Desenvolvimento de filmes nanocompósitos de isolado protéico de corvina (micropogonias furnieri) e argila organofílica

Abstract

O desenvolvimento de filmes e coberturas é um processo de transformação que utiliza polímeros capazes de formar uma matriz contínua. As proteínas de pescado apresentam propriedades que são vantajosas no preparo de biofilmes, como habilidade para formar redes, plasticidade e elasticidade, apresentando boa barreira ao oxigênio, mas sua barreira ao vapor de água é baixa devido à sua natureza hidrofílica. Estas propriedades podem ser melhoradas aplicando nanotecnologia, incluindo materiais como as nanoargilas. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver filmes nanocompósitos a partir de biopolímeros protéicos provenientes de isolados protéicos de corvina (Micropogonias furnieri) e argilas organofílicas. O isolado protéico de corvina (IPC) foi obtido utilizando processo de variação de pH para solubilizar e isolar proteína. Os filmes poliméricos foram desenvolvidos pela técnica de “casting”. Para o desenvolvimento de filmes nanocompósitos de isolado protéico de corvina (IPC) e montmorilonita foi executado um planejamento experimental de 3 níveis e 3 fatores com 3 réplicas no ponto central. Os resultados foram submetidos à metodologia de superfície de resposta (MSR) para estudar os efeitos simultâneos das variáveis independentes, concentração de IPC (IPC = 2; 3,5 e 5 g/100 g de solução filmogênica); concentração de montmorilonita (MMT = 0,3; 0,5 e 0,7 g/100 g de solução filmogênica); e plastificante glicerol (G = 25, 30 e 35 g/100 g de IPC em base seca) sobre as respostas resistência à tração (MPa), elongação (%), força na ruptura (N), permeabilidade ao vapor de água (g mm m-2 d -1 KPa-1 ) e solubilidade (%). O isolado protéico obtido de carne mecanicamente separada de corvina apresentou 97,87% de proteína (em base seca), boa capacidade de retenção de água e solubilidade. Os valores de resistência à tração variaram entre 7,2 e 10,7 MPa e os valores de elongação de 39,6 a 45,8%. Os valores encontrados para PVA no presente trabalho encontram-se entre 3,2 e 5,5 g mm m-2 d -1 KPa-1 . Os filmes nanocompósitos produzidos a partir de IPC e MMT foram promissores, do ponto de vista das propriedades mecânicas, aparência visual e fácil manuseio, bem como baixa permeabilidade ao vapor de água e a baixa solubilidade. Com relação às propriedades mecânicas, a concentração de IPC e MMT foi o principal fator que influenciou no desenvolvimento dos filmes nanocompósitos. O planejamento experimental utilizado determinou que 3,5 g de IPC; 0,5 g de MMT e 30 (g/100g de IPC) de glicerol seriam os parâmetros ideais para desenvolvimento de filmes nanocompósitos utilizando a técnica de “casting”. As coberturas de isolado protéico de corvina (IPC) e as coberturas de IPC e MMT foram aplicadas em mamão minimamente processado para avaliar sua vida- útil. O revestimento com cobertura de isolado protéico de corvina e montmorilonita aplicado em mamão minimamente processado apresentou menor perda de massa 5,26%, menor crescimento microbiano e menor diminuição de firmeza, luminosidade e pH conseqüentemente apresentou os melhores resultados na cobertura de mamão minimamente processado, quando comparados com a amostra controle sem cobertura.

The development of films and coatings is a transformation process that uses polymers capable to form a solid matrix. The fish proteins have properties that are advantageous in the preparation of biofilms, such as the ability to form networks, plasticity and elasticity, with a good oxygen barrier, but the barrier to water vapor is low due to its hydrophilic nature. These properties can be improved by applying nanotechnology, including materials such as nanoclays. The objective of this study was to development nanocomposite films from protein isolate of Whitemouth croaker (Micropogonias furnieri) and organoclays. The Whitemouth Croaker protein isolate (CPI) was obtained from mechanically separated meat using the pH shifting process to solubilize and isolate the protein. The polymer films were development by the technique of casting. CPI films was performed an experimental design of three levels and three factors with three replicates at the central point. The results were subjected to response surface methodology (RSM) to study the simultaneous effects of independent variables: CPI concentration (CPI = 2.0, 3.5 and 5.0 g/100 g film-forming solution), montmorillonite concentration (MMT = 0.3, 0.5 and 0.7 g/100 g film-forming solution) and plasticizer glycerol (G = 25, 30 and 35 g/100 g CPI on a dry basis) and the responses: tensile strength (MPa) , elongation (%), breaking strength (N), water vapor permeability (g mm m -2 d -1 kPa-1 ) and solubility (%). The protein isolate obtained from mechanically recovered meat of croaker had 97.87% protein (dry basis), good water holding capacity and solubility. The values of tensile strength ranged between 7.2 and 10.7 MPa and elongation values of 39.6 to 45.8%. The values found for WVP in this study are between 3.2 and 5.5 g mm m -2 d -1 kPa-1 . The nanocomposite films of CPI and MMT were promising from the stand point of mechanical properties, the visual appearance and easy handling, as well as low water vapor permeability and low solubility. In respect to mechanical properties, the concentration of CPI and MMT was the main factor that influenced the development of nanocomposite films. The experimental design used determined that CPI 3.5 g, 0.5 g of MMT and glycerol 30 (g/100 g CPI) would be the ideal parameters for development of nanocomposite films using the technique of casting. The CPI coating with and without MMT were applied in minimally processed papaya as covering to evaluate their shelf-life. The coating of Whitemouth Croaker protein isolate and montmorillonite used in minimally processed papaya showed lower mass loss, growth and microbial reduction of firmness, pH and therefore light showed the best results in coverage of papaya minimally processed, when compared with control samples without covering.