Nas últimas décadas, a procura de alternativas de fontes renováveis, para produção de biofilmes comestíveis ou degradáveis biologicamente, existe devido ao crescimento da demanda por alimento ecologicamente corretos e de alta qualidade, preocupações ambientais sobre o descarte de materiais renováveis e oportunidades para criar novos mercados de matérias-primas formadoras de filme. Entre os diversos materiais pesquisados para produção de filmes comestíveis e/ou biodegradáveis, o amido merece atenção, devido ao seu fácil processamento, baixo custo, abundância, biodegradabilidade, comestibilidade e fácil manipulação. O amido é um dos polissacarídeos mais importantes e abundantes na natureza e tem sido objeto de numerosas investigações que reportam, entre outras, sua capacidade para formar revestimentos para aplicação na indústria de alimentos (Arvanitoyannis et al., 1998). É obtido em forma granular de fontes renováveis como milho, mandioca, batata, inhame, cereais e legumes, sendo apropriado para uma variedade de usos na indústria (Petersen et al., 1999). O amido é um biopolímero natural, formado por dois tipos de polímeros da glicose, a amilose e a amilopectina, com estruturas e funcionalidades diferentes (Ellis et al.,1998). A relação destes dois componentes varia de acordo com o tipo de amido, mas normalmente os amidos contêm entre 18 a 30% de amilose. O conteúdo de amilose no amido é uma propriedade muito importante quando se deseja preparar filmes. Variações nas proporções entre estes componentes e em suas estruturas e propriedades podem resultar em grânulos de amido com propriedades físico-químicas e funcionais muito diferentes, que podem afetar as suas aplicações industriais. A situação do setor de amido no mundo pode ser resumida em dois pontos principais: dificilmente novos reagentes químicos ou derivados serão aprovados para uso alimentar e, nos amidos existentes, os níveis permitidos de tratamentos químicos para modificação permanecerão estacionários. Neste sentido, as indústrias de alimentos e os produtores agrícolas estão interessados na identificação e no desenvolvimento de espécies que produzam amidos nativos, com características físico-químicas especiais. Esses amidos poderiam substituir amidos quimicamente modificados ou abrir novos mercados para amidos. Nesta linha, o objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar membranas biodegradáveis de amido, proveniente de resíduos urbanos, tais como: a semente da jaca, caroço de manga e abacate, utilizando a técnica de “casting”.

Este projeto foi realizado no Centro de Excelência Professor Hamilton Alves Rocha, localizado na cidade de São Cristóvão, conjunto Eduardo Gomes, os alunos envolvidos frequentam os 2° anos do Ensino Médio em 2022, durante 8 meses e contou também com a colaboração da professora de Biologia. O preparo de membrana no grupo de pesquisa deu início em 2018 com a obtenção de filmes a partir do amido semente de jaca e hoje o estudo foi ampliado para obtenção de filmes de amido de caroço de manga e abacate. Para extração do amido de diferentes biomassas (sementes de jaca, manga e abacate) foram realizados inicialmente, separando as sementes dos frutos, e posteriormente lavadas e descascadas manualmente. Em seguida, as biomassas foram colocadas dentro de um recipiente de vidro por 24 h e após trituradas no liquidificador. A mistura obtida foi filtrada utilizando um pano de algodão e o filtrado foi deixado em repouso a 25°C e 2 h, para separação da parte sólida. O sobrenadante foi reservado para verificar se existe presença de amido. Já o material decantado foi lavado três vezes com água e depois três vezes com 100 mL de etanol 99% e seco em uma estufa à 35°C por 24h. Para verificar a obtenção do amido, foi realizado o teste com solução de 2% de iodo. O filme biodegradável foi preparado da seguinte forma: misturar-se 1g de amido em 35 mL de água destilada e 20% de glicerol em relação a massa do amido, correspondendo um a proporção de 5:1, amido-plastificante. A suspensão preparada foi aquecida a 75°C em banho maria por 5 minutos, sob agitação mecânica com o auxílio de uma bagueta magnética, para o preparo do filme partido do amido de abacate é necessária uma temperatura em torno de 90°C. Após completa homogeneização da mistura, a solução foi espalhada em uma placa de petri de 100 x 15 mm, e o processo de secagem do filme ocorreu na estufa à 35°C por 8 h. Para o estudo de biodegradação foi utilizado como controle filmes de poli-cloreto de vinila (PVC). A biodegradabilidade do filme de PVC e dos filmes de amido de sementes de jaca, manga e abacate, foi analisada de acordo com a norma ASTM D600396, utilizando terra vegetal. As amostras de filme de PVC puro e dos filmes de amido de sementes de jaca, manga e abacate foram enterradas no solo, dentro de frascos coletores de plásticos fechados. O experimento foi realizado em temperatura ambiente (25°C – 30°C) e umidade corrigida para 60%. O teste foi realizado em triplicata. Após período de 0, 4, 8 e 15 dias de incubação, as amostras de filmes de PVC e dos filmes de amido de sementes de jaca, manga e abacate foram retiradas.

Preparação e caracterização de membranas biodegradáveis a partir da semente de jaca, manga e abacate

Cidades e Comunidades Sustentáveis

Membranas, biodegradação, amido, sementes de jaca

Patricia Fernanda Andrade (Coordenador da Equipe)
Kátia Figueroa Daltro (Professor Colaborador)
Lisiane dos Santos Freitas (Professor Colaborador)
Yngrid Oliveira dos Santos (Aluno Capitão)
Cristian Vinicius Silva Santana (Aluno)
Carlos Fernando de Souza Santos (Aluno)

Centro de Excelência Professor Hamilton Alves Rocha, São Cristóvão-SE

. O interesse pelo desenvolvimento de membranas biodegradáveis, surgiu devido à preocupação sobre o descarte de materiais não degradáveis no meio ambiente, sendo assim, surgiu a ideia da produção de filmes com matérias-primas provenientes de produtos agrícolas para ajudar na redução desses resíduos. Dentro deste contexto, pensando em um método que pudesse resolver essa problemática, o trabalho que já vem sendo desenvolvido desde 2018 pelas professoras e alunos do 2° Anos do Ensino Médio e atualmente em colaboração com a UFS, teve como principal propósito aperfeiçoar a metodologia já existente pelo grupo de pesquisa da escola, utilizando equipamentos mais adequados, sendo possível preparar plásticos biodegradáveis usando o amido da semente de abacate, com aspecto mais homogêneos e transparentes pelo método de “solvent casting”. Apesar de conseguir obter filmes do amido do abacate, ainda está em fase de investigação por nos estudantes e professoras sobre a otimização da metodologia.

Para extrair o amido da solução decantada, foi utilizado como solvente orgânico o etanol, por ser solúvel em água, assim, quando adicionado à solução de amido, rompe as interações amido-água (ligações de hidrogênio), fazendo com que este se precipite. Para confirmar a obtenção do amido a partir de semente de jaca, manga e abacate, foi utilizado o teste de lugol (solução de 2% iodo). Os resultados mostraram a presença de amido devido o surgimento de uma coloração azul, após adicionar duas gotas a solução de 2% de iodo, Figura 3. Essa mudança de cor ocorreu porque a amilose forma um complexo azul com o iodo, devido o iodo se alojar dentro da cadeia de polissacarídeo.

Os resultados obtidos durante o processo de extração do amido das biomassas mostraram que a semente de abacate tem uma maior oxidação em relação as outras sementes quando descascadas. Estudos desenvolvidos por Daiuto e Vieites mostram que isso ocorre porque quando a semente é submetida a processos de corte, há liberação da enzima polifenoloxidase, que leva ao escurecimento enzimático. No entanto, foi possível remover parte desse avermelhado, utilizando durante o processo de lavagem com água a centrifugação. Neste sentido, durante a preparação dos filmes das diferentes biomassas, semente de jaca, manga e abacate, pela técnica de casting, foi observado a formação do filme após a solubilização do amido no solvente, com a formação de uma solução filmogênica para o amido da semente de jaca e manga. Nesta técnica, após a gelatinização térmica dos grânulos de amido em excesso de água, a amilose e a amilopectina se dispersam na solução aquosa e, durante a secagem se reorganizam, formando uma matriz contínua dando origem ao filme de amido. Neste projeto, foi utilizado 20% de glicerol como plastificante e foi observado que os filmes obtidos da semente de jaca e manga apresentaram mais transparente, flexível e com aspecto uniforme, Figura 4. No caso da formação do filme de amido de abacate foi possível obter filmes homogêneos e transparentes, a partir do controle da proporção do amido-plastificante e temperatura utilizada durante a solubilização do amido de abacate. Foi observado também que a diminuição do plastificante favorece a formação de filmes quebradiços e opacos. O estudo de biodegradação teve como finalidade mostrar o tempo de decomposição do filme de amido. Para isso, realizamos um comparativo entre o filme de sementes de jaca e manga com o filme de PVC. A biodegradação, Figura 5, foi acompanhada no aspecto macroscópico. Os resultados mostraram que após 4 dias, iniciou-se o processo de biodegradação do filme de amido de sementes de jaca e manga, observado pela fragmentação do filme, o mesmo não foi observado para o filme de PVC. Após um período de 8 dias, foi observado a aceleração no processo de biodegradação do filme de amido de manga e jaca. A biodegradação total do filme de amido foi observada com 12 e 15 dias, já para o filme de PVC, o processo de biodegradação não ocorreu.

Os filmes e revestimentos comestíveis e/ou biodegradáveis compõem parte importante do cenário de pesquisa nacional e internacional, com trabalhos importantes quanto à produção, caracterização e aplicação destes materiais. Os filmes de amido produzidos a partir da semente de jaca, manga e abacate apresentaram aspecto denso, uniforme e transparente com 50 m de espessura, com grande potencial para aplicação em embalagens de alimentos, por exemplos, frutas e hortaliças minimamente processadas. A biodegradação total dos filmes do amido da manga e jaca ocorreu em 12 e 15 dias respectivamente. Já o filme do amido do abacate está em processo de análise. Etapas futuras: Estudo morfológico do amido da manga e abacate, estudo da solubilidade em diferentes solventes, estudo das propriedades físicas, químicas e mecânicas do filme biodegradável e variações do uso de plastificantes (glicerol e sorbitol).

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