Desenvolvimento, caracterização e otimização de filmes emulsinados à base de amido de mandioca, carboximetilcelulose, óleo de Mauritia flexuosa L. e surfactante Yucca schidigera

Abstract

Resumo: Problemas ambientais relacionados ao uso de embalagens provenientes de polímeros sintéticos têm impulsionado a busca por matérias-primas oriundas de recursos naturais para produção destes materiais. Dessa forma, pesquisas têm avaliado o desenvolvimento de filmes de amido e carboximetilcelulose (CMC), contudo suas propriedades resultantes ainda precisam ser aprimoradas. Neste contexto, este trabalho teve o objetivo de avaliar a incorporação de Óleo de Buriti (OB) e Yucca schidigera (YS) em filme a base de amido de mandioca, carboximetilcelulose (CMC) e glicerol para a produção de filmes emulsionados. Executou-se um planejamento experimental central composto rotacional (DCCR) como ferramenta para selecionar um dos protocolos de síntese de filmes emulsionados, em que as variáveis dependentes (respostas) estudadas foram a espessura, resistência à tensão, elasticidade, solubilidade em água, permeabilidade ao vapor de água, opacidade e cor, e as variáveis independentes foram os teores de OB e YS (variando entre 0,138 a 0,562 g/100mL e 0,034 a 0,346 g/100mL, respectivamente). As formulações que apresentaram melhor resistência à tensão, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água foram selecionadas e caracterizadas quanto suas propriedades estruturais, sendo elas microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de absorção no infravermelho (ATR-FTIR). Os principais efeitos observados foram a diminuição da elasticidade e melhora do reforço físico, confirmado pelos resultados obtidos para resistência à tensão, solubilidade e permeabilidade ao vapor de água. Os filmes emulsionados apresentaram uma diminuição da elasticidade e solubilidade em aproximadamente 68% e 70%, respectivamente, quando comparado ao filme base. Por outro lado, nota-se o aumento significativo (p < 0,05) da resistência à tensão que se elevou de 0,86 MPa (filme base) para até 10,31 MPa (filme 8). Para mais, comparados ao filme base, os filmes emulsionados apresentaram uma diminuição da permeabilidade ao vapor de água em até 46%. Com relação aos resultados obtidos para cor e opacidade, apresentaram aumento de acordo com a elevação da composição de OB e YS na composição do filme. As análises de MEV e ATR-FTIR confirmaram modificações estruturais nos filmes emulsionados em relação ao filme base, principalmente a formação de uma estrutura coesa e uniforme que influenciou nas propriedades físicas e mecânicas discutidas. Portanto, os resultados obtidos apontaram para capacidade de OB e YS de aprimorar as características dos filmes de amido e CMC, sugerindo aplicabilidade desses filmes emulsionados em embalagens primárias e secundárias de alimentos, utilizando fontes renováveis.

Abstract: Environmental problems related to the use of packaging made from synthetic polymers have driven the search for raw materials from natural resources to produce these materials. Thus, researches have evaluated the development of starch and carboxymethylcellulose (CMC) films, however their resulting properties still need to be improved. In this context, this work aimed to evaluate the incorporation of Buriti Oil (OB) and Yucca schidigera (YS) in cassava starch, carboxymethylcellulose (CMC) and glycerol-based film for the production of emulsified films. A rotational composite central experimental design (CCRD) was performed as a tool to select one of the emulsified film synthesis protocols, in which the dependent variables (responses) studied were thickness, tensile strength, elasticity, water solubility, permeability to water vapor, opacity and color, and the independent variables were the levels of OB and YS (ranging from 0.138 to 0.562 g/100mL and 0.034 to 0.346 g/100mL, respectively). The formulations that showed the best tensile strength, water solubility and water vapor permeability were selected and characterized in terms of their structural properties, namely scanning electron microscopy (SEM) and infrared absorption spectroscopy (ATR-FTIR). The main effects observed were the reduction of elasticity and improvement of the physical reinforcement, confirmed by the results obtained for resistance to tension, solubility and permeability to water vapor. The emulsified films showed a decrease in elasticity and solubility of approximately 68% and 70%, respectively, when compared to the base film. On the other hand, there was a significant increase (p < 0.05) in tensile strength, which rose from 0.86 MPa (base film) to up to 10.31 MPa (film 8). In addition, compared to the base film, the emulsified films showed a decrease in water vapor permeability by up to 46%. Regarding the results obtained for color and opacity, they showed an increase according to the increase in the composition of OB and YS in the composition of the film. The SEM and ATR-FTIR analyzes confirmed structural changes in the emulsified films in relation to the base film, mainly the formation of a cohesive and uniform structure that influenced the physical and mechanical properties discussed. Therefore, the results obtained pointed to the ability of OB and YS to improve the characteristics of starch and CMC films, suggesting the applicability of these emulsified films in primary and secondary food packaging, using renewable sources.