolhas de ar,
uniforme e sem a presença de rachaduras indicando a boa interação da MMT e o
polímero. Nas blendas podemos verificar pela Figura 4 (d) que representa a blenda
padrão, ou seja, sem a adição da MMT, que existem rachaduras na superfície da matriz
polimérica. Essas rachaduras são uma imperfeição nos filmes sendo a responsável pelo
valor alto de permeabilidade encontrados na Tabela 3 que descreve a de caracterização
das blendas. Porém nas Figuras 4(e) e (f) essas rachaduras são identificadas, e é
perceptível a presença de grânulo representando os aglomerados de nanoargila, que se
apresentam dispersos em toda a matriz dos polímeros tendendo a uma distribuição
homogênea.
Cortez-Vega (2011) caracterizaram filmes nanocompósitos elaborados a partir
de isolado proteico de corvina (Micropogonias furnieri). Os filmes proteicos padrão
também apresentaram irregularidades e rachaduras, coincidindo com o aumento da
permeabilidade ao vapor de água, quantos aos filmes incorporados com as nanoargilas
que apresentaram uma superfície lisa e contínua, sem estrutura granulada e porosa, com
mínimas irregularidades na superfície, no entanto, não o suficiente para facilitar a
difusão do vapor de água nas cadeias poliméricas.
Santos (2014) desenvolveu e caracterizou filmes nanocompósitos de araruta
(Maranta arundinacea) e montmorilonita. Na avaliação da microscopia eletrônica de
varredura, o autor também percebeu uma superfície lisa e homogênea com ausência de
rachaduras ou bolhas nos filmes produzidos com fécula de araruta, glicerol e MMT, o
que é um indicativo da compatibilidade entre os três componentes da formulação.
5.3.2 Calorimetria Diferencial de Varredura
Esta análise mede as temperaturas e o fluxo de calor relacionadas com as
mudanças dos materiais razão da temperatura e do tempo, e fornecendo informações
sobre mudanças físicas e químicas que envolvem processos endotérmicos, como
transições de fase, desidratações, reduções e algumas reações de decomposição, e
exotérmicos, como cristalização, oxidação, reações de decomposição, ou mudanças na
capacidade calorífica. A figura 5 apresenta os termogramas de DSC dos filmes proteicos
adicionados de duas concentrações (0,5 e 0,75%) de montmorilonita modificada
Cloisite 30b.
32
Figura 5- Termogramas dos filmes proteicos padrão (PP), e com montmorilonita
modificada (P30b 0,5 e 0,75%).
De acordo com a figura 5, podemos observar os termogramas de DSC dos filmes
proteicos indicando picos endotérmicos com as seguintes características: para os filmes
padrões (PP) temperatura inicial da reação próxima a 132°C, temperatura do pico de
138,7°C e ∆H de -119,92 J/g; para os filmes proteicos com nanoargila (P 30b 0,5%):
temperatura inicial da reação a 140 °C, temperatura do pico 144,97°C e ∆H de – 120, 50
J/g; e para os filmes proteicos com nanoargila (P 30B 0,75%): a temperatura inicial da
reação encontrada foi 180,82°C, temperatura do pico 181,85°C e ∆H de -141,96 J/g.
Com esses resultados podemos ver que a incorporação da nanoargila influenciou
nas reações dos material, sendo que ocorreu um aumento das temperaturas de início das
reações, das temperaturas de fusão e da entalpia, sendo necessário um gasto mais de
calor e energia para romper essa matriz polimérica, indicando um aumento da
estabilidade da rede polimérica, pois quanto maior o emprego de nanoargilas maior é o
gasto de calor e energia para mudanças de fases da matriz polimérica.
A figura 6 expõe os termogramas de DSC para a blendas de ágar
nanocompósitas, acrescidas de duas concentrações de nanoargila modificada (0,5 e
0,75%).
33
Figura 6 - Termogramas para as blendas de ágar padrão (BP), e com montmorilonita
modificada (B 30b 0,5 e 0,75%).
Os termogramas de DSC apresentados na figura 6 também apresentam picos
endotérmicos, com as seguintes atributos: para as blendas de ágar padrão (BP)
temperatura inicial da reação próxima a 122,2°C, temperatura do pico de 128,0°C e ∆H
-177,59 J/g; para as blendas de ágar com nanoargila (B 30b 0,5%): temperatura inicial
da reação a 141,24 °C, temperatura do pico 146,91°C e ∆H de – 88,93 J/g; e para as
blendas de ágar com nanoargila (B 30b 0,75%): a temperatura inicial da reação
encontrada foi 130,32°C, temperatura do pico 136,11 °C e ∆H de -158,96 J/g.
No que diz respeito às blendas, o comportamento foi diferente do que dos filmes
proteicos. Em comparação com a blenda padrão, as blendas incorporados com 0,5% de
nanoargila apresentaram aumento na temperatura inicial e nos picos, entretanto ocorreu
um redução da entalpia onde de -177,59 reduziu para -88,95 J/g. Uma das justificativas
para esse resultado seria que talvez a matriz não esteja numa completa integração, visto
que quanto mais baixo o valor de ∆H, maior será a desnaturação das proteínas e
interligação com os outros composto da matriz, o mesmo aconteceu na blenda de ágar
adicionada da maior concentração de nanoargila modificada, onde as temperaturas
iniciais da reação e do pico aumentaram com a adição da MMT, entretanto no ∆H
reduziu, de -177,59 da blenda padrão para -158,96J/g não tanto quando a blenda de ágar
0,5%.
34
Conforme relatado por Paul e Robeson (2008) os valores de aumento e redução
de entalpia podem ocorrer dependendo da maneira que a matriz interage com as
partículas incorporadas. Alterações na entalpia pode acontecer mesmo em níveis
relativamente baixos de incorporação nanopartículas (<0,10 em peso).
Oleyaeia et al. (2016) também avaliaram o efeito sinérgico reforço do TiO2 e
montmorilonita em filmes nanocompósitos de fécula de batata avaliando as
propriedades térmicas, mecânicas e de barreira, eles também verificaram o aumento das
temperaturas de fusão com a adição da montmorilonita onde a temperatura dos picos de
fusão aumentaram de 153,5 - 158,8 ° C quando houve uma aumento de 3 – 5% de MMT
em peso. Os autores atribuíram esse efeito dizendo que os conteúdos MMT favorecem a
formação de domínios de cristais maiores e diminuindo a mobilidade das cadeias de
biopolímeros.
5.4 AVALIAÇÃO DA BIOATIVIDADE
5.4.1 Atividade antimicrobiana
Os resultados da avaliação da atividade antimicrobiana dos filmes e blendas
realizada pelo método de difusão em ágar, estão apresentados na tabela 5, sendo como
gram- positivo Staphyloccus aureus e gram – negativo Eschericia coli. Esses micro-
organismos testados possuem uma forte incidência de casos de doenças transmitidas por
alimentos (DTAS).
Tabela 7- Atividade antimicrobiana dos filmes e blendas incorporados com nanoargila
modificada (cloisite 30b).
Amostras Staphyloccus aureus* Escherichia coli*
PP S/ halo de inibição S/ halo de inibição
P 30b 0,5% S/ halo de inibição S/ halo de inibição
P 30b 0,75% 31,3 ± 2,1a** S/ halo de inibição
BP S/ halo de inibição S/ halo de inibição
BP 30b 0,5% S/ halo de inibição S/ halo de inibição
BP 30b 0,75% 31,1 ± 2,6a ** S/ halo de inibição
PP: filme de proteína padrão; P 30b filme de proteína incorporados com montmorilonita modificada: BP:
blenda padrão; B30b: proteína incorporada com montmorilonita modificada cloisite 30b.; * média das
triplicatas; ±: desvio padrão; Letras iguais na mesma linha indica que não há diferença significativa (p>
0,05); ** Halo total de efeito bacteriostático (mm).
A tabela 7 apresenta as medidas dos halos de inibição total, sendo que o disco de
filmes que foi utilizado na análise era de 25 mm, os resultados mostram que não
35
Figura 7- Halos totais de inibição formados nos filmes proteicos (a) e blendas (b) com
adição de 0,75% de montmorilonita modificada (Cloisite 30b).
houveram halos de inibição para Escherichia coli, e somente as filmes e blendas
incorporados com 0,75% de nanoargila apresentaram halo de inibição bacteriostáticos
para Staphyloccus aureus. A Escherichia coli é um micro-organismo Gram – negativo,
e este poderia ser uma das justificativas por não terem sido detectados esses halos, que
conforme relatado por Bomono e Szabo (2006) alguns antibacterianos são insensíveis na
presença de cepas Gram-negativas, pois não conseguem transpassar a membrana
externa destas bactérias, dificultando assim a difusão destes para o seu interior celular,
no qual compõe parte fundamental para ação de antibióticos, sanitizantes, entre outros.
A figura 7, mostra as imagens das amostras que apresentaram halo de inibição,
sendo eles os filmes proteicos incorporados com 0,75% de nanoargila modificada, e a
blenda de proteína é ágar incorporadas com 0,75% de nanoargila modificada.
(a) = filmes proteicos com incorporação de 0,75% de cloisite 30b.
(b) = blendas de IPF e ágar com incorporação de 0,75% de cloisite 30b.
Na Figura 7 estão representados os halos de inibição encontrados para
incorporação de 0,75% de montmorilonita em ambos os filmes objeto de estudo deste
trabalho, entretanto, não foi possível observar halos de inibição de efeito bactericida, ou
seja, com indução da morte bacteriana. O que pode-se perceber que se forma um halo de
efeito bacteriostático que interrompe o crescimento microbiológico (HARRIS e
THORARENSEN, 2004).
Os resultados deste trabalho são semelhantes aos encontrados pelos
pesquisadores Hong e Rhim (2008) que testaram a atividade antimicrobiana de
nanoargilas individualmente, sendo elas Cloisite Na +, Cloisite 20A e Cloisite 30B. Eles
36
descobriram que Cloisite 30B tem uma forte atividade antimicrobiana, tanto para as
bactérias gram-positivas e negativas, e que no entanto a Cloisite 20A apresenta uma
única atividade bacteriostática contra as bactérias gram-positivas, e que cloisite Na +
não mostrou qualquer atividade. Eles afirmam que os sais de quaternário de amônio na
camada de silicato de Cloisite 30B, acabam por perturbar as membranas celulares
bacterianas e faz com que a célula paralise.
Estes resultados concordam com os encontrados por Sothornvit, Rhim e Hong
(2009) que avaliaram o efeito do tipo de nanoargila nas propriedades físicas e
antimicrobianas de filmes nanocompósitos de proteína do soro do leite utilizando a
Cloisite Na+, Cloisite 20 A e 30B, avaliando o comportamento frente às bactérias gram-
positiva L. monocytogenes e às gram-negativa como E. coli O157: H7, os resultados
apresentaram que a incorporação de Cloisite 30B mostrou um efeito bacteriostático
contra as bactérias gram-positivas, e que Cloisite Na+ e Cloisite 20A não mostraram
qualquer atividade antimicrobiana. Entretanto os autores indicam a Cloisite 30b como
um promissor agente antimicrobiano para utilização na preservação da qualidade dos
alimentos.
Kanmani e Rhim (2014) elaboraram filmes nanocompósitos ativos a base de
gelatina incorporados com nanopartículas de prata e nanoargila (Cloisite 30b), os micro-
organismos de origem patogênica testados foram E. coli e L. monocytogenes, neste
trabalho os autores verificaram que os filmes gelatina e nanoargila apresentaram
atividade antimicrobiana contra bactérias gram-positivas, e que sua combinação com
nanopartículas de prata acentuam o efeito bactericida contra L. monocytogenes, visto
que uso individualmente das nanopartículas não apresentou resultados tão satisfatórios
quanto os combinados com Cloisite 30b. Sendo assim os resultados desses autores
evidenciam o poder antimicrobiano da cloisite 30b, que é a nanoargila utilizada neste
trabalho, onde os autores evidenciam o seu efeito bactericida contra bactérias gram
positivas.
5.4.2 Atividade Antioxidante
Através do resultados obtidos na caracterização e na avaliação da atividade
antimicrobiana dos filmes e blendas, foram selecionados os melhores resultados para
avaliação da atividade antioxidante e aplicação, sendo eles P 30b 0,75% e BP 30b
0,75%.
Ao avaliar o potencial antioxidante dos filmes e das blendas com ágar ambos
incorporados de nanoargila Cloisite 30b na concentração de 0,75%, se obteve os
37
seguintes valores quando determinado pelo método DPPH sendo que os filmes de
proteína padrão (PP) e os com nanoargila (P30B 0,75%) apresentaram 72,15% e
66,45% de inibição respectivamente, em contrapartida, as blendas apresentaram 63,60%
e 59,98% de inibição respectivamente para blenda padrão (BP) e com nanoargilas (BP
30b 0,75%).
Para os resultados de poder redutor os filmes proteicos padrões (PP)
apresentaram valores de absorbância de 0,190 e para P 30b 0,75% onde absorbância foi
de 0,175, não houveram diferença significativa, já para as blendas os valores de
absorbância foram de 0,205 a 0,164 para BP e B30b 0,75%, visto para todos os casos
que a presença da nanoargila influência na redução da atividade antioxidante. Não há
literaturas que relatem a obtenção de filmes antioxidantes somente com nanoargila,
todas apresentam a utilização de composto fenólicos, extrato com algum carreador na
atividade antioxidante, entretanto no caso desse trabalho pode-se se ter relação com a
quantidade de proteína disponível na matriz polimérica.
Sabe-se que as nanoargilas não apresentam a capacidade de sequestrar radicais
livres e nem de reduzir ferricianeto a ferrocianeto, sendo assim que a capacidade
antioxidante esta relacionadas a presença do isolado proteico de frango.
Outros trabalhos foram desenvolvidos em hidrolisados proteicos de pescado,
frango, devido as poucas referências que tratam desse assunto, Centenaro (2011)
realizou um vasto estudo e avaliou a atividade antioxidante de diferentes materiais
primas de origem animal, sendo que uma dessas matérias primas foram ossos de
castanha e de pescado, que apresentaram em torno de 23% de atividade de sequestro de
radicais pelo método DPPH.
5.5 APLICAÇÃO DOS FILMES E BLENDAS NANOCOMPÓSITAS
ANTIMICROBIANAS NA CONSERVAÇÃO DE LOMBO DE SUÍNO.
A figura 8 mostras as amostras de lombo suíno envolvidos nos filmes e nas blendas
desenvolvidas neste trabalho para o teste de vida útil.
38
Figura 8 - Lombo suíno envolvido nos filmes e blendas para teste de vida útil
5.5.1 Contagem de Micro-organismos Mesófilos e Psicrotróficos.
A tabela 8 demonstra a contagem de crescimentos dos micro-organismos
mesófilos, da carne de lombo suíno envolvida por 5 tipos de tratamentos, sendo eles:
embalagem comercial de poli (cloreto de vinila), filmes proteicos padrão e blenda de
ágar padrão, ou seja, sem a incorporação de montmorilonita modificada, os filmes de
blendas de ágar nanocompósito incorporados com 0,75% de montmorilonita modificada
por sais de amônia quaternária.
Tabela 8- Contagem de crescimento de micro-organismos mesófilos (log UFC/g) das
amostras de lombo suíno.
Tratamentos Tempo (dias)*
3 5 7 9
Comercial PVC 2,95± 0,16abC 4,37 ±0,05ªB 5,07 ±0,18bA Incontável
PP 2,72 ± 0,05 bB 4,21± 0,27ªA 5,27± 0,06bC 6,39± 0,01cC
P30B 0,75% 3,24 ± 0,16 aC 3,14 ±0,21bC 5,12 ± 0,05bB 6,09 ±0,11bA
BP 3,07 ± 0,03abC 3,17 ±0,20bC 5,10 ± 0,23bB 7,32 ±0,02ªA
B 30b 0,75% 2,66 ± 0,33bD 3,29 ±0,1bC 7,12 ±0,15 aA 6,35 ±0,06cB
Letras iguais na mesma coluna significam que não houve diferença significativa. Letras minúsculas
estática referente ao dia; Letras maiúscula estática referente aos dias consecutivos; Comercial PVC=
embalagem de poli cloreto de vinila; PP= proteína padrão; P 30b 0,75%= filmes proteicos incorporados
com 0,75% de nanoargila modificada; BP= blenda padrão; B30b 0,75%= blenda padrão incorporado com
0,75% de nanoargila modificada. *Média das triplicatas ± desvio padrão.
Como pode ser visto a partir dos dados mostrados na tabela 8, a carga total de
células bactérias mesófilas aumentou gradualmente com o tempo de armazenamento
para todas as amostras, sendo que no terceiro dia de armazenamento o filme comercial
39
de PVC, se mostrava estatisticamente igual a blenda padrão apresentando entre 2,95 –
3,07 log UFC/g, entretanto no último dia de avaliação a carne suína já se apresentava
em estado de putrefação, com o odor característico e exsudação da carne, sendo que no
que diz respeito a contagem microbiológica, não foi possível realiza-la sendo
incontável. Em contrapartida, os filmes desenvolvidos nesse trabalho ainda
apresentavam contagens aceitáveis, sendo que a blenda padrão (BP) foi a que
apresentou maior contagem significativa 7,32 log UFC/g este comportamento foi
identificado desde o terceiro dia de armazenamento. Ao comparar os filmes de proteína
e blenda padrão com os adicionados de 0,75% de nanoargila modificada, podemos
verificar que há uma pequena redução significativa nos resultados sugerindo o efeito
bacteriostático identificado no item 5.4.1. Avaliação antimicrobiana por teste difusão.
Os resultados para psicrotróficos apresentados na tabela 9, também evidenciaram
o mesmo efeito de crescimento microbiano apresentados para mesófilos, com aumento
gradativo ao longo dos dias de avaliação e pequenas reduções significativas na
contagem dos filmes e blendas incorporados com nanoargila modificada. A legislação
brasileira não determinar limites de contagem para microrganismos mesófilos e
psicrotroficos, somente para Salmonella e Coliformes a 45°C.
Tabela 9- Contagem de crescimento de micro-organismos psicrotróficos (log UFC/g)
das amostras de lombo suíno.
Tratamentos Tempo (dias)*
3 5 7 9
Comercial PVC 3,27 ± 0,07bC 6,28 ± 0,05ªA 5,30 ± 0,03cB Incontável
PP 3,25 ± 0,05 bD 4,33 ± 0,02bC 4,89 ± 0,10aB 6,41± 0,05cA
P30B 0,75% 3,50 ± 0,05 aB 4,27 ±0,02bC 4,29 ± 0,02bC 6,32 ±0,16b A
BP 3,32 ± 0,12abC 4,15 ±0,21bC 5,31± 0,04cB 7,23 ±0,01ªA
B 30b 0,75% 3,16 ± 0,06bD 4,16 ±0,08bC 5,22 ±0,04cB 6,39 ±0,01cA
Letras iguais na mesma linha ou coluna significam que não houve diferença significativa. Letras
minúsculas estática referente ao dia; Letras maiúscula estática referente aos dias consecutivos; Comercial
PVC= embalagem de poli cloreto de vinila; PP= proteína padrão; P 30b 0,75%= filmes proteicos
incorporados com 0,75% de nanoargila modificada; BP= blenda padrão; B30b 0,75%= blenda padrão
incorporado com 0,75% de nanoargila modificada. *Média das triplicatas ± desvio padrão.
Tornuck et. al. (2015) obtiveram filmes de polietileno de baixa densidade linear,
incorporados com nanoargilas e compostos bioativos como timol, eugenol e carvacrol
para prolongar a vida de prateleira de carne, onde amostras de carnes bovina foram
40
contaminadas artificialmente e envolvidas pelos filmes nanocompósitos ativos, os
resultados expostos foram que todos os filmes nanocompósitos ativos apresentaram
efeito bacteriostático em E. coli 0157:H7 com níveis variáveis. Independente se havia
ou não a presença de mmt na matriz os resultados não influenciaram significativamente.
No entanto apesar do seu efeito bacteriostático relativo, todas as amostras tinham
contagens bacterianas superiores as iniciais.
Sirocchi et. al. (2017) realizaram uma investigação sobre o aumento de vida útil em
carne bovina, utilizando óleo essencial de Rosemary (Rosmarinus officinalis L.), onde
foram avaliados durante 20 dias em condições aeróbicas o armazenamento a 4ºC. O
resultados expressam que no 5º e 6º dias de armazenamento, a carne bovina já
apresentava o limite máximo de contagem de microrganismos psicrotróficos aceitável
para qualidade microbiológica de alimentos, este que seria 7 log UFC/g de acordo com
o autor. Sendo assim com base nos nossos resultados, no 9º dia útil, a carne suína
embalada com filmes e blendas ativas nanocomposítas, ainda estariam próprias para o
consumo no 9º dia útil conforme a tabela 9.
5.5.2 Perda de massa
A carne de lombo suíno foi embalada com 5 tratamentos, Comercial (PVC),
proteína padrão (PP), proteína 30b 0,75% (P 30b 0,75%), blenda de ágar padrão (BP),
blenda 30b 0,75% (B 30b 0,75%). Após os 9 dias de armazenamento ambos os
tratamentos apresentaram perda de massa a partir do 3°dia, sendo que PVC, PP, P30b,
BP e B30b 0,75% obtiveram 10; 44,5; 42,8; 45,5 e 42,6% respectivamente de perda de
massa.
Como pode-se observar os filmes incorporados com nanoargila modificada
apresentaram redução na perda de massa comparadas ao seu padrão, visto que, a adição
da nanoargila influenciaram nos valores de solubilidade e permeabilidade ao vapor de
água, dos quais se refletiram na perda de massa do qual a nanoargila ao interagir com a
matriz dos polímeros, cria um caminho tortuoso para a passagem de água e oxigênio,
fazendo com que o mesmo tenham mais dificuldade de transporte para o meio exterior.
Todavia, mesmo com essa influência da nanoargila os filmes e as blendas não
superaram a embalagem sintética de PVC, no qual apresentou 10% de perda de massa.
Cortez – Vega et.al. (2014) avaliaram a perda de massa de mamão minimamente
processado envolto por cobertura nanocompósita proveniente de isolado proteico de
corvina e montmorilonita organofilica, onde também encontrou uma redução da perda
de massa ao incorporar montmorilonita na solução de cobertura dos mamões.
41
Menezes (2013) avaliou filmes de isolado proteico de frango e montmorilonita natural
envoltos em carne de fígado, onde obtiverem valores de 42,2 e 46,6% de perda de
massa, onde a menor perda de massa foram em filmes com montmorilonita natural.
42
6. CONCLUSÃO
Este estudo consolidou o processo de obtenção de isolado proteico de carne
mecanicamente separada de frango, apresentando valores consideravelmente altos de
proteína (92,2%), possibilitando o desenvolvimento de filmes proteicos, e sua mistura
com ágar, apresentando boa compatibilidade entre esses polímeros.
Foi testado o efeito da adição de nanoargila do tipo montmorilonita modificada com
sais de amônio quaternário (Cloisite 30b®), como agente de reforço e antimicrobiano
das matrizes poliméricas. Pôde-se concluir que, independente da concentração de
nanoargila, os resultados para resistência a tração, elongação e solubilidade
apresentaram-se satisfatório, pois ocorreu um aumento significativo e positivo dessas
propriedades, e dentre essas propriedades as blendas obtiveram um melhor resultado.
Na permeabilidade ao vapor de água a nanoargila contribuiu na redução da
permeabilidade, entretanto na blenda o ágar influenciou negativamente pelo aumento
dessa permeabilidade, tornando-o mais suscetível a alteração na presença de água.
Na caracterização das propriedades morfológicas e térmicas, os filmes proteicos
apresentaram-se mais estáveis, tanto na sua estrutura polimérica e sua resistência
térmica que as blendas, o que deve ser atribuída à complexidade da matriz polimérica da
blenda constituída de proteína e ágar.
A respeito da atividade antimicrobiana pode-se concluir que a concentração de
nanoargila influenciou na obtenção dos halos, que apresentaram-se na concentração de
0,75% de nanoargila, originando halos de efeito bacteriostático frente ao
Staphylococcus aureus.
A atividade antioxidante, independentemente da análise (DPPH e Poder Redutor) foi
influenciada pela introdução da nanoargila, que acabou por reduzir o poder antioxidante
dos filmes, mas ainda assim, os percentuais foram consideráveis.
No que diz respeito à aplicação dos filmes em carne suína, a ação antimicrobiana de
efeito bacteriostático, refletiu na redução da carga microbiana apresentada no estudo de
vida útil em lombo suíno, que apresentou valores ainda considerados aceitos de acordo
com a literatura, enquanto que a carne embalada em comercial de PVC já se
apresentavam fora dos padrões. Na perda de massa houve uma redução nos filmes e
blendas com nanoargila, mas o resultado não foi satisfatório ao ser confrontado com a
embalagem comercial de PVC.
Por fim pode-se indicar que os filmes e blendas nanocompósitas com nanoargila,
obtiveram êxito no seu desenvolvimento e podem ser aplicadas em diversos alimentos
de acordo com as características que o mais favorecerem.
43
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
- Realizar análises de Difração de Raio – X, para identificação dos picos e da zona e
cristalinidade das amostras, para verificar a conformação da nanoargila nas matriz
polimérica;
- Realizar análise de Termogravimétrica afim de complementar os dados da
Calorimetria diferencial de varredura;
- É interessante realizar mais pesquisas frente à outros a micro-organismos para
atividade antimicrobiana e também outros alimentos principalmente que possam ter um
teor de umidade menor, para avaliação da vida útil.
44
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