Filmes ativos à base de acetato de celulose com adição de licopeno, norbixina ou zeaxantina

Abstract

O desenvolvimento de filmes a partir de diferentes biopolímeros vem sendo estudado para substituir ou diminuir o uso de polímeros sintéticos e embalagens plásticas convencionais, associado ao interesse de aumentar a estabilidade dos alimentos a partir da adição de compostos bioativos à matriz polimérica. Nesse contexto, o acetato de celulose foi utilizado para produzir filmes ativos com diferentes carotenoides (licopeno, norbixina e zeaxantina). Os filmes foram obtidos a partir da técnica de casting e avaliou-se a influência da incorporação de diferentes concentrações dos carotenoides (0,03%; 0,05% e 0,1% em relação ao peso do polímero seco) em suas propriedades. Independente do pigmento adicionado os filmes apresentaram espessura média de 0,0405 mm, com aspecto visual uniforme, flexível e cor variando entre amarelo e laranja. As concentrações de 0,05% e 0,1% de licopeno ou zeaxantina modificaram as propriedades mecânicas (aumento da resistência à tração e alongamento na ruptura) e conferiu maior barreira ao vapor de água. Este comportamento foi associado ao efeito plastificante à matriz polimérica e caráter hidrofóbico destes dois carotenoides, quando comparados à adição de norbixina. Contudo, a adição de 0,1% de todos os carotenoides proporcionou filmes com maior intensidade de cor, opacidade e barreira à transmissão de luz. Assim, a maior concentração (0,1%) para os três carotenoides foi a selecionada para a caracterização dos filmes. O efeito plastificante do licopeno e da zeaxantina à matriz polimérica também foi observado através da mudança da temperatura de transição vítrea (Tg). Além disso, todos os filmes ativos aumentaram a estabilidade oxidativa do óleo de girassol armazenado sob condições aceleradas para degradação, com destaque para a adição de norbixina que mostrou menor velocidade para a formação de produtos primários e secundários de oxidação. Os resultados obtidos mostraram que as condições de armazenamento (luz e temperatura) podem influenciar nos parâmetros cinéticos e de estabilidade dos antioxidantes naturais, assim como nas propriedades dos filmes. A estabilidade entre os carotenoides se deu na seguinte ordem: norbixina > licopeno > zeaxantina. A difusão dos antioxidantes para o simulante de alimentos (etanol 95%) foi modificada de acordo com a temperatura avaliada (25 ºC e 40 ºC), com liberação rápida e sustentada durante 10 dias em ambos os tratamentos. A elevada intensidade de cor dos filmes proporcionou maior barreira à fotodegradação e melhor estabilidade da riboflavina (vitamina B2) quando armazenada sob alta intensidade de luz. O uso de acetato de celulose como polímero e a adição de carotenoides possibilitaram a obtenção de embalagens biodegradáveis ativas com potencial aplicação para aumentar a vida útil de alimentos susceptíveis às reações de degradação induzidas por diferentes fatores.

The development of films from different biopolymers has been studied to replace or reduce the use of synthetic polymers and conventional plastic packaging, associated with the addition of bioactive compounds to the polymer matrix to increase food stability. In this context, cellulose acetate was used to produce active films with different carotenoids (lycopene, norbixin and zeaxanthin). The films were obtained using the casting technique and the influence of the incorporation of different concentrations of carotenoids (0.03 %, 0.05 % and 0.1 % in relation to the dry polymer weight) on their properties was evaluated. Regardless of the pigment added, the films had an average thickness of 0.0405 mm, with a uniform visual appearance, flexible and color ranging from yellow to orange. Concentrations of 0.05% and 0.1% of lycopene or zeaxanthin modified the mechanical properties (increased tensile strength and elongation at break) and provided a greater barrier to water vapor permeability. This behavior was associated with the plasticizer effect on the polymer matrix and hydrophobic character of these two carotenoids, when compared to the addition of norbixin. However, the addition of 0.1% of all carotenoids provided films with greater color intensity, opacity and barrier to light transmission. Thus, the highest concentration (0.1%) for the three carotenoids was selected for the characterization of the films. The plasticizing effect of lycopene and zeaxanthin to the polymeric matrix was also observed by changing the glass transition temperature (Tg). In addition, all active films increased the oxidative stability of sunflower oil stored under accelerated conditions for degradation, with emphasis on the addition of norbixin, which showed lower speed for the formation of primary and secondary oxidation products. The results obtained showed that storage conditions (light and temperature) can influence the kinetic and stability parameters of natural antioxidants, as well as the properties of the films. The stability between the pigments has been described in the following order: norbixin > lycopene > zeaxanthin. The diffusion of antioxidants to the food simulant (95% ethanol) was modified according to the evaluated temperature (25 ºC and 40 ºC), with rapid and sustained release for 10 days in both treatments. The high color intensity of the films provided a greater barrier to photodegradation and better stability of riboflavin (vitamin B2) when stored under high light intensity. The use of cellulose acetate and the incorporation of carotenoids made it possible to obtain active biodegradable packaging with potential application to increase the shelf life of foods susceptible to degradation reactions induced by different factors.