Desenvolvimento de embalagens ativas e biodegradáveis adicionadas de óleos essenciais

Abstract

A busca por embalagens sustentáveis, tem levado a procura por novos materiais e tecnologias para a elaboração de embalagens ativas e biodegradáveis, que atendam às necessidades do mercado, do consumidor e do meio ambiente. Embalagens produzidas a partir de polímeros naturais com excelentes propriedades formadoras de filmes, podem se transformar em embalagens ativas quando compostos ativos são incorporados em sua matriz polimérica. Filmes ativos e biodegradáveis foram produzidos utilizando 1 e 1,5% (m/v) de metilcelulose, e 6,5 e 7% (m/v) de colágeno, contendo óleos essenciais de canela (Cinnamomum cassia), litsea cubeba (Litsea cubeba) e tomilho (Thymus vulgaris) nas concentrações de 0,25% e 0,5% (v/v). Os filmes elaborados com os óleos essenciais se apresentaram visualmente contínuos e homogêneos. Os filmes preparados, foram caracterizados quanto as suas propriedades mecânicas, de barreira, térmicas e morfológicas. A bioatividade dos óleos essenciais e dos filmes foram avaliadas pelas análises das atividades antibacteriana para Staphylococcus aureus e Escherichia coli e antioxidante (DPPH, ABTS e poder redutor). A biodegradabilidade em solo dos filmes produzidos também foi avaliada. Os filmes de colágeno apresentaram uma melhora nas propriedades mecânicas e de barreira, com a redução da permeabilidade ao vapor d’agua e da solubilidade quando comparados ao padrão. Nos filmes de metilcelulose houve pequena melhoria nas propriedades de barreira e redução nas propriedades mecânicas quando se adicionou os óleos essenciais. As análises de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA), mostraram um aumento na estabilidade térmica em todos os filmes após a incorporação dos óleos essenciais e redução na perda de massa nos filmes de colágeno com o óleo de litsea cubeba (FC2-L1) e a metilcelulose com óleo de canela (FM2- C1). As imagens por MEV mostraram superfícies lisas e homogêneas em todos os filmes. Os filmes FC2-L1 e FM2-C1 apresentaram maior atividade antibacteriana contra Staphylococcus aureus e Escherichia coli e excelente atividade antioxidante contra o radical ABTS quando comparados aos demais filmes avaliados. O filme de colágeno com óleo de tomilho (FC1-T2) apresentou 81,7% de inibição contra o radical ABTS. O tempo de biodegradação total em solo de areia preta e areia de praia foi no máximo de 20 dias para todos os filmes produzidos. Os filmes que apresentaram maior potencial para se tornarem embalagens ativas e biodegradáveis foram os FC1-T2 e FM1-L2 como embalagens antioxidantes e FC2-L1 e FM2-C1 como embalagens antibacterianas.

The search for sustainable packaging has led to the search for new materials and technologies for the development of active and biodegradable packaging, which meet the needs of the market, the consumer and the environment. Packaging made from natural polymers with excellent film-forming properties can become active packaging when active compounds are incorporated into its polymer matrix. Active and biodegradable films were produced using 1 and 1.5% (m/v) of methylcellulose, and 6.5 and 7% (m/v) of collagen, containing essential oils of cinnamon (Cinnamomum cassia), litsea cubeba (Litsea cubeba) and thyme (Thymus vulgaris) at concentrations of 0.25% and 0.5% (v/v). The films made with essential oils were visually continuous and homogeneous. The prepared films were characterized for their mechanical, barrier, thermal and morphological properties. The bioactivity of essential oils and films were evaluated by analyzing the antibacterial activities for Staphylococcus aureus and Escherichia coli and antioxidant (DPPH, ABTS and reducing power). The soil biodegradability of the produced films was also evaluated. Collagen films showed an improvement in mechanical and barrier properties, with reduced water vapor permeability and solubility when compared to the standard. In methylcellulose films there was little improvement in barrier properties and reduction in mechanical properties when essential oils were added. Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) analyzes showed an increase in thermal stability in all films after the incorporation of essential oils and a reduction in mass loss in collagen films with litsea cubeba oil (FC2 -L1) and methylcellulose with cinnamon oil (FM2-C1). SEM images showed smooth and homogeneous surfaces in all films. The FC2-L1 and FM2-C1 films showed greater antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli and excellent antioxidant activity against the ABTS radical when compared to the other films evaluated. The collagen film with thyme oil (FC1-T2) showed 81.7% inhibition against the ABTS radical. The total biodegradation time in black sand soil and beach sand was a maximum of 20 days for all films produced. The films that showed the greatest potential to become active and biodegradable packaging were FC1-T2 and FM1-L2 as antioxidant packaging and FC2-L1 and FM2-C1 as antibacterial packaging.