Caracterização e biodegradação de filmes de quitosana e proteína isolada de soja incorporados com nanocristais de celulose / Characterization and biodegradation of chitosan and soy protein isolate films incorporated with cellulose nanocrystals

Authors

  • Leonardo Bertuci Junior
  • Marcello Lima Bertuci
  • Farayde Matta Fakhouri
  • Silvia Maria Martelli

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv8n3-078

Keywords:

biofilmes, nanocristais de celulose e biodegradação.

Abstract

A produção de embalagens oriundas de matérias primas sintéticas vem aumentando exponencialmente, com isso tem ocasionado graves problemas ambientais devido a alta longevidade desses materiais. Surge então a necessidade da substituição de produtos de origem sintética por produtos de fontes renováveis, e o desenvolvimento de novos produtos a partir de processos mais limpos de fabricação. Os nanocristais de celulose são materiais que tem chamado atenção de pesquisadores, devido à suas características físicas e químicas e sua aplicação como reforço em outras matrizes poliméricas. Neste contexto o objetivo deste trabalho foi a obtenção  de nanocristais de celulose, a partir da palha do milho (Zea mays) e incorporação dos nanocristais em matrizes poliméricas de quitosana e proteína isolada de soja, com o intuito de traçar o melhor parâmetro a extração dos nanocristais  e sua caracterização, como também a biodegradabilidade deste filmes. Observou-se que nos filmes de quitosana e SPI, não houve alteração no processo de degradação pelo processo de adição dos nanocristais em comparação com o controle, sugerindo que os nanocristais não interferem na biodegradabilidade das matrizes a qual são inseridos.

References

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 14283: Resíduos em solos:determinação da biodegradação pelométodo respirométrico. Rio de Janeiro. 1999.

AKIN, H; HASIRCI, N. Preparation and characterization of crosslinked gelatin microspheres. Journal of Applied Polymer Science, v. 58, p. 95-100, 1995.

BARDI, M.a.g.; ROSA, D.s.. AVALIAÇÃO DA BIODEGRADAÇÃO EM SOLO SIMULADO DE POLI (ε-CAPROLACTONA), ACETATO DE CELULOSE E SUAS BLENDAS. Revista Brasileira de Aplicações de Vácuo, Itatiba, v. 26, n. 1, p.43-47, 20 mar. 2007. Disponível em: . Acesso em: 18 set. 2018.

Bartha, R. e Pramer. “Features of a flask and Methord for Measuring the Persistence and Biological effects of Pesticides in Soil”. Soil Science. 100 (1). 68 – 70. 1965.

BARRETO, Pedro Luiz Manique. Propriedades Físico-Químicas de Soluções Formadoras e de Filmes de Caseinato de Sódio Plastificados com Sorbitol. 2003. 114 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Departamento de Química, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Florianópolis, 2003. Cap. 4. Disponível em: <https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/85484/204411.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 17 nov. 2018.

BARROS, Raimundo Mesquita; BRANCIFORTI, Marcia Cristina. Correlação entre orientação molecular, cristalinidade e permeabilidade de filmes biaxialmente orientados de polietileno linear de baixa densidade. Matéria (rio de Janeiro), [s.l.], v. 23, n. 1, p.1-12, 5 mar. 2018. FapUNIFESP (SciELO). http://dx.doi.org/10.1590/s1517-707620170001.0290.

BUTLER, B.L.; VERGANO, P. J.; TESTIN, R. F.; BUNN, J.M. WILES, J. L. Mechanical and barrier properties of edible chitosan films as affected by composition and storage. Journal of Food Science, v. 61, n. 5, p. 953-958, 1996.

BRITO, G. F. et al. Biopolímeros, Polímeros Biodegradáveis e Polímeros Verdes. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, Campina Grande, v. 6, n. 2, p.127-139, 31 set. 2011. Mensal. Disponível em: . Acesso em: 17 set. 2018.

Campagner, M. R.; Moris, V. A. da S.; Pitombo, L. M.; Carmo, J. B.; Paiva, J. M. F. (2014).Filmes poliméricos baseados em amido e lignossulfonatos: preparação, propriedades eavaliação da biodegradação. Polímeros, 24 (6), 740-751.

CHANDRA, R. Biodegradable polymers. Progress In Polymer Science, [s.l.], v. 23, n. 7, p.1273-1335, nov. 1998. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/s0079-6700(97)00039-7.

Condés, M. C., Añón, M. C., Mauri, A. N., & Dufresne, A. (2015). Amaranth protein films reinforced with maize starch nanocrystals. Food Hydrocolloids, 47, 146–157.

CUNHA, H.V.F. A diferença entre Atividade de Água (Aw) e o Teor de Umidade nos alimentos. 2016. Disponível em: <https://foodsafetybrazil.org/diferenca-entre-atividade-de-agua-aw-e-o-teor-de-umidade-nos-alimentos/>. Acesso em: 30 maio 2018.

CZAJA, Sara J. et al. Factors predicting the use of technology: Findings from the center for research and education on aging and technology enhancement (create).. Psychology And Aging, [s.l.], v. 21, n. 2, p.333-352, 2006. American Psychological Association (APA). http://dx.doi.org/10.1037/0882-7974.21.2.333.

Daniel, M. C., & Astruc, D. (2004), "Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-sizerelated properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology." Chemical reviews, v. 104, n. 1, pp. 293-346.

DEVLIEGHERE, F.; VERMEULEN A.; DEBEVERE, J. Chitosan:

antimicrobial activity, interactions with food componentes and applicability as

a coating on fruit and vegetables. Food Microbiology v. 21, p. 703–714, 2004.

DUFRESNE, Alain. Nanocellulose:: From Nature to High Performance Tailored Materials. 2. ed. France: Walter de Gruyter Gmbh & Co Kg, 2017. 650 p.

DUTTA, P.K.; SHIPRA TRIPATHI; MEHROTRA, G.K, JOYDEEP DUTTA.

Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications. Food

Chemistry v.114, p.1173–1182, 2009.

EVANGELISTA, Thamasia Fernanda de Sá et al. SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE PEC DE QUITOSANA FUNCIONALIZADOS COM β-CD E CARRAGENA COM POTENCIAL APLICAÇÃO EM SISTEMAS DE LIBERAÇÃO DE FÁRMACOS. In: CONGRESSO DA SOCIEDADE LATINO AMERICANA DE BIOMATERIAIS, ORGÃOS ARTIFICIAIS E ENGENHARIA DE TECIDOS - SLABO, 14°., 2017, Maresias - SP. 5ª Edição do Workshop de Biomateriais, Engenharia de Tecidos e Orgãos Artificiais - OBI... Maresias - SP: [s.n.], 2017. p. 617-626. Disponível em: <http://www.metallum.com.br/obi2017/anais/PDF/02-215.pdf>. Acesso em: 31 dez. 2018.

FAMÁ, Lucía; GOYANES, Silvia; GERSCHENSON, Lía. Influence of storage time at room temperature on the physicochemical properties of cassava starch films. Carbohydrate Polymers, [s.l.], v. 70, n. 3, p.265-273, out. 2007. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2007.04.003.

FARIAS, Mônica Guimarães et al. O E F E I T O D A PE R M E A BI L ID A D E A O V APO R D E Á G U A, A T I V ID A D E D E Á G U A, M O L H A BI L ID A D E E SO L UBI L ID A D E E M Á G U A E M F I L M ES D E A M ID O E PO LPA D E A C E R O L A. In: VI WORKSHOP DA REDE DE NANOTECNOLOGIA APLICADA AO AGRONEGÓCIO, 6., 2012, Fortaleza. Rede agronano. Fortaleza: Embrapa Agroindústria Tropical, 2012. v. 6, p. 135 - 137.

FLAUZINO NETO, Wilson Pires. Extração de nanocristais de celulose a partir de casa de soja, e sua aplicação como agente de reforço em nanocompósito poliméricos utilizando Carboximetilcelulose como matriz. 2012. 55 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Pós Graduação e Química, Departamento de QuÍmica, Universidades Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. Cap. 1.

FREITAS, Daniela de Grandi Castro et al. Reducing fat uptake in cassava product during deep-fat frying. Journal Of Food Engineering, [s.l.], v. 94, n. 3-4, p.390-394, out. 2009. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.04.005.

Garcia, M. A., Pinotti, A., & Zaritzky, N. (2006). Physicochemical, water vapor barrier and mechanical properties of corn starch and chitosan composite films. Starch, 58(9), 453-463. http://dx.doi.org/10.1002/star.200500484.

GIACOMELLI, Vanessa Schmidt. MORFOLOGIA, PROPRIEDADES TÉRMICAS E MECÂNICAS DE FILMES DE PROTEÍNA ISOLADA DE SOJA / DODECILSULFATO DE SÓDIO / POLICAPROLACTONA-TRIOL. 2005. 75 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Pós-graduação em Química, Quimia, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005. Cap. 1. Disponível em: <http://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/101718>. Acesso em: 12 out. 2018

GONÇALVES, Suely Patrícia Costa. BIODEGRADAÇÃO DE FILMES DE PHBV, PCL, PP E BLENDAS PELA AÇÃO DE MICRORGANISMOS DE SOLO. 2009. 134 f. Tese (Doutorado) - Curso de Programa de PÓs-graduaÇÃo em CiÊncias BiolÓgicas, Microbiologia Aplicada, Universidade Estadual Paulista “jÚlio de Mesquita Filho”, Rio Claro, 2009. Cap. 1.

GONTARD, Nathalie; GUILBERT, StÉphane; CUQ, Jean-louis. Water and Glycerol as Plasticizers Affect Mechanical and Water Vapor Barrier Properties of an Edible Wheat Gluten Film. Journal Of Food Science, [s.l.], v. 58, n. 1, p.206-211, jan. 1993. Wiley. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1993.tb03246.

GUERRERO, P. et al. Characterization of soy protein-based films prepared with acids and oils by compression. Journal Of Food Engineering, [s.l.], v. 107, n. 1, p.41-49, nov. 2011. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.06.003.

HOLANDA, Adriana Lima de. Membranas de quitosana para uso em sistema de liberação controlada de insulina: síntese e caracterização. 2011. 114f. (Tese de Doutorado em Engenharia de Processos), Programa de Pós-graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2011.

JAYASEKARA, R.; HARDING, I. H.; BOWATER, I.; LONERGAN, G.; CHISTIE, G. (2005).Biodegradability of a Selected Range of Polymers and Polymer Blends and Standard Methodsfor Assessment of Biodegradation. Journal Polymers Environment, 13 (3), 231-251.

Jones, Loretta; Atkins, Peter Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 3 ª Ed-Porto Alegre:Bookman, 2006.

KHUTORYANSKIY, Vitaliy V et al. Morphological and thermal characterization of interpolymer complexes and blends based on poly(acrylic acid) and hydroxypropylcellulose. Polymer International, [s.l.], v. 53, n. 3, p.307-311, 4 fev. 2004. Wiley. http://dx.doi.org/10.1002/pi.1408.

LABUZA, T. P.; TANNEMBAUM, S. R.; KAREL, M. Water content and stability of low moisture and intermediate-moisture foods. Food Technology. p .543-550, 1970.

Leão, A. L.; Tan, I. H.; Caraschi, J. C. – "Curaua Fiber – A Tropical Natural Fiber from Amazons Potential and Applications in Composites", in: International Conference on Advanced Composites, Hurghada-Egypt, 15-8 dez. (1998).

MACHADO, C. X. Tomate – o papel do licopeno na proteção antioxidante.

Instituto de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2005

MARTELLI, Sílvia Maria. Environmentally Compatible Polymeric Blends and Composites Based on Oxo-Biodegradable Polyethylene. 2008. 233 f. Tese (Doutorado) - Curso de Ph.d. In Biomaterials - Xx Cycle, Department Of Chemistry And Industrial Chemistry, University Of Pisa, Pisa, 2008.

MARTINS, Joana T. et al. Synergistic effects between κ-carrageenan and locust bean gum on physicochemical properties of edible films made thereof. Food Hydrocolloids, [s.l.], v. 29, n. 2, p.280-289, dez. 2012. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.03.004.

MORENO, Marta María; MORENO, Carmen; TARQUIS, Ana María. Mulch materials in processing tomato: a multivariate approach. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 70, n. 4, p.1-5, 30 jan. 2013. Mensal. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-90162013000400005>. Acesso em: 30 set. 2018.

MOON, Robert J. et al. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, [s.l.], v. 40, n. 7, p.3941-3994, 2011. Royal Society of Chemistry (RSC). http://dx.doi.org/10.1039/c0cs00108b.

OJEDA, Telmo Francisco Manfron. Biodegrabilidade de Materiais Polimeros. 2008. 113 f. Tese (Doutorado) - Curso de Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia, Universidade do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2008. Cap. 5.

Paiva, G. M. S., Borges, F. M., Batista, N. C., Lima, S. G. e Matos, J. M. E. Síntese de poliuretana obtida do óleo de mamona (ricinuscommunis) na ausência de solventes. 62ºCongresso brasileiro para o progresso da ciência. Natal, p. 1,2010.

PELLICANO, Marilia; PACHEKOSKI, Wagner; AGNELLI, José A. M.. Influência da adição de amido de mandioca na biodegradação da blenda polimérica PHBV/Ecoflex®. Polímeros, [s.l.], v. 19, n. 3, p.212-217, 2009. FapUNIFESP (SciELO). http://dx.doi.org/10.1590/s0104-14282009000300009.

PENG, J., GAO, W., GUPTA, B. K., LIU, Z., ROMERO-ABURTO, R., GE, L.,; SONG, L.,ALEMANY, L. B. Graphene Quantum Dots Derived from Carbon Fibers. Nano Letters, v.12, p. 844 - 849, 2012.

PILLAI, C.k.s.; PAUL, Willi; SHARMA, Chandra P.. Chitin and chitosan polymers: Chemistry, solubility and fiber formation. Progress In Polymer Science, [s.l.], v. 34, n. 7, p.641-678, jul. 2009. Elsevier BV. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2009.04.001

Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE 2001. A composição molecular das células vegetais. In: Raven P.H.; Evert R. F. and Eichhorn S.E. (orgs). Biologia Vegetal. 6ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, p. 17-39.

RODRIGUES, Rosane da Silva; GOZZO, Ângela Maria; MORETTI, Roberto HermÍnio. COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE EXTRATOS DE GRÃOS, FARINHA INTEGRAL E ISOLADO PROTÉICO DE SOJA. B.ceppa, Curitiba, v. 21, n. 2, p.367-378, 02 dez. 2013. Semestral. Disponível em: <https://revistas.ufpr.br/alimentos/article/viewFile/1171/972>. Acesso em: 03 jun. 2018

ROSA, D.S.; HANG-CHUI, Q. S.; PANTANO FILHO, R.; AGNELLI, J.A.M. 2002.Avaliação da Biodegradação de Poli-(Hidroxibutirato), Poli(Hidroxibutirato-covalerato)e Poli-(caprolactona) em Solo Compostado. Polímeros. 12(4): 311-317.

Disponível em http://www.scielo.br/pdf/po/v12n4/a15v12n4.pdf acessado 17/09/2018.

ROSA, D. S. E. A. Biodegradabilidade e Propriedades Mecânicas de Novas Misturas Poliméricas. Ciência e Tecnologia, v. 11, n. 2, p. 82-88, 2007.

SALAZAR, Rodrigo Fernando dos Santos; SILVA, Maria Lúcia Caetano Pinto da. Estudo da composição da palha de milho para posterior utilização como suporte na preparação de compósitos. In: VI CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA EM INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 6., 2005, São Paulo. ESTUDO DA COMPOSIÇÃO DA PALHA DE MILHO PARA POSTERIOR UTILIZAÇÃO COMO SUPORTE NA PREPARAÇÃO DE COMPÓSITOS. Lorena: Researchgate, 2005. v. 6, p. 1 - 6. Disponível em: <https://www.researchgate.net/publication/235645089>. Acesso em: 26 out. 2018.

SANTOS, Amélia S. F. e et al . Sacolas plásticas: destinações sustentáveis e alternativas de substituição. Polímeros, São Carlos , v. 22, n. 3, p. 228-237, 2012.

SAKATA, Y.; SHIRAISHI, S.; OTSUKA, M. A novel white film for pharmaceutical

coating formed by interaction of calcium lactate pentahydrate with hydroxypropyl

methylcellulose, International Journal of Pharmaceutics, v. 317 p. 20–126, 2006.

SARON, C.; FELISBERTI, M. I. Ação de colorantes na degradação e

estabiização de polímeros. Revista Química Nova, Campinas, vol.29, n. 1, p. 124-

, ago. 2006.

SILVA ,RAYANE MONTEIRO DOS REIS,. POLUIÇÃO MARINHA POR PLÁSTICOS E SUAS CONSEQUÊNCIAS AMBIENTAIS. 2018.38 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso Graduação em Engenharia Ambiental – Faculdade Pitágoras de Uberlândia, Uberlândia, 2018.

SOUZA, Debora Rosa da Silva. Preparação e caracterização de pontos de carbono e material carbonoso nanoestruturado a partir da celulose e nanocristais de celulose. 2017. 169 p. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte. Disponível em: <http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/SFSA-ARJUMH/tese_debora.pdf?sequence=1>. Acesso em: 02 jan. 2019

SCHMIDT, V.; GIACOMELLI, C.; SOLDI, V. Thermal stability of films formed by soyprotein isolate-sodium dodecyl sulfate. Polymer Degradation and Stability, v. 87, n.1, p. 25-31, 2005.

TEIXEIRA, Genisson B. et al. SÍNTESE DE NANOCOMPÓSITO BASEADO EM QUITOSANA TIOLADA E NANOPARTÍCULAS DE OURO. In: CONGRESSO DA SOCIEDADE LATINO AMERICANA DE BIOMATERIAIS, ORGÃOS ARTIFICIAIS E ENGENHARIA DE TECIDOS - SLABO, 14°., 2017, Maresias - SP. 5ª Edição do Workshop de Biomateriais, Engenharia de Tecidos e Orgãos Artificiais - OBI... Maresias - SP: [s.n.], 2017. p. 555-564. Disponível em: <http://www.metallum.com.br/obi2017/anais/PDF/02-192.pdf>. Acesso em: 31 dez. 2018.

VARGAS, Luiz Felipe Plaça. “PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE VIDROS BIOATIVOS CONTENDO PRATA E TRICLOSAN”, 2016. Acessa em 31/12/2018: https://posgraduacao.ufms.br/portal/trabalho-arquivos/download/2413.

VILLADIEGO, A.M.D.; SOARES, N.F.F.; ANDRADE, N.J.; PUSCHMANN,

R; MINIM, R.P.V.; CRUZ, R. Filmes e Revestimento Comestiveis na

Conservação de Produtos Alimentícios. Revista Ceres, v. 52, p 221-244,

ZACCARON, Cláudia Menegaz. BLENDAS DE HIDROXIPROPILMETILCELULOSE/POLI(1- VINILPIRROLIDONA-CO-ACETATO DE VINILA) OU ALGINATO DE SÓDIO: MISCIBILIDADE, PROPRIEDADES MECÂNICAS E ESTABILIDADE TÉRMICA.2005. 96 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química, Quimia, Florianópolis, Florianópolis, 2005. Disponível em: <https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/102335/221572.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 25 nov. 2018.

Published

2022-03-08

How to Cite

Junior, L. B., Bertuci, M. L., Fakhouri, F. M., & Martelli, S. M. (2022). Caracterização e biodegradação de filmes de quitosana e proteína isolada de soja incorporados com nanocristais de celulose / Characterization and biodegradation of chitosan and soy protein isolate films incorporated with cellulose nanocrystals. Brazilian Journal of Development, 8(3), 16681–16718. https://doi.org/10.34117/bjdv8n3-078

Issue

Section

Original Papers