Elaboration and characterization of nanostructures and films based on chitosan and cellulose nanocrystal for food application

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Flores, Rafaela Venancio
• Orientador(a): Soares, Nilda de Fátima Ferreira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Programa de Pós-Graduação: Ciência e Tecnologia de Alimentos
• Área do conhecimento CNPq: Embalagens de Produtos Alimentares
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/30988; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.015

A ciência de materiais aplicada à área de alimentos tem ganhado posição de destaque nos últimos anos. Materiais à base de polímeros naturais, sustentáveis e biodegradáveis têm sido o foco de pesquisas nos setores de embalagens e encapsulamento de compostos bioativos. Dentre os polímeros estudados, celulose e quitosana se destacam por serem abundantes e por apresentarem diversas aplicações. Nesse sentido, este trabalho visou contextualizar e apontar os principais desafios e avanços a respeito do desenvolvimento de nanocomplexos e filmes à base de quitosana e derivados de celulose, em especial o nanocristal de celulose (CNC), além de avaliar as estruturas desenvolvidas quanto a suas propriedades estruturais, térmicas e físico- químicas. Primeiramente, desenvolveu-se e otimizou-se nanocomplexos de quitosana/CNC por meio do design Box-Behnken. As variáveis envolvidas foram pH CNC , concentração de NaCl ([NaCl]) e proporção molar de quitosana:CNC. Nanocomplexos com diâmetro médio < 200 nm e potencial zeta próximo a +40 mV foram obtidos. Além disso, elevados rendimentos de complexação (~8%) foram obtidos em condições envolvendo maior valor de pH e menores [NaCl] (p < 0.05). Análises de XRD e TGA/DTG mostraram uma maior resistência térmica dos nanocomplexos e modificações de cristalinidade, em comparação com a quitosana. A ausência de alterações microscópicas indicou estabilidade térmica para o nanocomplexo CH:CNC = 3:1, armazenado durante 30 dias, a 7 ºC e 25 ºC. Em um segundo estudo, uma blenda polimérica ativa foi desenvolvida. Nesse estudo, objetivou-se avaliar a influência do tipo de ácido (lático e propiônico) usado para dispersar a quitosana e de diferentes concentrações de CNC em filmes de quitosana/PVA adicionados de extrato de Juçara. A avaliação dos espectros FTIR mostraram uma forte influência do tipo de ácido na estrutura dos filmes, o que influenciou a cor e a atividade antioxidante dos mesmos, sendo que aqueles produzidos com ácido propiônico apresentaram coloração roxa, enquanto aqueles com ácido lático apresentaram coloração avermelhada e maior atividade antioxidante (95%). A adição de CNC aos filmes aumentou o módulo de Young e reduziu a resistência à tração e alongamento na ruptura dos mesmos, sendo que filmes formulados com ácido lático apresentaram maior alongamento na ruptura (236%) e menor módulo elástico (30 Mpa), comparando com aqueles com ácido propiônico (171.4% e46,6 MPa, respectivamente). Os estudos conduzidos evidenciaram o potencial de aplicação dos materiais à base de quitosana e nanocelulose e como estes podem ser funcionalizados e aplicados na área de alimentos. Novas perspectivas foram criadas para o desenvolvimento de produtos, mostrando que propriedades desejadas e únicas são alcançadas quando os fatores intrínsecos e extrínsecos que influenciam as interações, propriedades e funções dos materiais são exploradas. Palavras-chave: Nanocomplexos. Box-behnken design. Embalagens. Filmes ativos. Extrato de Juçara.