Desenvolvimento de filmes biodegradáveis, blendas e bicamadas utilizando diferentes fontes proteicas

Abstract

O uso de biopolímeros obtidos a partir de fontes renováveis na elaboração de filmes biodegradáveis, é uma alternativa para aplicações inovadoras na proteção e preservação de alimentos, assim como na redução do impacto ambientam causado pelo descarte inadequado de embalagens sintéticas. O presente estudo teve como objetivo geral a elaboração de filmes individuais, blendas e bicamadas a partir de proteínas de glúten de trigo, de zeína de milho e de isolado proteico de pescada (Cynoscion guatacupa). Inicialmente, foi realizado isolamento das proteínas de pescada (aparas frescas). Tanto as aparas, quanto o isolado proteico obtido delas e as demais proteínas foram caracterizadas quanto a sua composição proximal. A partir dessas proteínas, foram elaborados através do método de casting, os filmes individuais, blendas e bicamadas, que foram avaliados quanto a espessura, propriedades mecânicas de resistência à tração (RT) e alongamento na ruptura (AR), cor e opacidade, solubilidade em água (SOL), permeabilidade ao vapor dágua (PVA), microestrutura, propriedades térmicas e biodegradação em solo. Os filmes de isolado proteico de pescada (FP), a blenda de isolado proteico de pescada com glúten (BL P+G) e a bicamada de isolado proteico de pescada com glúten (BI P+G) apresentaram maior resistência a tração, enquanto o filme de glúten (FG) exibiu maior alongamento na ruptura e a solubilidade mais baixa. O filme de zeína (FZ) apresentou propriedades mecânicas deficientes, e foi o único que não se degradou 100% em 60 dias no solo. A BL P+G e a BI P+G mostraram ser as matrizes mais promissoras para aplicação como material de embalagem devido as propriedades em geral exibirem os resultados mais requeridos para serem utilizadas como embalagens para diferentes aplicações. A BL P+G apresentou AR, SOL, PVA e propriedades térmicas melhores quando comparada a BI P+G. Entretanto, a RT de ambas foi muito próxima, assim como as propriedades microestruturais, onde ambas apresentaram superfícies irregulares e com poros, porém, mais lisas quando comparadas as demais matrizes desenvolvidas. Todas as matrizes apresentaram biodegradabilidade (BOD) progressiva, sendo que, em 10 dias de análise, o FP, o FG e a BL P+G já estavam 100% degradados. A BI P+G só exibiu sua completa biodegradação após 30 dias de análise. Estes resultados de BOD, juntamente com os demais resultados, podem ser de grande importância no que diz respeito à aplicação desses filmes, visto que, um curto ou um longo período de biodegradação pode ser requerido, dependendo da aplicação a que se destina a matriz. O isolado proteico de pescada e o glúten de trigo apresentaram-se promissores no desenvolvimento tanto dos filmes individuais quanto das blendas e bicamadas com boas propriedades. A BL P+G e a BI P+G apresentaram os resultados mais promissores para serem aplicadas no desenvolvimento de embalagens de alimentos.

The use of biopolymers obtained from renewable sources in the preparation of biodegradable films is an alternative for innovative applications in the protection and preservation of food, as well as in reducing the environmental impact caused by the inappropriate disposal of synthetic packaging. The present study has as general objective the elaboration of individual films, blends and bilayers from wheat gluten proteins, maize zein and hake (Cynoscion guatacupa) protein isolate. Initially, isolation of hake proteins (fresh chips) was carried out. Both the chips, their protein isolate and the other proteins were characterized by their proximal composition. From these proteins, the individual films, blends and bilayers were developed through the casting method, which were evaluated for thickness, mechanical properties of tensile strength (TS) and elongation at break (E), color and opacity, water solubility (SOL), water vapor permeability (WVP), microstructure, thermal properties and soil biodegradation. Films from protein isolate (PF), blends from gluten with protein isolate (BL P+G) and bilayers from gluten with protein isolate (BI P+G) showed higher tensile strength, whereas the gluten film (GF) exhibited higher elongation at break and lower solubility. The zein film (ZF) had poor mechanical properties and was the only one that did not degrade 100% in 60 days in the soil. BL P+G and BI P+G proved to be the most promising matrices for application as packaging material due to the properties in general exhibit the most required results to be used as packaging for different applications. The BL P+G presented better E, SOL, WVP and thermal properties when compared to BI P+G. However, the TS of both was very close, as well as the microstructural properties, where both presented irregular surfaces and with pores, however, they were smoother when compared to the other developed matrices. All matrices showed progressive biodegradability (BOD), and in 10 days of analysis, the PF, GF and BL P+G were 100% degraded. The BI P+G only showed its complete biodegradation after 30 days of analysis. These BOD results, along with the other results, may be of great importance with regard to the application of these films, since a short or a long period of biodegradation may be required, depending on the intended application of the matrix. Protein isolate from hake and wheat gluten were promising in the development of individual films as well as in blends and bilayers with good properties. The BL P+G and the BI P+G presented the most promising results for to be applied in the development of food packaging.