Elaboração de filmes à base de amido de milho incorporados com bioativos de erva-mate

Abstract

Resumo: Materiais biodegradáveis estão sendo estudados como substitutos aos produtos à base de petróleo. Dentre as principais matrizes, o amido tem sido amplamente utilizado para a produção de filmes pela sua acessibilidade no custo e uma gama diversa de fontes e modificações aplicadas na estrutura deste polímero. Como beneficiamento destas matrizes, a incorporação de fontes vegetais em substituição aos aditivos sintéticos tem o intuito de agregar fitoquímicos com potencial de conservante natural. Para isso, empregou-se o extrato aquoso de erva-mate, conhecida como Ilex paraguariensis A. St.-Hil, planta que apresenta conteúdo rico em compostos fenólicos. Três concentrações foram produzidas por meio da técnica de crioconcentração, obtendo-se as seguintes soluções de erva-mate: crio diluída (D), extrato inicial (EI) e crioconcentrada (C), eficazes para elevar o teor de compostos fenólicos, como confirmado pela análise de CFT – Compostos Fenólicos Totais. As soluções de erva-mate foram incorporadas no processo de produção do filme via método casting. Outra forma de melhoramento das propriedades dos biofilmes foi estudada através da adição de celulose microfibrilada (MFC) ao filme. A solubilidade dos filmes foi apropriada para auxiliar na sua degradabilidade. Caracterizações térmicas foram avaliadas do ponto de vista da análise termogravimétrica que mostrou modificações na estabilidade térmica desses biofilmes e uma maior energia foi requerida para a pirólise final dos materiais. Com a adição da celulose microfibrilada, a curva termogravimétrica revelou mais etapas com variações de massa mais distribuídas. Em contrapartida, para a análise em espectroscopia no infravermelho não se notou variação entre as estruturas das matrizes de amido com adição de MFC, isto porque as bandas características de amido e celulose se sobrepõem. Contudo, nos filmes com matriz de amido de milho com MFC, amido de milho modificado e o mesmo incorporado com MFC, foi possível perceber um aumento da intensidade de bandas com o aumento da concentração de solução de erva-mate incorporada. Estudou-se a capacidade das quatro matrizes (M, R, Mc e Rc) proporcionarem a liberação de seus conteúdos fenólicos em cinco períodos de tempo: 12, 24, 48, 72 e 216 horas. Não foi percebida diferença entre os períodos aplicados; no entanto, quanto maior a concentração de erva-mate incorporada, dentro do máximo obtido pela crioconcentração, maior foi o teor obtido. A proteção fornecida aos compostos bioativos ao incorporá-los na matriz de amido-glicerol torna o material viável para aplicações sustentáveis.

Abstract: Biodegradable materials are being studied as substitutes for petroleum-based products. Among the main matrices, starch has been widely used for the production of films due to its accessibility in cost and a wide range of sources and modifications applied to the structure of this polymer. As a improvement to these matrices, the incorporation of plant sources in place of synthetic additives is intended to add phytochemicals with potential as a natural preservative. For this, we used the aqueous extract of yerba mate, known as Ilex paraguariensis, a plant that has a rich content in phenolic compounds. Three concentrations were produced using the cryoconcentration technique, obtaining the following solutions of yerba mate: diluted cryo (D), initial extract (EI) and cryoconcentrated (C), effective to increase the content of phenolic compounds, as confirmed by the analysis of Total Phenolic Compounds. Yerba mate solutions were incorporated into the film production process by the casting method. Another way of improving the properties of biofilms was studied through the addition of microfibrillated cellulose (MFC) to the film. The solubility of the films was appropriate to aid in their degradability. Thermal characterizations were evaluated from the point of view of thermogravimetric analysis that showed changes in the thermal stability of these biofilms and greater energy was required for the final pyrolysis of the materials. With the addition of microfibrillated cellulose, the thermogravimetric curve revealed more steps with more distributed mass variations. On the other hand, for the infrared spectroscopy analysis, there was no variation between the structures of the starch matrices with the addition of MFC, because the characteristic bands of starch and cellulose overlap. However, in the films with corn starch matrix with MFC, modified corn starch and the same incorporated with MFC, it was possible to notice an increase in the intensity of bands with the increase of the concentration of incorporated yerba mate solution. The ability of the four matrices (M, R, Mc and Rc) to provide the release of their phenolic contents was studied in five time periods: 12, 24, 48, 72 and 216 hours. There was no difference between the applied periods; however, the higher the concentration of yerba mate incorporated, within the maximum obtained by cryoconcentration, the higher the content obtained. The protection provided to bioactive compounds by incorporating them into the starch-glycerol matrix makes the material viable for sustainable applications.