Produção e caracterização estrutural, molecular e morfológica de nanocristais a partir de diferentes amidos e sua aplicação em biofilmes - Costa, Mariana Souza [UNESP] (2017)
O efeito do padrão cristalino do amido na obtenção e na morfologia, características estruturais, moleculares e físico-químicas de nanocristais de amido (NCA) e sua aplicação em biofilmes foram estudados. Amidos de mandioca, milho e batata foram isolados e caracterizados. Suspensões de amido (14,7% p/v) em 3,16 M H2SO4 foram hidrolisadas durante 1, 3, 5 e 7 dias a 40 °C. As amilodextrinas obtidas foram caracterizadas quanto ao teor de amilose (titulação potenciométrica), espectroscopia vibracional por refletância total atenuada (FTIR-ATR), padrão cristalino e cristalinidade relativa (difração de raios-X), propriedades térmicas (DSC), análise termogravimétrica, distribuição das cadeias de amilodextrinas por cromatografia de troca aniônica de alta eficiência com detecção amperométrica pulsada (HPAEC-PAD), morfologia (MEV e MET) e tamanho (zetasizer). O amido de mandioca foi o mais suscetível à hidrólise devido às imperfeições na sua estrutura cristalina. Os padrões cristalinos das amilodextrinas mantiveram-se inalterados e a cristalinidade e as temperaturas de pico aumentaram com o tempo de hidrólise, enquanto a temperatura de degradação térmica diminuiu, independentemente do tempo de tratamento e da fonte de amido. As amilodextrinas (amidos de mandioca e milho) com padrão tipo A foram estrutural e termicamente mais estáveis que aquelas com padrão B (amido de batata), mas suas partículas tiveram maior tendência para aglomeração. NCA foram observados em MET a partir do terceiro dia de hidrólise nas amilodextrinas de mandioca, enquanto naquelas de milho e batata a partir do quinto dia. As amilodextrinas eram constituídas de duas estruturas com escalas micro- (partículas cristalinas) e nano- (organização das duplas hélices). Os NCA tipo A tiveram formato de plaquetas, enquanto os NCA tipo B eram redondos. NCA foram fracionados em coluna Bio-Gel P6 e frações de alto e baixo peso molecular foram coletadas. As frações I e III foram tratadas enzimaticamente (a: β-amilase seguido de isoamilase e pululanase; b: enzimas desramificantes seguido de β-amilase) e analisadas por HPAEC-PAD. Os NCA eram formados por duas populações de dextrinas compostas por cadeias lineares (grau de polimerização - GP 11-15) e uniramificadas (GP 22-25). NCA tipo A continham cadeias internas mais longas ligadas aos pontos de ramificação, as quais ficaram protegidas durante a hidrolise. NCA, independente do padrão cristalino, eram constituídos de duplas hélices estáveis formadas por cadeias com GP 10-15, porém com características distintas: enquanto NCA tipo A continham maior quantidade de ramificações localizadas principalmente na extremidade redutora de sua estrutura, os NCA tipo B tinham menos ramificações que estavam localizadas na extremidade não-redutora. A localização dos pontos de ramificação na estrutura cristalina influenciou o formato dos NCA. NCA de batata obtidos após 5 e 7 dias (BA5 e BA7) e NCA de mandioca e milho obtidos após 3 (MA3 e MI3), 5 (MA5 e MI5) e 7 (MA7 e MI7) dias de hidrólise foram adicionados em biofilmes de amido de mandioca em diferentes proporções (0, 1, 3 e 5%) que foram caracterizados. Os filmes adicionados de NCA tiveram menor teor de umidade e maior solubilidade, independente do tipo cristalino e concentração de NCA, com exceção daqueles com NCA de MI3. A adição de NCA de BA5, BA7, MA3, MA5, MI3 e MI5, independente da concentração, reduziu a permeabilidade ao vapor d’água (PVA) dos biofilmes melhorando as propriedades de barreira, enquanto NCA de MA7 e MI7 provocaram aumento na PVA devido aglomeração das partículas. A análise de componentes principais permitiu agrupar as amostras em quatro grupos de acordo com as propriedades mecânicas. Filmes adicionados de NCA 3%BA5, 5%BA7, 3%MA5, 1%MI3 e 5%MI3 se destacaram dos demais por apresentar melhores propriedades de barreira e mecânicas. A morfologia dos NCA não influenciou as propriedades mecânicas, mas a dispersão das partículas na matriz polimérica e a estabilidade das superfícies dos cristais melhoraram as forças de tensão. NCA de MI3 na concentração de 1% foi o mais adequado para serem aplicados em filmes à base de amido.