Embalagem biodegradável a base de fécula de mandioca e agente antimicrobiano natural
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Título para divulgação do texto
Embalagem biodegradável a base de fécula de mandioca e agente antimicrobiano natural
Título original da pesquisa
Desenvolvimento de embalagem biodegradável ativa a base de fécula de mandioca e agentes antimicrobianos naturais
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Autores do texto original
Fonte(s) Financiadora(s)
Resumo
Foi desenvolvido, neste estudo, novo conceito de embalagem, totalmente biodegradável, capaz de substituir os filmes flexíveis derivados de petróleo, atualmente empregados para embalar pães, massas, biscoitos e produtos correlatos.
Tipo
Tese ou dissertação
O que é a pesquisa?
As embalagens existem para conter, proteger e transportar algum conteúdo, permitindo-lhe chegar ao seu destino em perfeito estado de conservação. Com o passar do tempo, as embalagens foram se transformando e incorporando novos materiais e tecnologias de produção, para atender às necessidades cada vez mais complexas. Segundo a Associação Brasileira de Embalagem (Abre), a indústria de embalagem tem utilizado os resultados das pesquisas tecnológicas para produzir uma variedade enorme de itens, que passaram a embalar todo tipo de produto.
Os plásticos são materiais modernos derivados do petróleo e, com o crescimento acelerado da indústria petroquímica, passaram a representar grande parte da produção de embalagens. A indústria de plásticos foi um dos setores que apresentou as maiores taxas de crescimento no mundo nos últimos 25 anos, refletindo a expansão do mercado consumidor, e o dinamismo do processo de substituição de produtos e materiais tradicionais por outros derivados da petroquímica, mais baratos, práticos, entretanto de difícil degradação quando descartados como lixo após o seu uso. Para reverter essa trajetória, pesquisadores têm sido incentivados a desenvolver materiais biodegradáveis, derivados de fontes naturais renováveis, cujo descarte e degradação na natureza causem baixos impactos ao meio ambiente, quando comparados com o plástico. O caráter biodegradável e renovável de materiais à base de amido é conhecido há muito tempo. A fécula de mandioca, devido ao seu baixo custo de produção e abundância no Brasil, bem como à sua elevada capacidade de degradação sem poluir o ambiente, é uma matéria-prima com boas características para o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. No entanto, os biomateriaisainda são pouco explorados pelas indústrias de embalagens e alimentícias.
Essa pesquisa, realizada pelo Laboratório de Engenharia de Alimentos, do Departamento de Engenharia Química, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), propôs o desenvolvimento de um novo conceito de embalagem, totalmente biodegradável, capaz de substituir os filmes flexíveis derivados de petróleo, atualmente empregados para embalar pães, massas, biscoitos e produtos correlatos. As novas embalagens foram formuladas a partir de fécula de mandioca e argila, matérias-primas de fontes renováveis, acrescidas de óleo essencial de canela.
O óleo essencial de canela tem comprovada ação antimicrobiana, capaz de inibir ou retardar o crescimento e a proliferação de fungos, frequentemente encontrados em produtos da panificação. A aplicação do óleo como aditivo natural transforma as embalagens em material antimicrobiano ativo, que age sobre o produto embalado combatendo os fungos contaminantes, dispensando o uso de conservantes químicos sintéticos na composição do produto. As embalagens biodegradáveis ativas, além da sua função primária de proteger e preservar o produto, liberam compostos que atuam como antimicrobianos, e que podem aumentar a vida de prateleira dos produtos embalados. A tecnologia utilizada nessa pesquisa desponta como importante estratégia para reduzir o uso de plásticos derivados do petróleo e melhorar as propriedades mecânicas e de barreira de embalagens, adaptadas ao conceito de desenvolvimento sustentável.
Os plásticos são materiais modernos derivados do petróleo e, com o crescimento acelerado da indústria petroquímica, passaram a representar grande parte da produção de embalagens. A indústria de plásticos foi um dos setores que apresentou as maiores taxas de crescimento no mundo nos últimos 25 anos, refletindo a expansão do mercado consumidor, e o dinamismo do processo de substituição de produtos e materiais tradicionais por outros derivados da petroquímica, mais baratos, práticos, entretanto de difícil degradação quando descartados como lixo após o seu uso. Para reverter essa trajetória, pesquisadores têm sido incentivados a desenvolver materiais biodegradáveis, derivados de fontes naturais renováveis, cujo descarte e degradação na natureza causem baixos impactos ao meio ambiente, quando comparados com o plástico. O caráter biodegradável e renovável de materiais à base de amido é conhecido há muito tempo. A fécula de mandioca, devido ao seu baixo custo de produção e abundância no Brasil, bem como à sua elevada capacidade de degradação sem poluir o ambiente, é uma matéria-prima com boas características para o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. No entanto, os biomateriaisainda são pouco explorados pelas indústrias de embalagens e alimentícias.
Essa pesquisa, realizada pelo Laboratório de Engenharia de Alimentos, do Departamento de Engenharia Química, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), propôs o desenvolvimento de um novo conceito de embalagem, totalmente biodegradável, capaz de substituir os filmes flexíveis derivados de petróleo, atualmente empregados para embalar pães, massas, biscoitos e produtos correlatos. As novas embalagens foram formuladas a partir de fécula de mandioca e argila, matérias-primas de fontes renováveis, acrescidas de óleo essencial de canela.
O óleo essencial de canela tem comprovada ação antimicrobiana, capaz de inibir ou retardar o crescimento e a proliferação de fungos, frequentemente encontrados em produtos da panificação. A aplicação do óleo como aditivo natural transforma as embalagens em material antimicrobiano ativo, que age sobre o produto embalado combatendo os fungos contaminantes, dispensando o uso de conservantes químicos sintéticos na composição do produto. As embalagens biodegradáveis ativas, além da sua função primária de proteger e preservar o produto, liberam compostos que atuam como antimicrobianos, e que podem aumentar a vida de prateleira dos produtos embalados. A tecnologia utilizada nessa pesquisa desponta como importante estratégia para reduzir o uso de plásticos derivados do petróleo e melhorar as propriedades mecânicas e de barreira de embalagens, adaptadas ao conceito de desenvolvimento sustentável.
Como é feita a pesquisa?
A pesquisa foi dividida em três etapas. A primeira compreendeu a elaboração de filmes biodegradáveis a base de fécula de mandioca, usando etanol e água como solventes e glicerol como agente plastificante, e nanopartículas de argila, introduzidas para aumentar a resistência dos filmes à tração. A presença de nanopartículas de argila também tornou a embalagem menos permeável, criando uma barreira para a entrada de umidade e oxigênio, inibindo o desenvolvimento de bactérias e fungos no seu interior.
A segunda etapa avaliou a atividade antimicrobiana de princípios ativos encontrados em óleos essenciais de cravo e de canela contra dois micro-organismos comuns em produtos de panificação, os fungos Penicillium commune e Eurotium amstelodami. O cinamaldeído, princípio ativo mais expressivo do óleo de canela, apresentou as melhores propriedades antimicrobianas nos testes microbiológicos.
Na terceira etapa, o filme de fécula de mandioca, impregnado com cinamaldeído, teve a sua ação antimicrobiana avaliada contra os fungos. A técnica de impregnação utilizada na pesquisa, inovadora quando comparada à de impregnação convencional, mostrou-se mais vantajosa e eficiente. Além de ocultar o forte cheiro residual da canela, essa técnica permitiu que maior quantidade de cinamaldeído fosse incorporada por grama de embalagem, o que a deixou, por sua vez, com maior poder antimicrobiano contra fungos.
O filme biodegradável à base de amido foi elaborado com sucesso, atendendo às exigentes características mecânicas, de barreira e térmicas próprias das embalagens para alimentos.
A segunda etapa avaliou a atividade antimicrobiana de princípios ativos encontrados em óleos essenciais de cravo e de canela contra dois micro-organismos comuns em produtos de panificação, os fungos Penicillium commune e Eurotium amstelodami. O cinamaldeído, princípio ativo mais expressivo do óleo de canela, apresentou as melhores propriedades antimicrobianas nos testes microbiológicos.
Na terceira etapa, o filme de fécula de mandioca, impregnado com cinamaldeído, teve a sua ação antimicrobiana avaliada contra os fungos. A técnica de impregnação utilizada na pesquisa, inovadora quando comparada à de impregnação convencional, mostrou-se mais vantajosa e eficiente. Além de ocultar o forte cheiro residual da canela, essa técnica permitiu que maior quantidade de cinamaldeído fosse incorporada por grama de embalagem, o que a deixou, por sua vez, com maior poder antimicrobiano contra fungos.
O filme biodegradável à base de amido foi elaborado com sucesso, atendendo às exigentes características mecânicas, de barreira e térmicas próprias das embalagens para alimentos.
Qual a importância da pesquisa?
A viabilidade do uso de antimicrobianos naturais em alimentos, para promover a sua conservação, tem sido largamente investigada, alcançando bons resultados e avanços no âmbito científico, tecnológico e inovador. A canela provou ser uma fonte potencial de extração de compostos antimicrobianos para ser usada pela indústria como conservante natural de alimentos, uma alternativa simples e natural ao uso de conservantes químicos sintéticos, com benefícios tanto para a indústria quanto para os consumidores.
A pesquisa abre perspectivas para o emprego de técnicas e equipamentos, convencionalmente utilizados na indústria de embalagens flexíveis, no desenvolvimento de novos filmes biodegradáveis a base de materiais de origem vegetal, rapidamente degradáveis no ambiente, e com substâncias ativas naturais incorporadas.
Dessa forma, filmes biodegradáveis e ativos contra os fungos encontrados em pães seriam produzidos industrialmente, satisfazendo um grupo de consumidores mais atentos e preocupados com a qualidade e segurança dos alimentos, em busca de produtos naturais, e conscientes com a questão da sustentabilidade e da necessária conservação ambiental do planeta.
Algumas das vantagens associadas à embalagem biodegradável, observadas nessa pesquisa, podem ser listadas:
• Redução do uso de plásticos sintéticos derivados de fontes não-renováveis de recursos naturais;
• diminuição dos graves problemas ambientais gerados pelo descarte de materiais plásticos não-biodegradáveis;
• possibilidade de agregar valor a produtos naturalmente encontrados no Brasil, como a fécula de mandioca, a argila e o óleo essencial de canela;
• substituição de conservantes químicos por conservantes naturais;
• exploração industrial dos plásticos biodegradáveis como embalagem para alimentos.
Nenhuma patente foi encontrada nas bases do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi), relacionando o uso de nanopartículas de argila e de agentes antimicrobianos em embalagens biodegradáveis, comprovando o caráter inovador desta pesquisa.
A pesquisa abre perspectivas para o emprego de técnicas e equipamentos, convencionalmente utilizados na indústria de embalagens flexíveis, no desenvolvimento de novos filmes biodegradáveis a base de materiais de origem vegetal, rapidamente degradáveis no ambiente, e com substâncias ativas naturais incorporadas.
Dessa forma, filmes biodegradáveis e ativos contra os fungos encontrados em pães seriam produzidos industrialmente, satisfazendo um grupo de consumidores mais atentos e preocupados com a qualidade e segurança dos alimentos, em busca de produtos naturais, e conscientes com a questão da sustentabilidade e da necessária conservação ambiental do planeta.
Algumas das vantagens associadas à embalagem biodegradável, observadas nessa pesquisa, podem ser listadas:
• Redução do uso de plásticos sintéticos derivados de fontes não-renováveis de recursos naturais;
• diminuição dos graves problemas ambientais gerados pelo descarte de materiais plásticos não-biodegradáveis;
• possibilidade de agregar valor a produtos naturalmente encontrados no Brasil, como a fécula de mandioca, a argila e o óleo essencial de canela;
• substituição de conservantes químicos por conservantes naturais;
• exploração industrial dos plásticos biodegradáveis como embalagem para alimentos.
Nenhuma patente foi encontrada nas bases do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi), relacionando o uso de nanopartículas de argila e de agentes antimicrobianos em embalagens biodegradáveis, comprovando o caráter inovador desta pesquisa.
Área do Conhecimento
Engenharias
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Amido
Embalagem ativa
Embalagem biodegradável
ODS
ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis
ODS 13: Ação Contra a Mudança Global do Clima
Referência da Pesquisa Original
SOUZA, Ana Cristina de. Desenvolvimento de embalagem biodegradável ativa a base de fécula de mandioca e agentes antimicrobianos naturais. 2011. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. doi:10.11606/T.3.2016.tde-22062016-132516. Acesso em: 2022-05-13.
Link da pesquisa original
Material Complementar
FALCONE, Daniele M. B.; AGNELLI, José Augusto M.; FARIA, Leandro I. L. de. Panorama setorial e perspectivas na área de polímeros biodegradáveis. Polímeros, São Carlos, v. 17, n. 1, Mar. 2007. Acesso em: 9 fev. 2012.
FRANCHETTI, Sandra Mara Martins; MARCONATO, José Carlos. Polímeros biodegradáveis - uma solução parcial para diminuir a quantidade dos resíduos plásticos. Quím. Nova, São Paulo, v. 29, n. 4, julho, 2006. Acesso em: 9 fev. 2012.
MORAES, Allan Robledo Fialho e et al . Desenvolvimento e avaliação de filme antimicrobiano na conservação de manteiga. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 2012. Acesso em: 9 fev. 2012.
NATIONAL GEOGRAPHIC BRASIL ONLINE. Lixo plástico. Acesso em: 17 fev. 2012.
Data da publicação do texto de divulgação
February 17, 2012
Como citar este texto
CANAL CIÊNCIA. Embalagem biodegradável a base de fécula de mandioca e agente antimicrobiano natural. 2012. Disponível em: https://canalciencia.ibict.br/ciencia-em-sintese1/engenharias/170-embalagem-biodegradavel-a-base-de-fecula-de-mandioca-e-agente-antimicrobiano-natural. Acesso em: 13 maio. 2022.