Desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de amido de mandioca reforçado com engaço de uva e enriquecido com extrato de pimenta rosa

Abstract

Resumo: O desenvolvimento e as aplicações de materiais biodegradáveis de fontes naturais têm atraído cada vez mais atenção devido ao interesse na redução do acúmulo de resíduos no meio ambiente, relacionado ao uso extensivo de polímeros derivados da indústria petroquímica. Os filmes à base de amido têm sido considerados alternativas atraentes às embalagens plásticas, devido à sua excelente biodegradabilidade, biocompatibilidade e comestibilidade. No presente estudo, foram desenvolvidos e avaliados filmes de amido de mandioca e glicerol com a incorporação de um resíduo da indústria de processamento de vinho, o engaço de uva, fornecendo reforço para a matriz, e extrato de pimenta rosa com o intuito de incorporar compostos bioativos. Os filmes foram produzidos a partir da técnica casting conforme o planejamento experimental central composto rotacional gerado. O engaço de uva se comportou como um agente de reforço, aumentando a resistência à tração em aproximadamente 74% para o filme com maior conteúdo fibroso em relação ao filme controle, enquanto o aumento da concentração de extrato na matriz levou à redução da resistência à tração e aumento da elongação. Tanto o engaço de uva quanto o extrato de pimenta rosa levaram à redução de aproximadamente 80% da permeabilidade ao vapor de água do filme de maior concentração em relação ao controle. A solubilidade dos filmes também foi reduzida com a incorporação dos aditivos, sendo o engaço mais significante e reduzindo cerca de 70% da solubilidade. As análises de FTIR e TGA, confirmaram o comportamento plastificante causado pelo extrato de pimenta rosa, também apresentado nas propriedades mecânicas. A atividade antioxidante dos filmes revelou que tanto a incorporação crescente de engaço quanto de pimenta rosa levou a maiores valores de concentração e percentual de inibição dos radicais DPPH e ABTS dos filmes, além do aumento da concentração de fenólicos totais. Todos os filmes produzidos apresentaram total biodegradabilidade em até 30 dias. Os resultados obtidos neste estudo confirmam o desenvolvimento de um filme com propriedades mecânicas e de barreira melhoradas e com potencial para a utilização como embalagens sustentáveis e antioxidantes.

Abstract: The development and applications of biodegradable materials from naturals sources has attracted increasing attention due to the increasing interest in reducing of the waste accumulation in the environment related to the extensive use of derived polymers from the petrochemistry industry. Starch-based films have been considering a sustainable attractive alternative to plastic packaging, due to biodegradability, biocompatibility and edibility. In the present study was developed and evaluated starch-based films and glycerol with the incorporation of waste from wine industry process (grape stalk), as a reinforcement to the matrix and pink pepper extract in order to improve the antioxidant properties. The films were produced by casting technique according to Central Composite Rotatable Design. The grape stalk behaved as a reinforcing agent, increasing the tensile strength in approximately 74% to the higher fibrous content film in relation to the control film, while the increase of the extract concentration in the matrix led to minor values of tensile strength and increase the elongation. Both the grape stalk and pink pepper extract led to the reduction of water vapor permeability in approximately 80% of the higher concentration in relation to control film. The films solubility was either reduced with the incorporation of the additives, being the grape stalk the most significantly, reducing about 70%. The FTIR and TGA analyses confirm the plasticizing behavior caused by the pink pepper extract, also demonstrated by the mechanical properties. The films antioxidant activity showed that the increasing incorporation of grape stalk and pink pepper extract led to higher DPPH/ABTS radical scavenging activity percentage besides the increase of total phenolic content. All the produced films showed total biodegradability in 30 days. The results obtained in this study confirm the development of a film with improved mechanical and barrier properties and potential use as sustainable and antioxidant packaging.