Superfície polimérica inteligente para detecção de aminas biogênicas

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Main Author: Müller, Daniele Gomes
Publication Date: 2024
Format: Doctoral thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
Download full: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12096
Summary: Tese (Doutorado)
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spelling Superfície polimérica inteligente para detecção de aminas biogênicasSmart polymeric surface for detection of biogenic aminesSensor de aminas biogênicasFotofuncionalização superficialBiogenic amine sensorSurface photofunctionalizationTese (Doutorado)Por se tratar de um alimento extremamente perecível, o pescado pode estar suscetível à contaminação bacteriana devido ao manuseio, armazenamento e transporte inadequados. Durante a decomposição dos alimentos, as bactérias podem produzir aminas biogênicas (histamina, putrescina e cadaverina). Estas moléculas nitrogenadas são formadas a partir da descarboxilação de aminoácidos ou transaminação de aldeídos e cetonas. Considerando que para a melhor eficiência do aproveitamento de alimentos, e necessidade de um constante monitoramento de sua qualidade, é importante o desenvolvimento de embalagens ativas que interagem de maneira intencional com o alimento armazenado ou embalagens inteligentes que monitoram as condições ambientais comunicando ao consumidor sua condição. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi desenvolver superfícies poliméricas inteligentes para detecção de aminas biogênicas. Para isso, empregou-se como metodologia a fotofuncionalização de polietileno de baixa densidade (PEBD) com ácido acrílico (AA) (com exposição à radiação UV de média pressão por 5min). Dessa forma, obteve-se um sensor, denominado PEAA, que foi investigado por espectroscopia de UV-Vis e FTIR bem como foi analisado seu comportamento sensor ao longo do tempo por espectroscopia de fluorescência sincrônica. Ademais, após submissão da superfície sensora a ambientes químicos com quatro diferentes aminas, as análises de FTIR mostraram a presença de novas ligações compatíveis com os estiramentos C-N. A espectroscopia de fluorescência sincrônica, indicou que o sensor é desativado na presença das aminas testadas entre 5 a 30min. De maneira geral, observa-se que após a reação com a amina, o sensor é desativado restando somente o espectro de emissão da amina. Dessa forma, entende-se que, após a reação de acilação, a presença da ligação C-N é a principal responsável pela ação sob a superfície sensora. Com o intuito de aumentar o número de sítios ativos provenientes do AA bem como a homogeneidade da superfície, empregou-se o tempo de fotofuncionalização de 60min. Esta nova configuração do sensor foi usada no ensaio com histamina empregando curva de calibração com concentrações de 5μM - 200μM. Foi observado que o PEAA (60min) reduziu sua intensidade de fluorescência quando comparado ao PEAA (5min). Essa redução se deu devido ao <efeito sombra= causado pelas múltiplas camadas de AA. No que diz respeito a sua atuação sensora, nesta configuração não foram observados deslocamentos nos comprimentos de onda de emissão, bem como não houve alteração significativa na intensidade de fluorescência pós ensaio com histamina. Entende-se que há excesso de Poilácido acrílico (PAA) superfície do sensor cuja fluorescência é intensa, não mostrando sua ação frente à histamina. Enfim, foi obtido um sensor qualitativo de aminas biogênicas que possui potencial para ser empregado em embalagens inteligentes visto que reage com vários tipos de aminas. Novos estudos podem ser feitos para aprimorar essa superfície inteligente principalmente no que diz respeito ao número de camadas de PAA depositadas.Because it is an extremely perishable food, fish may be susceptible to bacterial contamination due to improper handling, storage and transportation. During the food decomposition, bacteria can produce biogenic amines (histamine, putrescine and cadaverine). These nitrogenous molecules are formed from the decarboxylation of amino acids or transamination of aldehydes and ketones. Considering that for better efficiency in the use of food, and the need for constant monitoring of its quality, it is important to develop active packaging that interacts intentionally with the stored food or intelligent packaging that monitors environmental conditions, communicating to the consumer its condition. Therefore, the objective of this work was to develop intelligent polymeric surfaces for the detection of biogenic amines. To achieve this, the methodology used was the photofunctionalization of low density polyethylene (LDPE) with polyacrylic acid (PAA) (with exposure to medium pressure UV radiation for 5 minutes). In this way, a sensor, called PEAA, was obtained, which was investigated by UV-Vis and FTIR spectroscopy, as well as its sensing behavior over time by synchronous fluorescence spectroscopy. Furthermore, after subjecting the sensing surface to chemical environments with four different amines, FTIR analyzes showed the presence of new connections compatible with C-N stretching. Synchronous fluorescence spectroscopy indicated that the sensor is deactivated in the presence of the tested amines for between 5 and 30 minutes. In general, it is observed that after the reaction with the amine, the sensor is deactivated, leaving only the emission spectrum of the amine. Therefore, it is understood that, after the acylation reaction, the presence of the C-N bond is mainly responsible for the action on the sensing surface. In order to increase the number of active sites from AA as well as the homogeneity of the surface, a photofunctionalization time of 60min was used. This new sensor configuration was used in the histamine assay using a calibration curve with concentrations of 5μM - 200μM. It was observed that PEAA (60min) reduced its fluorescence intensity when compared to PEAA (5min). This reduction was due to the <shadow effect= caused by the multiple layers of PAA. Regarding its sensing performance, in this configuration no shifts in the emission wavelengths were observed, nor was there a significant change in the fluorescence intensity after the histamine test. It is understood that there is an excess of PAA on the surface of the sensor whose fluorescence is intense, not showing its action against histamine. Finally, a qualitative biogenic amine sensor was obtained that has the potential to be used in smart packaging as it reacts with various types of amines. New studies can be carried out to improve this smart surface, especially with regard to the number of PAA layers deposited.Kessler, FelipeMüller, Daniele Gomes2025-01-22T18:24:17Z2025-01-22T18:24:17Z2024info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMULLER, Daniele Gomes. Superfície polimérica inteligente para detecção de aminas biogênicas. 2024. 128 f. 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