Desenvolvimento de embalagens biodegradáveis ativas a partir de polímeros e extrato natural de jambolão

Abstract

A utilização de polímeros biodegradáveis para produção de embalagens é uma alternativa para a redução da poluição do meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de filmes, blendas e protótipos de embalagens utilizando colágeno (COL), metilcelulose (MC) e proteínas de soro de leite (PSL). Além disso foram produzidos filmes de metilcelulose ativos e com potencial uso para embalagens inteligentes coma adição de extrato de jambolão (Syzygium cumini). Na produção dos filmes foi utilizado o método de casting, sendo todas formulações avaliadas quanto às propriedades químicas, físicas, ópticas, mecânicas, térmicas, de barreiras, morfológicas e quanto a biodegradabilidade em solo e água do mar. Os filmes de metilcelulose adicionados de extrato de jambolão foram também avaliados quanto a capacidade antioxidante e a sensibilidade a mudança de coloração frente a variação de pHs. A utilização de colágeno, soro de leite e metilcelulose se mostraram aplicáveis na produção de filmes e blendas para uso em embalagens biodegradáveis para alimentos. Essas matérias-primas originaram filmes com diferentes propriedades, que foram direcionados para aplicações diversas, tais como, filmes de MC para produção de sachês solúveis, PSL:MC embalagens flexíveis e PSL embalagens com baixa maleabilidade. Filmes elaborados com MC apresentaram superfície homogênea com alta transparência (T), solubilidade (SOL), resistência a tração (RT) e boas propriedades de barreira ao vapor de água (PVA), COL demonstraram boa capacidade de elongação (E), baixa transparência e boas propriedades de barreiras; PSL apresentou coloração amarela acentuada, baixas propriedades mecânicas e de barreira. A produção de blendas MC:COL e PSL:MC promoveu a melhoria das propriedades tecnológicas de resistência à tração e permeabilidade ao vapor de água (PVA). Dentre os filmes produzidos, o filmes de MC foi o que apresentou melhores propriedades, sendo então utilizado para a adição de extrato de jambolão em 10, 30 e 50%, o que acarretou na melhoria das propriedades mecânicas e de barreira, bem como propiciou funcionalidade aos filmes, tornando-os ativos e com potencialidade de uso em embalagens inteligentes através da alta capacidade antioxidante e mudança de coloração frente a variação de pH em maior intensidade na faixa de (4 a 8), oque sugere que possam ser utilizados em alimentos gordurosos como carnes e queijos. Todos os filmes produzidos apresentaram rápida biodegradação em solo e em água do mar, estando estes totalmente degradados em 15 dias no solo e 5 dias na água do mar, demonstrando grande potencial como material para embalagens sustentáveis.

The use of biodegradable polymers for the production of packaging is an alternative to reduce pollution of the environment. The present work had the objective of preparing films, blends and packaging prototypes using collagen (COL), methylcellulose (MC) and whey proteins (WP). In addition, active and potential methylcellulose films were produced for intelligent packaging with the addition of jambolan extract (Syzygium cumini). In the production of the films the casting method was used, all formulations being evaluated for chemical, physical, optical, mechanical, thermal, barrier, morphological and biodegradability properties in soil and sea water. Methylcellulose films added with jambolan extract were also evaluated for antioxidant capacity and sensitivity to color change versus pH variation. The use of collagen, whey protein and methylcellulose were shown to be applicable in the production of films and blends for use in biodegradable food packaging. These raw materials originated films with different properties, which were directed to various applications, such as MC films for the production of soluble sachets, WP:MC flexible packages and WP packages with low malleability. The films presented with MC presented a homogeneous surface with high transparency (T), solubility (SOL), tensile strength (RT) and good water vapor barrier (PVA) properties, COL showed good elongation capacity (E), low transparency and good barrier properties; WP films showed marked yellow staining, low mechanical and barrier properties. The production of MC:COL and WP:MC blends improved the technological properties of tensile strength and water vapor permeability (PVA). Among the films produced, MC films had the best properties and were then used to add 10, 30 and 50% of the jambolan extract, which resulted in the improvement of the mechanical and barrier properties, as well as the functionality to the films, making them active and able to use in intelligent packaging through the high antioxidant capacity and color change against the variation of pH in greater intensity in the range of (4 to 8), which suggests that they can be used in fatty foods such as meats and cheeses. All the films produced showed rapid biodegradation in soil and sea water, being totally degraded in 15 days in the soil and 5 days in sea water, demonstrating great potential as a material for sustainable packaging.