Desenvolvimento e caracterização de filmes biopoliméricos a partir de resíduos de tilápia (Oreochromis niloticus) com incorporação de óleos essenciais, nanoargila e gelatina

Abstract

Films obtained from renewable sources are considered promising due to their degradation capacity, reducing environmental impacts. The objective of this work was to develop tilapia protein isolate films with different concentrations of glycerol, nanoclay , clove and oregano essential oils and tilapia protein isolate films with different concentrations of gelatin, glycerol and sorbitol; Evaluating their properties of thickness, water solubility, acid solubility, water vapor permeability (PVA), tensile strength, elongation, color, opacity, the microstructure of the obtained films, thermal characteristics and antimicrobial activity of films with addition of essential oils; compare the characteristics of the formulations. The protein isolate was obtained by the protein alkaline solubilization technique and isoelectric point precipitation from mechanically separated tilapia meat. To develop the films with nanoclay and essential oils, the technique of casting and fractional experimental planning 2 (5-1) was used. To obtain the gelatin protein films the same technique was used with nine experiments. For the development of all films, the filmogenic solution was made with 100 mL of distilled water. For nanoclay protein films, the following concentrations were used: protein isolate (0.5, 1.0 and 1.5 g); glycerol plasticizer (0.2; 0.3 and 0.4 g); oregano and clove essential oil (0.0, 0.2 and 0.4 g) and nanoclay (0.1, 0.2 and 0.3 g). For gelatin films: protein isolate (0.0; 0.75; 1.5; 2.25 and 3.0 g); gelatin (3.0; 2.25; 1.5; 0.75 and 0.0 g); sorbitol or glycerol (0.6, 0.45, 0.3, 0.15 and 0.0 g). The antimicrobial activity of protein films with nanoclay and essential oils was verified by disk diffusion method in relation to Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Salmonella typhymurium. The results of nanoclay and essential oils protein films were submitted to the response surface methodology to study the simultaneous effects of independent variables on the analyzed parameters. The protein isolate obtained from mechanically separated tilapia meat showed 85.15% protein, good water and oil retention capacity. They presented water solubility values ranging from 30.62 to 85.45% and acid solubility from 13.19 to 45.92%. The values obtained for PVA are between 2.38 and 4.02 gmm d -1 KPa -1 m -2 , tensile strength from 0.65 to 2.76 MPa and for elongation from 0.29 to 2.07%. For antimicrobial analysis, essential oils did not show positive activity. Gelatin protein films exhibited water solubility values ranging from 4.11 to 28.72%, PVA values ranged from 7.12 to 16.36 gmm d -1 KPa -1 m -2 , tensile strength 12, 43 to 155.57 MPa and for elongation from 2.14 to 125.33%. The films were considered promising from the point of view of visual appearance, maneuverability and continuity. Nanoclay and essential oil films showed high solubility and low PVA, tensile strength and elongation when compared to gelatin protein films. Tilapia protein isolate had high potential for film production, so its use could add profits to the processing industries, reducing environmental impacts.

Las películas obtenidas de fuentes renovables se consideran prometedoras debido a su capacidad de degradación, lo que reduce los impactos ambientales. El objetivo de este trabajo fue desarrollar películas aisladas de proteínas de tilapia con diferentes concentraciones de aceites esenciales de glicerol, nanoargilo, clavo y orégano y películas aisladas de proteínas de tilapia con diferentes concentraciones de gelatina. glicerol y sorbitol; También se evaluaron sus propiedades de espesor, solubilidad en agua, solubilidad en ácido, permeabilidad al vapor de agua (PVA), resistencia a la tracción, alargamiento, color, opacidad, la microestructura de las películas obtenidas, características térmicas y actividad. antimicrobiano de películas con la adición de aceites esenciales; compara las características de las formulaciones. El aislado de proteína se obtuvo mediante la técnica de solubilización alcalina de proteínas y precipitación por puntos isoeléctricos de carne de tilapia separada mecánicamente. Para desarrollar las películas con nanoargilo y aceites esenciales, se utilizó la técnica de fundición y planificación experimental fraccionada 2 (5-1) . Para obtener las películas de proteína de gelatina, se usó la misma técnica con nueve experimentos. Para el desarrollo de todas las películas, la solución filmogénica se preparó con 100 ml de agua destilada. Para las películas de proteína nanoargílica, se usaron las siguientes concentraciones: aislado de proteína (0.5, 1.0 y 1.5 g); plastificante de glicerol (0.2; 0.3 y 0.4 g); orégano y aceite esencial de clavo (0.0, 0.2 y 0.4 g) y nanoargilo (0.1, 0.2 y 0.3 g). Para películas de gelatina: aislado de proteína (0.0; 0.75; 1.5; 2.25 y 3.0 g); gelatina (3.0; 2.25; 1.5; 0.75 y 0.0 g); sorbitol o glicerol (0.6, 0.45, 0.3, 0.15 y 0.0 g). La actividad antimicrobiana de las películas de proteínas con nanoargilo y aceites esenciales se verificó mediante el método de difusión de disco en relación con Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Salmonella typhymurium. Los resultados de las películas de proteínas de nanoargilos y aceites esenciales se sometieron a la metodología de superficie de respuesta para estudiar los efectos simultáneos de variables independientes sobre los parámetros analizados. El lado iso de proteína obtenido de carne de tilapia separada mecánicamente mostró 85,15% de proteína, buena capacidad de retención de agua y aceite. Presentaron valores de solubilidad en agua que iban del 30,62 al 85,45% y solubilidad en ácido del 13,19 al 45,92%. Los valores obtenidos para PVA están entre 2.38 y 4.02 gmm d -1 KPa -1 m -2 , resistencia a la tracción de 0.65 a 2.76 MPa y para alargamiento de 0.29 a 2.07%. Para los análisis antimicrobianos, los aceites esenciales no mostraron actividad positiva. Las películas de proteína de gelatina mostraron valores de solubilidad en agua que varían de 4.11 a 28.72%, valores de PVA de 7.12 a 16.36 gmm d -1 KPa -1 m -2 , resistencia a la tracción de 12.43 a 155.57 MPa y para alargamiento de 2.14 a 125.33%. Las películas se consideraron prometedoras desde el punto de vista de la apariencia visual, la maniobrabilidad y la continuidad. Las películas con nanoargilo y aceites esenciales presentaron alta solubilidad y bajo PVA, resistencia a la tracción y alargamiento en comparación con las películas de gelatina. El aislado de proteína de tilapia tiene un alto potencial para la producción de películas, por lo que su uso podría agregar ganancias a las industrias de procesamiento, reduciendo los impactos ambientales.