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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.74.2016.tde-01062016-111445
Document
Author
Full name
Gisele Lourenço da Aparecida Makishi
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2016
Supervisor
Committee
Sobral, Paulo José do Amaral (President)
Relkin, Perla
Maillard, Marie Noelle
Oliveira, Alessandra Lopes de
Tosi, Milena Martelli
Title in Portuguese
Propriedades de soluções filmogênicas e de filmes de gelatina ou colágeno com extrato de boldo-do-Chile
Keywords in Portuguese
Peumus boldus
Biopolímeros
Compostos fenólicos
Filmes ativos
Propriedades físicas
Abstract in Portuguese
Filmes à base de biopolímeros podem ser utilizados para produção de embalagens ativas, que além de proteger os alimentos, podem interagir com o produto. No caso de embalagens ativas com atividade antioxidante, tem-se privilegiado o uso de agentes antioxidantes naturais, considerando-se que o uso de antioxidantes sintéticos tem sido questionado, sobretudo em relação à sua inocuidade. Existem muitos extratos de plantas já conhecidos por sua atividade antioxidante, que têm sido utilizados com frequência em estudos de filmes à base de biopolímeros, não somente por serem ricos em polifenóis, mas principalmente por sua boa interação com a matriz polimérica. O extrato de boldo-do-Chile (Peumus boldus) possui atividade antioxidante comprovada, entretanto, não existem relatos sobre sua adição em filmes. Dessa forma, o objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de filmes à base de colágeno ou gelatina adicionados de extrato de boldo-do-Chile, com propriedades físicas e funcionais para seu emprego como embalagens bioativas. Foram realizadas as caracterizações (fenólicos totais, ABTS, DPPH, cor, °Brix e pH) do extrato aquoso de boldo-do-Chile, preparado em quatro diferentes temperaturas. Além disso, foram avaliadas as propriedades reológicas e térmicas da solução de gelatina, e também foram elaborados filmes com as soluções de gelatina e colágeno a partir de soluções filmogênicas com diferentes concentrações de macromoléculas e extrato de boldo. Esses filmes foram caracterizados para conhecimento de suas propriedades mecânicas (tração e perfuração), propriedades óticas (cor e opacidade), espessura, umidade e solubilidade em água. Uma concentração de macromoléculas foi escolhida para a realização de análises complementares, a saber: análises térmicas (DSC), cristalinidade por difração de raio X (DRX), permeabilidade ao vapor de água (PVA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), brilho, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato, propriedades de barreira UV/Visível e atividade antioxidante. A adição do extrato de boldo-do-Chile nos filmes de gelatina e colágeno produziu filmes com atividade antioxidante, sem prejuízo às demais propriedades estudadas. Observou-se que o extrato aquoso de boldo-do-Chile apresentou propriedades antioxidantes, mas que foram dependentes da temperatura de extração. O extrato de boldo-do-Chile foi capaz de modificar as propriedades térmicas das soluções filmogênicas de gelatina, não sendo observado efeito nas análises reológicas. Por outro lado, o extrato aquoso de boldo-do-Chile não influenciou as propriedades mecânicas, solubilidade, umidade, cristalinidade e a permeabilidade ao vapor de água dos filmes de gelatina ou colágeno. Algumas propriedades térmicas sofreram efeito dos extratos, mas as análises de FTIR não mostraram a formação de novas interações. As propriedades óticas e de barreira UV/Visível foram influenciadas pelo extrato de boldo-do-Chile, sendo que os filmes se apresentaram mais amarelados com o aumento da concentração do extrato de boldo-do-Chile. As micrografias mostraram filmes de gelatina bastante homogêneos e filmes de colágeno com superfícies mais rugosas. Os resultados de brilho e ângulo de contato corroboraram com estas respostas. Em conclusão, os filmes de ambas macromoléculas apresentaram atividade antioxidante, podendo dessa forma, serem considerados como filmes ativos.
Title in English
Properties of film forming solutions and gelatin or collagen based films with boldo extract
Keywords in English
Peumus boldus
Active films
Biopolymers
Phenolic compounds
Physical properties
Abstract in English
Biopolymers based films can be used for the production of active packaging, which in addition to protecting food, can interact with the product. In the case of active packaging with antioxidant activity, natural antioxidants has been privileged, considering the use of synthetic antioxidants has been questioned, especially in relation to their safety. There are many plant extracts known for their antioxidant activity, which have been frequently used in studies of biopolymers based films, not only for being rich in polyphenols, but particularly by their good interaction with the polymer matrix. The boldo extract (Peumus boldus) has antioxidant activity, however, there are no reports on its addition in films. Thus, the objective of this thesis was the development of collagen- or gelatin-based films adding boldo extract, and the analysis of their physical and functional properties for its use as bioactive packaging. The analysis (total phenolics, ABTS, DPPH, color, Brix and pH) of the aqueous extract of boldo were realized under four diverse temperatures. Furthermore, rheological and thermal properties of gelatin solution were evaluated, and in addition, films were prepared with filmogenic solutions of gelatin and collagen in different concentrations of macromolecules and boldo extract. These films were characterized for understanding of their mechanical properties (tensile and puncture tests), optical properties (color and opacity), thickness, moisture and solubility in water. A concentration of macromolecules has been chosen to carry out further analysis, namely: thermal analysis (DSC), crystallinity by X-ray diffraction (XRD), water vapor permeabillity (WVP), scanning electron microscopy (SEM), gloss, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle, UV / Visible barrier properties and antioxidant activity. The addition of boldo extract at gelatin and collagen films produced films with antioxidant activity, without prejudice to other properties studied. It was observed that aqueous extract of boldo presented antioxidant properties, but they were dependent on the extraction temperature. Boldo extract was able to modify the thermal properties of filmogenic solutions of gelatin, without effect on rheological analysis. Moreover, the aqueous extract of boldo did not influence the mechanical properties, solubility in water, moisture, crystallinity and water vapor permeability of films of gelatin or collagen. Some thermal properties were affected by extracts, although FTIR analysis did not show formation of new interactions. Optical and UV/Visible barrier properties were infuenced by the addition of boldo extraction, and the films presented had high yellowness with increasing concentration of boldo extract. The micrographs showed gelatin films quite homogenous and collagen films with rough surfaces. Gloss and the contact angle results corroborated these answers. In conclusion, the films of both macromolecules have antioxidant activity and can, thus, be considered as active films.
 
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Publishing Date
2016-06-09
 
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