Viabilidade do uso de solventes verdes como plastificante e extrato natural das folhas da pitanga no desenvolvimento de filmes biodegradáveis de amido mandioca

Abstract

Resumo: Filmes biodegradáveis são embalagens obtidas a partir de matrizes biológicas e, em geral, se faz necessária a utilização de plastificantes para melhorar suas características e flexibilidade. Destaca-se a utilização de um novo grupo de material com efeitos plastificantes em filmes, os solventes eutéticos profundos (inglês Deep Eutectic Solvents - DES), como alternativa aos solventes convencionais. Além disso, tais solventes evidenciam a sua aplicação na extração de compostos bioativos, os quais podem ser incorporados na matriz do filme. As folhas da pitanga (eugenia uniflora L.) são uma ótima alternativa para obtenção de extratos com propriedades antioxidantes, que possibilitam aos filmes uma propriedade adicional. O objetivo do trabalho foi avaliar, através de planejamento experimental, a obtenção dos filmes biodegradáveis de amido de mandioca e adicionados de DES como plastificante, e avaliar o emprego dos extratos das folhas da pitanga como funcionalizador biológico dos filmes. As concentrações de amido e DES variaram de 3,59 a 6,51%, e 0,29 a 1,71% (p/v), respectivamente. A partir do planejamento experimental, foi possível observar que os DES foram capazes de exibir efeito plastificante no material, onde as concentrações ótimas foram de 5 e 6,41% de amido, e 0,29 e 1,71 % de DES, considerando os maiores resultados das propriedades mecânicas de resistência a tração (RT) e elongação à ruptura (E). As propriedades mecânicas avaliadas (RT e E) após a incorporação dos DES e extratos mostraram modificações de acordo com a natureza e concentração de cada componente. A solubilidade e permeabilidade ao vapor de água diminuíram com as menores concentrações de DES. Os DES e extratos promoveram aumento da RT nas maiores concentrações, e de E nas menores concentrações. Os extratos não ocasionaram alterações nas estruturas dos filmes, observada pelas imagens de microscopia eletrônica de varredura. Foi comprovada a atividade antioxidante dos filmes pela adição dos extratos, variando de 60 a 82 % de inibição do radical DPPH, e 123,02 a 251,90 mg FeSO4/g amostra pela análise de FRAP, sendo os filmes com DES com ácido lático de maiores respostas. Os filmes mostraram biodegradação em solo em 49 dias de análise, demonstrando o seu caráter biodegradável. Os resultados obtidos nesse trabalho são relevantes para uma futura aplicação em alimentos e para o aprimoramento tecnológico na área da pesquisa.

Abstract: Biodegradable films are packages obtained from biological matrices and, in general, it is necessary to use plasticizers to improve their characteristics and flexibility. The use of a new group of material with plasticizing effects in films, the Deep Eutectic Solvents (DES), is highlighted as an alternative to conventional solvents. In addition, such solvents show their application in the extraction of bioactive compounds, which can be incorporated into the film matrix. Pitanga (Eugenia uniflora L.) leaves are an excellent alternative for obtaining extracts with antioxidant properties, which provide the films with an additional property. The aim of this work was to evaluate, through experimental design, the obtaining of biodegradable films of cassava starch and added DES as plasticizer, and to evaluate the use of pitanga leaf extracts as biological functionalizer of the films. The starch and DES concentrations varied from 3.59 to 6.51%, and 0.29 to 1.71% (w/v), respectively. From the experimental planning, it was possible to observe that DES were able to exhibit plasticizing effect on the material, where the optimal concentrations were 5 and 6.41% starch, and 0.29 and 1.71 % DES, considering the highest results of mechanical properties of tensile strength (RT) and elongation at break (E). The evaluated mechanical properties (RT and E) after DES and extracts incorporation showed modifications according to the nature and concentration of each component. The solubility and water vapor permeability decreased with the lower concentrations of DES. The DES and extracts promoted increased RT at higher concentrations, and E at lower concentrations. The extracts did not cause alterations in the film structures, as observed by scanning electron microscopy images. It was proved the antioxidant activity of films by the addition of extracts, varying from 60 to 82 % of DPPH radical inhibition, and 123.02 to 251.90 mg FeSO4/g sample by FRAP analysis, being films with DES with lactic acid of higher responses. The films showed biodegradation in soil within 49 days of analysis, demonstrating their biodegradable character. The results obtained in this work are relevant for a future application in food and for technology improvement in the research area.