Obtenção e avaliação de filmes nanocompósitos antimicrobianos com isolado protéico de frango e nanoargilas

Abstract

Polissacarídeos, proteínas, lipídios são considerados os biopolímeros mais promissores para produção de filmes devido sua biodegradabilidade, sustentabilidade e abundância. As proteínas se destacam dos demais, pois possuem uma estrutura com 20 monômeros diferentes, que confere um amplo potencial de ligações intermoleculares. Filme com adição de antimicrobianos tem a possibilidade proteger alimentos contra a deterioração e diminuição de crescimento de patógenos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar as propriedades e a atividade antimicrobiana de filmes à base de isolado protéico de frango (IPF) com adição de montmorilonita (MMT), e a avaliação antimicrobiana em filmes com adição de óleo essencial de orégano. Para tanto, foi elaborado o IPF, pela solubilização alcalina da proteína e precipitação no ponto isoelétrico a partir de carne mecanicamente separada de frango. A solução formadora dos filmes foi elaborada a partir de IPF, água, glicerol e hidróxido de sódio. As formulações dos filmes foram elaboradas conforme a técnica de casting, segundo um planejamento fatorial 23. Foram avaliadas as propriedades de resistência a tração (RT) e elongação (E); espessura, solubilidade; permeabilidade ao vapor de água (PVA); opacidade; microscopia eletrônica de varredura (MEV); difração de raio-X (DRX); espectroscopia no infravermelho (FTIR) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Os filmes com diferentes concentrações de montmorilonita foram desenvolvidos e suas propriedades foram comparadas aos filmes controles. Estes filmes e filmes com adição de óleo essencial de óregano foram avaliados quanto a sua atividade antimicrobiana frente aos micro-organismos Listeria monocytogenes e Salmonella Enteritidis pelo método de difusão em disco. Os filmes com maior atividade antimicrobiana e os filmes controle foram aplicados sobre miúdos de frango (fígado), e foram avaliados os micro-organismos psicrotróficos pela método de contagem. A elongação e PVA dos filmes não foram afetados pelas variáveis estudadas no experimento. A menor solubilidade e opacidade e maior RT dos filmes ocorreram em alta concentração de MMT (0,8g.100 mL-1), baixa de glicerol (0,2g.100 mL-1), intermediária de IPF (2,0g.100 mL-1) e tratamento térmico a 70 oC. A maior atividade antimicrobiana foi verificada nos filmes com 1,2% de óleo essencial de orégano frente a L. monocytogenes e S. Enteritidis, que apresentou efeito antimicrobiano quando aplicado em fígado de frango com uma redução de 1,5 Log.UFC.g-1 em relação ao filme controle. Os filmes adicionados de óleo essencial de óregano podem ser eficazes contra os patógenos alimentares testados e a MMT é capaz de gerar propriedades estruturais melhoradas em filmes a base de IPF.

Polysaccharides, proteins and lipids are considered the most promising biopolymers for film production because of their biodegradability, sustainability and abundance. Proteins stand out from the others because they have a structure with 20 different monomers, which confers broad potential of intermolecular bonds. A film with added antimicrobials has the ability to protect food against deterioration and reduction of the growth of pathogens. The aim of this study was to develop and evaluate the properties and the antimicrobial activity of the films based on the chicken protein isolate (CPI) with the addition of montmorillonite (MMT), and antimicrobial evaluation in films with the addition of oregano essential oil. Thus, the CPI was prepared by alkaline solubilization of protein and precipitation at the isoelectric point from mechanically separated meat of chicken. The film forming solution was prepared from CPI, water, glycerol and sodium hydroxide. The compositions of the films were prepared according to the casting technique, following a 23 factorial design. The properties evaluated were: tensile strength (TS) and elongation (E), thickness, solubility, water vapor permeability (WVP), opacity, scanning electron microscopy (SEM), X -Ray Diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The films with different concentrations of montmorillonite were developed and their properties were compared to the control films. These films and the films with the addition of oregano essential oil were evaluated for their antimicrobial activity against microorganisms Listeria monocytogenes and Salmonella Enteritidis by the disk diffusion method. The films with higher antimicrobial activity and control films were applied on chicken giblets (liver), and psychotropic microorganisms were evaluated by the counting method. The elongation and WVP of the films were not affected by the variables in the experiment. The lower solubility and opacity and higher TS of the films occurred in high concentration of MMT (0,8g.100 mL-1), low glycerol (0,2g.100 mL-1),of intermediate CPI (2,0g.100 mL-1) and heat treatment at 70 ºC. The highest antimicrobial activity was observed in the films with 1.2% oregano essential oil against L. monocytogenes and S. Enteritidis, which showed antimicrobial effect when applied to chicken liver with a decrease of 1.5 Log.CFU.g-1 compared to the control film. The films added with essential oregano oil can be effective against the tested food pathogens and the MMT is able to generate improved structural properties in films based in CPI.