Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos

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PPGCTA - Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos

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Nanocompósitos de amido reforçados com nanofibras de celulose isoladas a partir da casca de fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum A. St.-Hill)
(UFVJM, 2021) Souza, Amanda Lélis de; Pelissari, Franciele Maria; Carneiro, Guilherme; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pelissari, Franciele Maria; Oliveira, Wellington da Silva; Fai, Ana Elizabeth Cavalcante
O consumo de frutas tem aumentado com a crescente conscientização do consumidor por uma dieta nutritiva e equilibrada. A produção e o processamento de frutas aumentaram muito, assim como as perdas na forma de resíduos (subprodutos). Dentre os subprodutos mais comumente encontrados destacam-se as cascas, os bagaços e as sementes, que são descartados na maioria das vezes. A utilização de resíduos proveniente do processamento das frutas representa uma alternativa com alto potencial para o desenvolvimento de novos materiais. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo estudar o potencial do amido e de nanopartículas de celulose obtidas a partir da fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum A. St.-Hill) na elaboração de filmes biodegradáveis. Dispondo do aproveitamento integral da lobeira serão desenvolvidos os nanocompósitos. A casca da fruta-de-lobo (subproduto do processamento da fruta) foi utilizada para a obtenção de nanofibras de celulose (NCs), empregando ácido sulfúrico (0,1, 1 e 10%) na última etapa do tratamento químico (hidrólise ácida). A análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que os tratamentos foram eficazes no isolamento de fibras de casca de fruta-de-lobo em escala nanométrica. Todas as nanofibras obtidas apresentaram características semelhantes quando comparadas ao farelo de fruta-de-lobo, indicando que as identidades químicas e os grupos funcionais das NCs foram mantidos. O estudo do índice de cristalinidade demonstrou que o tratamento químico favoreceu a hidrólise dos componentes amorfos, no entanto a utilização de altas concentrações de ácido sulfúrico (≥ 1%) pode ter acarretado danos aos cristais de celulose. As análises térmicas revelaram que as NCs produzidas exibiram propriedades térmicas mais estáveis. Filmes à base de amido de fruta-de-lobo incorporados de NCs (5% p/p) foram produzidos pelo método de casting e os efeitos da adição desses agentes de reforço nas propriedades dos nanocompósitos resultantes foram investigados. As NCs se apresentaram homogeneamente dispersas na matriz de amido. A presença das nanopartículas melhorou a estabilidade térmica dos filmes. Os nanocompósitos produzidos exibiram aumento significativo na tensão na ruptura, módulo de Young e opacidade e redução no teor de umidade com a adição das NCs (p < 0,5). Já as propriedades de espessura, densidade e solubilidade em água não apresentaram diferença significativa nos resultados (p ≥ 0,05). As NCs isoladas com concentração de ácido sulfúrico 0,1% têm potencial para serem utilizadas como agentes de reforço em filmes à base de biopolímero, uma vez que seu nanocompósito (F0.1) obteve maior resistência mecânica (tensão na ruptura = 7,45 MPa e módulo de Young = 471,57 MPa). Essa pesquisa possui um caráter inovador, uma vez que não há relatos na literatura sobre o emprego de nanofibras de celulose isoladas de cascas de lobeira em matriz polimérica à base de amido da própria fruta. Ademais, a produção de filmes biodegradáveis a partir de resíduos proveniente do processamento da fruta mostra-se uma alternativa interessante para o aproveitamento da casca de fruta-de-lobo, oferecendo benefícios em termos de sustentabilidade.
Nanocompósitos obtidos da farinha da amêndoa reforçados com nanofibras de celulose isoladas a partir do tegumento da manga (Tommy Atkins)
(UFVJM, 2023) Onnis, Isabela Costa; Molina, Franciele Maria Pelissari; Silveira, João Vinícios Wirbitzki da; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
O crescente aumento da quantidade de resíduos gerados pelas agroindústrias e o acúmulo de lixo não-biodegradável são um dos grandes problemas ambientais enfrentado pelas nações, sendo a indústria de alimentos uma das grandes responsáveis pela geração do elevado volume de resíduos, decorrentes da produção, preparação e consumo de alimentos. Uma alternativa para diminuir os resíduos agroindustriais, é a sua utilização para o desenvolvimento de nanomateriais, uma vez que, adicionados à polímeros compatíveis eles podem aprimorar drasticamente as propriedades dos nanocompósitos resultantes. Esses materiais possuem uma alta relação superfície-volume e interação interfacial devido às suas dimensões nanométricas, originando materiais com alta resistência mecânica, estabilidade térmica e condutividade elétrica. A nanocelulose é um nanomaterial que tem despertado muito interesse ao longo da última década devido às suas propriedades únicas, associadas à dimensão nanométrica. O processamento industrial da manga resulta na geração de grande quantidade de resíduo, casca e semente, que corresponde aproximadamente 35% do fruto, sendo muitas vezes descartados no meio ambiente. Dentre os diversos tipos de resíduos agroindustriais, o tegumento da manga se destaca como um material com elevado teor lignocelulósico e a amêndoa da manga é rica em amido, ambos materiais, quando combinados, apresentam alto potencial para produção de nanocompósitos. Com base nessas propriedades, o presente projeto realizou a extração de nanofibras de celulose a partir do tegumento da manga pelo método de hidrólise ácida, empregando ácido sulfúrico a uma concentração de 1%. A análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que os tratamentos químicos foram eficazes no isolamento de fibras do tegumento da manga em escala nanométrica, uma vez que o valor do diâmetro médio encontrado foi equivalente a 131,0 nm. Além disso, observou-se a remoção progressiva dos compostos amorfos ao longo dos tratamentos. O resultado do potencial zeta, equivalente a -14,3 mV, sugere que a atração entre as partículas é maior do que a repulsão, o que pode levar à formação aglomerados na suspensão. O índice de cristalinidade aumentou durante o tratamento químico do farelo do tegumento da manga, passando de 39,4% para 56,3% após o tratamento alcalino, 57,4% após o primeiro branqueamento, 66,7% após o segundo branqueamento e 69,6% após a hidrólise ácida. As nanofibras de celulose extraídas do tegumento da manga foram isoladas e aplicadas na concentração de 5% e 10%, na fabricação de nanocompósitos, que foram produzidos a partir da farinha da amêndoa da manga. Logo em seguida esses filmes foram caracterizados onde apresentaram aumento na tensão na ruptura, módulo de Young e opacidade, e uma redução na elongação. A adição de nanofibras de celulose reduziu significativamente o teor de umidade e a densidade dos nanocompósitos, aumentou a espessura e não alterou significativamente a solubilidade. Através da análise (MEV), observou uma superfície mais densa no filme controle, e nos filmes com adição de nanocelulose observou uma aderência satisfatória das nanopartículas à matriz polimérica. O filme com adição de 10% de nanocelulose apresentou aumento no índice de cristalinidade (38,5%) comparado ao filme controle (6,0%). Desta forma, o isolamento de nanopartículas obtidas a partir do resíduo do processamento da manga, e aplicação na produção de um filme biodegradável, promove o aproveitamento de um recurso renovável e abundante, ao mesmo tempo em que possibilita a exploração das propriedades da celulose para desenvolver materiais avançados.