Nome do Projeto
Antocianinas de diferentes fontes vegetais encapsuladas em nanofibras e nanocápsulas de polímeros biodegradáveis para formação de embalagem inteligente
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
20/09/2021 - 20/09/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Atualmente, os consumidores buscam por gêneros alimentícios seguros e com qualidade. Devido a isso, as embalagens se tornaram indispensáveis à indústria de alimentos, pois permitem que o alimento chegue ao consumidor com as características desejadas. No entanto, alguns fatores podem levar a alterações fisiológicas do produto, demonstrando a necessidade de monitoramento em tempo real para garantir a qualidade do mesmo. Uma forma de realizar este monitoramento é através de embalagens inteligentes, que são sistemas capazes de detectar e informar atributos do próprio alimento, do ambiente interno ou externo da embalagem e comunicar-se com o consumidor. Uma embalagem inteligente com sensor de mudança de pH consegue monitorar o frescor de alimentos através da alteração do pH do meio durante a deterioração. Como as antocianinas apresentam alta sensibilidade às mudanças de pH e mudam de cor em razão da variação deste parâmetro, elas são compostos bioativos adequados para uso como sensores de pH. Devido a sensibilidade a fatores externos e a baixa estabilidade das antocianinas, pode-se preservá-las através da encapsulação em nanofibras e nanocápsulas de polímeros biodegradáveis. Assim, objetiva-se com o projeto produzir nanofibras e nanocápsulas, pelas técnicas de electrospinning e electrospraying incorporadas com antocianinas de diferentes fontes vegetais para elaboração de sensor de mudança de pH formando uma embalagem inteligente. As antocianinas serão extraídas identificadas e quantificadas. As nanofibras e nanocápsulas serão obtidas e diferentes concentrações de antocianinas serão incorporadas em cada estrutura de parede. As nanofibras e nanocápsulas serão caracterizadas através das análises de morfologia e distribuição de tamanho, grupos funcionais, solubilidade em água, propriedades térmicas, hidrofilicidade, cor em diferentes pHs, estabilidade frente a temperatura, tempo e luz, em diferentes pHs. Por fim, será realizada a avaliação da funcionalidade in situ como sensor de mudança de pH em um alimento. Deste modo, espera-se obter nanofibras e nanocápsulas de acetato de celulose incorporadas com antocianinas que possam ser utilizadas como sensores de mudança de pH para uma embalagem inteligente.
Objetivo Geral
O projeto tem o objetivo de produzir nanofibras e nanocápsulas, pelas técnicas de electrospinning e electrospraying incorporadas com antocianinas para elaboração de sensor de mudança de pH formando uma embalagem inteligente.
Justificativa
Uma embalagem destinada a conter alimentos deve preservar o produto embalado durante toda a vida útil deste, garantindo a segurança e qualidade do mesmo. Para isso a embalagem exerce quatro funções primordiais: contenção, proteção, comunicação e conveniência. Porém, exigindo-se cada vez mais das embalagens em relação a conservação dos produtos, surgem novas classes, denominadas de embalagens ativas e embalagens inteligentes (LATOS-BROZIO; MASEK, 2020).
A embalagem inteligente é o sistema destinado a acompanhar em tempo real e detectar as mudanças ocorridas no alimento ou no ambiente interno ou externo da embalagem e comunicar esses atributos, fornecendo continuamente informações sobre a qualidade e o estado de conservação dos produtos embalados. Essa comunicação é realizada através de indicadores, como os indicadores de temperatura-tempo, de umidade, de maturação, de presença de gases, de frescor, entre outros (BHARGAVA et al., 2020; LATOS-BROZIO; MASEK, 2020; YONG; LIU, 2020).
Os indicadores de frescor, por exemplo, utilizam-se da alteração colorimétrica de alguns corantes para exibir informações sobre o frescor do alimento embalado. Inúmeros pigmentos sintéticos já foram utilizados para desenvolvimento de embalagens, porém, esses compostos são potencialmente tóxicos e mutagênicos, não sendo os mais adequados para serem empregados em embalagens para alimentos (BHARGAVA et al., 2020; LATOS-BROZIO; MASEK, 2020).
Como alternativa, pode-se utilizar corantes de origem natural, extraídos de alimentos ou seus respectivos resíduos. Essa classe de corantes, além de estarem disponíveis na natureza, são compostos atóxicos, seguros, confiáveis e mais econômicos. Alguns desses pigmentos são as betalaínas, clorofilas, curcuminas e antocianinas (BHARGAVA et al., 2020).
As antocianinas são compostos bioativos que atuam como corantes naturais e possuem atividades antioxidante, antimicrobiana, antiinflamatória e anticancerígena. Além de serem altamente sensíveis as mudanças de pH do meio, alterando sua coloração em função desse parâmetro. Essas moléculas pertencem ao grupo dos compostos fenólicos e podem ser extraídas de diferentes fontes vegetais. Uma fonte que vem atraindo atenção ultimamente é o bagaço de uva (YONG; LIU, 2020).
Como aplicação, as antocianinas podem ser empregadas para formar uma embalagem inteligente e acompanhar a deterioração de produtos ricos em proteínas, como carne suína, frango, peixes e camarões, visto que durante a deterioração destes alimentos, os microrganismos produzem compostos de nitrogênio volátil, como as aminas, que deslocam o pH do meio para a zona alcalina. Entretanto, devido à sensibilidade das antocianinas a fatores como luminosidade ou temperatura, é fundamental a aplicação de tecnologias para proteger esses compostos. Assim, o processo de nanoencapsulação se mostra adequado para esse fim (YONG; LIU, 2020).
As técnicas de nanoencapsulação electrospinning e electrospraying produzem, respectivamente, nanofibras e nanocápsulas e são atraentes em razão da fácil operação e flexibilidade, adequado custo – benefício e elevada capacidade de carregamento de compostos bioativos (devido à alta relação superfície-volume das estruturas geradas). Como material de parede dessas nanoestruturas comumente são utilizados proteínas e polissacarídeos (ÇANGA; DUDAK, 2019).
Deste modo, as nanofibras e nanocápsulas de polímeros biodegradáveis incorporadas com antocianinas de fontes naturais constituem potencial sistema sensor de pH para ser utilizado como indicador de frescor na elaboração de uma embalagem inteligente para a indústria de alimentos.
A embalagem inteligente é o sistema destinado a acompanhar em tempo real e detectar as mudanças ocorridas no alimento ou no ambiente interno ou externo da embalagem e comunicar esses atributos, fornecendo continuamente informações sobre a qualidade e o estado de conservação dos produtos embalados. Essa comunicação é realizada através de indicadores, como os indicadores de temperatura-tempo, de umidade, de maturação, de presença de gases, de frescor, entre outros (BHARGAVA et al., 2020; LATOS-BROZIO; MASEK, 2020; YONG; LIU, 2020).
Os indicadores de frescor, por exemplo, utilizam-se da alteração colorimétrica de alguns corantes para exibir informações sobre o frescor do alimento embalado. Inúmeros pigmentos sintéticos já foram utilizados para desenvolvimento de embalagens, porém, esses compostos são potencialmente tóxicos e mutagênicos, não sendo os mais adequados para serem empregados em embalagens para alimentos (BHARGAVA et al., 2020; LATOS-BROZIO; MASEK, 2020).
Como alternativa, pode-se utilizar corantes de origem natural, extraídos de alimentos ou seus respectivos resíduos. Essa classe de corantes, além de estarem disponíveis na natureza, são compostos atóxicos, seguros, confiáveis e mais econômicos. Alguns desses pigmentos são as betalaínas, clorofilas, curcuminas e antocianinas (BHARGAVA et al., 2020).
As antocianinas são compostos bioativos que atuam como corantes naturais e possuem atividades antioxidante, antimicrobiana, antiinflamatória e anticancerígena. Além de serem altamente sensíveis as mudanças de pH do meio, alterando sua coloração em função desse parâmetro. Essas moléculas pertencem ao grupo dos compostos fenólicos e podem ser extraídas de diferentes fontes vegetais. Uma fonte que vem atraindo atenção ultimamente é o bagaço de uva (YONG; LIU, 2020).
Como aplicação, as antocianinas podem ser empregadas para formar uma embalagem inteligente e acompanhar a deterioração de produtos ricos em proteínas, como carne suína, frango, peixes e camarões, visto que durante a deterioração destes alimentos, os microrganismos produzem compostos de nitrogênio volátil, como as aminas, que deslocam o pH do meio para a zona alcalina. Entretanto, devido à sensibilidade das antocianinas a fatores como luminosidade ou temperatura, é fundamental a aplicação de tecnologias para proteger esses compostos. Assim, o processo de nanoencapsulação se mostra adequado para esse fim (YONG; LIU, 2020).
As técnicas de nanoencapsulação electrospinning e electrospraying produzem, respectivamente, nanofibras e nanocápsulas e são atraentes em razão da fácil operação e flexibilidade, adequado custo – benefício e elevada capacidade de carregamento de compostos bioativos (devido à alta relação superfície-volume das estruturas geradas). Como material de parede dessas nanoestruturas comumente são utilizados proteínas e polissacarídeos (ÇANGA; DUDAK, 2019).
Deste modo, as nanofibras e nanocápsulas de polímeros biodegradáveis incorporadas com antocianinas de fontes naturais constituem potencial sistema sensor de pH para ser utilizado como indicador de frescor na elaboração de uma embalagem inteligente para a indústria de alimentos.
Metodologia
No Estudo 1 as antocianinas de fontes naturais serão extraídas identificadas e quantificadas por HPLC. Pelas técnicas de electrospinning e electrospraying serão produzidas nanofibras e nanocápsulas, respectivamente, a partir de polímeros biodegradáveis. Então, as antocianinas serão incorporadas em diferentes concentrações. A caracterização dos nanomateriais contendo antocianinas se dará obtendo-se a morfologia, distribuição de tamanho, grupos funcionais, solubilidade em água, propriedades térmicas, hidrofilicidade, cor em diferentes pHs, estabilidade frente a temperatura, tempo e luz, em diferentes pHs. No Estudo 2, os nanomateriais bioativos serão aplicados e a avaliação da funcionalidade in situ como sensor de mudança de pH em um alimento a ser definido, será realizada.
Indicadores, Metas e Resultados
Desenvolvimento de Dissertações e Teses
Publicação de Resultados
Publicação de Resultados
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
ADRIANA DILLENBURG MEINHART | 2 | ||
ALVARO RENATO GUERRA DIAS | 2 | ||
Diego Araujo da Costa | |||
ELDER PACHECO DA CRUZ | |||
ELESSANDRA DA ROSA ZAVAREZE | 2 | ||
ESTEFANI TAVARES JANSEN | |||
FELIPE NARDO DOS SANTOS | |||
FRANCINE TAVARES DA SILVA | |||
Igor Henrique de Lima Costa | |||
JULIANI BUCHVEITZ PIRES | |||
Júlia Zaia Tobias | |||
LAURA MARTINS FONSECA | |||
LAURA MARTINS FONSECA | |||
ROSÂNGELA SILVEIRA BARBOSA |
Fontes Financiadoras
Sigla / Nome | Valor | Administrador |
---|---|---|
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior | R$ 30.000,00 | Coordenador |
Plano de Aplicação de Despesas
Descrição | Valor |
---|---|
339030 - Material de Consumo | R$ 30.000,00 |