Desenvolvimento de nanocompósito biodegradável ativo incorporado com nanocristais de celulose modificado e com lisozima

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Sousa, Miriane Maria de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Nanocristais de celulose; Modificação superficial; Nanocompósitos(Materiais0; Embalagens de Produtos Alimentares
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27921

O uso de biopolímeros para produção de filmes tem atraído cada vez mais atenção na área de embalagens e tem sido tema de pesquisas e interesse de várias indústrias. Apesar da biodegradabilidade, origem renovável, alta disponibilidade e baixo custo, a aplicação em larga escala desses materiais é reduzida devido às limitadas propriedades que esses materiais apresentam. O trabalho foi dividido em três partes. A primeira parte consistiu no isolamento de nanocristais de celulose (NCC) de coroa de abacaxi e sua caracterização quanto ao seu tamanho, carga superficial, índice de cristalinidade (IC) e degradação térmica. O tempo de hidrólise influenciou nas características dos NCCs, obtendo-se comprimentos variando entre 274 a 295 nm, diâmetro entre 3,7 a 11 nm, relação de aspectos entre 24,9 a 69,8, potencial zeta entre -17,3 a -24,6 mV e cristalinidade entre 56 a 85%. O maior rendimento de NCC foi de 29,9% (m/m) em 120 min de hidrólise com IC de 60%. Contudo, para se obter o maior IC, que foi de 85%, o tempo de hidrólise foi de 60 min e o rendimento de 19% (m/m). O estudo indicou que as principais características dos NCCs para seu uso como reforço podem ser potencializadas com tempos de hidrólise entre 60 a 120 min. Concluiu-se também que foi possível obter NCCs isolados de coroa de abacaxi capazes de redispersar em água, quando os mesmos foram secos na forma de sais de sódio. A segunda parte do trabalho consistiu em isolar NCCs de fibra de pinus e modificar sua superfície com o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB) para diminuir a hidrofilicidade dos NCCs. Foi possível extrair os NCCs da fibra de pinus, em tamanho nano com 295 ± 135 nm de comprimento e 7,0 ± 5 nm de diâmetro, e estáveis em água. Os resultados de FTIR, EDS e potencial zeta indicaram que houve a adsorção das moléculas do CTAB na superfície dos NCCs, mantendo a estrutura cristalina e a estabilidade térmica dos mesmos. A maior hidrofobicidade dos NCCs modificados foi obtida quando 0,2% (m/m) de CTAB foi usado, obtendo-se o maior ângulo de contato com a água (71°), e valores de potencial zeta de -21,1 mV. A modificação promoveu a dispersão dos NCCs em solvente de baixa polaridade como a acetona, e essa capacidade de dispersão foi independente da concentração de CTAB utilizado no processo de modificação. Já os NCCs que não passaram pela etapa de modificação superficial não foram capazes de se dispersar nesse mesmo solvente. A terceira parte do trabalho consistiu no desenvolvimento de filme nanocompósito ativo biodegradável à base de acetato de celulose, incorporado com agente ativo, lisozima, e NCCs modificados (NCCMs) com CTAB. Os filmes foram caracterizados quanto as propriedades de barreira ao vapor de água, as propriedades mecânicas, ao ângulo de contato, a transmitância e a atividade antimicrobiana. A incorporação de NCCM e lisozima promoveu alterações nas propriedades mecânicas e de barreira. A transparência do filme de acetato de celulose foi mantida com a adição de NCCMs, uma vez que os NCCs ao serem modificados com CTAB, foram capazes de distribuir uniformemente na matriz polimérica, indicando uma dispersão mais homogênea desses compostos. Essa dispersão homogênea dos NCCs na matriz foi importante, pois proporcionou melhoria na propriedade de resistência máxima a tração e de barreira ao vapor de água dos filmes de acetato de celulose. A lisozima contribuiu para redução dessas propriedades, e não houve efeito sinérgico entre o NCCM e a lisozima para melhoria das propriedades do filme de acetato de celulose. Não foi possível estimar neste estudo condições ótimas de adição simultânea de lisozima e NCCMs para produção de um nanocompósito ativo. As melhores respostas foram obtidas para o filme adicionados com 4,9% (m/m) e 6% (m/m) de NCCM para ângulo de contato e resistência máxima a tração, respectivamente, com valores mínimos de lisozima. A atividade antimicrobiana foi obtida com adição de 10% (m/m) de lisozima com halo de inibição de 0,5 cm para Listeria Inocua, e o NCCM não apresentou nenhuma atividade antimicrobiana. Portanto, o estudo mostrou que foi possível produzir nanocompósito de acetato de celulose com NCC modificado com CTAB capazes de dispersar na matriz de acetato de celulose, e com atividade antimicrobiana. Palavras-chave: Nanocristal de celulose. Modificação de superfície. Nanocompósito.