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Tipo: Tese
Título: Produção, caracterização e potencial industrial do aditivo natural Hyssopus officcianalis l. no desenvolvimento de membranas biodegradáveis
Autor(es): Cesca, Rafaela Silva
Primeiro Orientador: Vega, William Renzo Cortez
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Paz, Marcelo Fossa da
metadata.dc.contributor.referee1: Pinedo, Rosalinda Arevalo
metadata.dc.contributor.referee2: Souza, Clitor Junior Fernandes de
metadata.dc.contributor.referee3: Muzzi, Rozanna Marques
Resumo: O consumo de materiais plásticos de origens fósseis e não biodegradáveis tem impulsionado o desenvolvimento de materiais inovadores a partir de recursos renováveis. O uso de aditivos naturais, como os óleos essenciais, no desenvolvimento de películas biodegradáveis se mostra eficiente como agentes antimicrobianos, antifúngicos e antioxidantes. O Hissopo é utilizado como condimento, medicamento natural e produzido como óleo essencial. Possui propriedades antimicrobianas, antifúngicas, antiespasmódicas, antissépticas, antivirais e antioxidantes, amplamente utilizadas na área da medicina natural. Visando sua aplicabilidade na área de filmes biopoliméricos, o objetivo deste trabalho foi produzir e caracterizar membranas biodegradáveis com o óleo essencial de Hissopo, analisando seu possível potencial industrial e apresentando metodologias sustentáveis. Os filmes oriundos de fécula de mandioca foram denominados: filme controle (T0), as concentrações e denominações dos óleos essenciais de Cravo, Hissopo e Orégano em filmes de fécula de mandioca, foram de (TC05=0,5%, TH05=0,5%, TO05=0,5%) e (TC1=1%, TH1=1%, TO1=1%). A produção dos filmes foi pelo método de casting. Comparou-se as características dos filmes com óleo essencial de Hissopo, com óleo essencial de Cravo e Orégano. Com o intuito de melhorar as particularidades das membranas, também foram produzidas películas de fécula de mandioca com diferentes concentrações de nano argila bentonita, adicionadas com óleo essencial de Hissopo. As concentrações e denominações da nano argila foram de (B1=0,1g; B2= 0,2g; B3=0,3g, B4=0,4g), e com adição de 1% de óleo essencial de Hissopo (HB1=0,1+1%, HB2=0,2+1%, HB3=0,3+1%, HB4=0,4+1%). Em todas as produções foi adicionado 30% de plastificante (glicerina PA) e utilizado 3,0g de fécula de mandioca. Foram avaliadas as propriedades de espessura, densidade, coloração, opacidade, permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água, ângulo de contato, resistência a tração, elongação, e microestruturas pelas análises de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho por Transformada de Fourier, espectroscopia na região do UV-Vis, suas propriedades térmicas por calorimetria exploratória diferencial e Termogravimetria, e sua biodegradabilidade em solo. Em membranas de fécula de mandioca, o uso do óleo essencial de Hissopo apresentou resultados significativos de elongação 65%, a atividade antimicrobiana comprovada contra Staphylococcus aureus ATCC 43300, solubilidade em água (41,78%, para TH05), alta luminosidade (L*= 94,56±0,82 para TH1, baixa opacidade (37,53%, para TH05) e segundo menor tempo de biodegradação em solo (175,15 dias, para TH1), calculado pelo método de regressão linear. Apesar das adições dos óleos essenciais, as películas apresentaram características hidrofílicas. Os filmes com adição de bentonita, indicaram melhora nas propriedades mecânicas, como resistência a tração, proteção contra raios UV e considerável transparência na região do Visível. A característica hidrofóbica do óleo essencial de Hissopo causou baixa permeabilidade ao vapor de água (HB1=4,45±0,82 g mm/m²diaKpa). A adição do aditivo natural influenciou positivamente na luminosidade dos filmes (L*=92,04±0,33 para HB1) e diminuição em sua opacidade (HB2=44,06%). Os filmes HB1 e HB4 apresentaram inibição contra Enterobacter aerogenes. Os filmes B3, HB3 e HB4 apresentaram significativa perda de massa através da biodegradação. As membranas demonstraram propriedade exotérmica. Todos as amostras produzidas neste trabalho manifestaram microestruturas porosas. Constata-se que o óleo essencial de Hissopo apresenta relevância como aditivo natural em membranas biodegradáveis, e que as películas produzidas exibem um significativo potencial industrial, podendo então ser um substituinte de filmes sintéticos. E buscando tal aplicação os filmes desenvolvidos, T0; H1; HB1; B1; HB4 e B4 foram aplicados em carne bovina in natura analisando seus comportamentos como substitutos de embalagens sintéticas durante o período de prateleira refrigerada de sete dias. Os tratamentos passaram pelas metodologias de coloração, atividade de água (Aw), textura (kgf) e perda de massa (%). Os filmes resultaram em películas que obtiveram alteração em sua coloração, todavia, não demonstraram alteração de intenção de consumo. Os filmes ocasionaram perda de Aw nas amostras de carne bovina (H1=0,447aw), sucedendo sua perda de massa (HB4=68,07%) e amostras de carne secas com texturas rígidas. Apesar dos resultados encontrados, as membranas com OEH apresentaram ação antioxidante, evitando a oxidação lipídica e assim o controle da proliferação de bactérias e fungos, mantendo uma aparência e odor agradável da carne bovina.
Abstract: The quest to minimize the consumption of fossil-based and non-biodegradable plastic materials has driven the development of innovative materials from renewable resources. The use of natural additives, such as essential oils, in the development of biodegradable films is proving to be effective as antimicrobial, antifungal and antioxidant agents. Hyssop is used as a condiment, natural medicine and produced as an essential oil. It has antimicrobial, antifungal, antispasmodic, antiseptic, antiviral and antioxidant properties, which are widely used in the field of natural medicine. With a view to its applicability in biopolymeric films area, the aim of this work was to produce and characterize biodegradable membranes with Hyssop essential oil, analyzing their possible industrial potential and presenting sustainable methodologies. Films made from cassava starch were developed using the casting method. The characteristics of the films containing Hyssop essential oil and Clove and Oregano essential oil were compared. For the control test (T0), the concentrations and names of clove, hyssop and oregano essential oils in cassava starch films were (TC05=0.5%, TH05=0.5%, TO05=0.5%) and (TC1=1%, TH1=1%, TO1=1%). To improve the characteristics of the membranes, cassava starch films were also produced with different concentrations of bentonite nano-clay, added with hyssop essential oil. The concentrations and names of the nano-clay were (B1=0.1g; B2= 0.2g; B3=0.3g, B4=0.4g), and with the addition of 1% Hyssop essential oil (HB1=0.1+1%, HB2=0.2+1%, HB3=0.3+1%, HB4=0.4+1%). In all productions, 30% plasticizer (glycerin) was added and 3.0g of cassava starch was used. The properties of thickness, density, color, opacity, water vapor permeability, water solubility, contact angle, tensile strength, elongation, and microstructures were evaluated by scanning electron microscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, UV-Vis Spectroscopy, their thermal properties by Differential Scanning Calorimetry and Thermogravimetry, and their biodegradability in soil. In cassava starch membranes, the use of Hyssop essential oil showed significant results of 65% elongation, proven antimicrobial activity against Staphylococcus aureus ATCC 43300, water solubility (41, 78%, for TH05), high luminosity (L*= 94.56±0.82 for TH1, low opacity (37.53%, for TH05) and the second shortest biodegradation time in soil (175.15 days, for TH1), calculated by the linear regression method. Despite the addition of essential oils, the films showed hydrophilic characteristics. The films with added bentonite showed improved mechanical properties, such as tensile strength, protection against UV rays and considerable transparency in the Visible region. The hydrophobic characteristics of hyssop essential oil caused low water vapor permeability (HB1=4.45±0.82 g mm/m²diaKpa). The addition of the natural additive had a positive influence on the films' luminosity (L*=92.04±0.33 for HB1) and a reduction in their opacity (HB2=44.06%). Tests HB1 and HB4 showed inhibition against Enterobacter aerogenes. Tests B3, HB3 and HB4 showed significant loss of mass through biodegradation. The membranes showed exothermic properties. All the samples produced in this work showed porous microstructures. Hyssop essential oil is relevant as a natural additive in biodegradable membranes, and that the films produced have significant industrial potential and could therefore be a substitute for synthetic films. With this in mind, the films produced, T0; H1; HB1; B1; HB4 and B4 were applied to chilled fresh beef, analyzing their behavior as a substitute for synthetic packaging during a seven-day shelf life. The treatments were tested for color, water activity (Aw), texture (kgf) and mass loss (%). The tests resulted in films that had a change in color, but did not show low attractiveness. The films caused a loss of Aw in the beef samples (H1=0.447aw), followed by a loss of mass (HB4=68.07%) and dried meat samples with rigid textures. Despite the results found, the membranes with OEH showed antioxidant action, preventing lipid oxidation and thus controlling the proliferation of bacteria and fungi, while maintaining a pleasant appearance and smell of the beef.
Palavras-chave: Biodegradável
Biodegradable
Bioembalagens
Biopackaging
Filmes biopoliméricos
Biopolymer films
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de pós-graduação em Ciências e Tecnologia Ambiental
Citação: CESCA, Rafaela Silva. Produção, caracterização e potencial industrial do aditivo natural Hyssopus officcianalis l. no desenvolvimento de membranas biodegradáveis. 2024. 122 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental) – Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6045
Data do documento: 14-Mar-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciência e Tecnologia Ambiental

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