OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE POLI(HIDROXIBUTIRATO) E FARINHA DE UVA

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1 OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE POLI(HIDROXIBUTIRATO) E FARINHA DE UVA L. G. L. Silva 1 *, T. A. Oliveira 2, I. D. da Conceição 2, T. S. Alves 3, R. Barbosa 3 1. Universidade Federal do Piauí Curso de Engenharia de Materiais, Campus Universitário Ministro Petrônio Portella, CEP: , Teresina PI/Brasil. 2. Universidade Federal do Piauí Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Campus Universitário Ministro Petrônio Portella, CEP: , Teresina PI/Brasil. 3. Universidade Federal do Piauí Curso de Engenharia de Materiais/CT, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Campus Universitário Ministro Petrônio Portella, CEP: , Teresina PI/Brasil. * lauriene1812@hotmail.com RESUMO Compósitos de poli(hidroxibutirato), 3% de farinha de uva e agente compatibilizante (PP-g-MA) foram produzidos visando aplicação em embalagens alimentícias via processos de extrusão e compressão. As caracterizações por meio de FTIR não indicaram mudanças significativas na estrutura do polímero e por espectroscopia na região UV-vis foi observado que a adição de farinha de uva reduziu significativamente a transparência ótica dos filmes. Os resultados de ângulo de contato indicaram que os compósitos apresentaram perfil hidrofílico com a incorporação da farinha de uva. Palavras-chave: Poli(hidroxibutirato), farinha de uva, compósito, embalagens. INTRODUÇÃO Nos últimos anos a procura por substituintes de materiais derivados de fontes não renováveis vem aumentando devido aos graves problemas gerados ao meio ambiente devido ao descarte inadequado desses materiais que apresentam uma elevada resistência à degradação e as embalagens plásticas estão entre os produtos mais produzidos e com elevado índice de descarte no meio ambiente (1). Para o gerenciamento dos problemas advindos do descarte de resíduos plásticos se têm três alternativas: reciclagem, o uso de biodegradáveis e incineração (2). A utilização de produtos feitos de polímeros biodegradáveis constitui uma alternativa viável à problemática do acúmulo dos resíduos plásticos, pois estes 1639

2 materiais são consumidos em semanas ou meses pela ação de micro-organismos de ocorrência natural como bactérias, fungos e algas, quando em ambiente que apresenta condições favoráveis, resultando como subprodutos da degradação o dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), componentes celulares e outros produtos (3). Entre os biodegradáveis, os polihidroxialcanoatos (PHA) são os de maior interesse devido as suas características: biodegradabilidade, oriundos de fontes renováveis e a possibilidade de desenvolver diversos copolímeros (2). Em geral, o PHB apresenta temperatura de transição vítrea entre 4 e - 10 C e temperatura de fusão de 175 C, sendo um material termicamente instável e apresenta uma viscosidade muito baixa quando fundido (4). Além disso, o PHB tem atraído à atenção industrial, por ser um plástico degradável no meio ambiente, para várias aplicações na agricultura, marinha e aplicações médicas (5). Embora a maioria dos conservantes sintéticos usados na indústria alimentar sejam eficazes, preocupações relativas à sua inocuidade têm levado a uma crescente procura por compostos obtidos de fontes naturais, como alternativas mais seguras (6). Recentemente, a incorporação de pigmentos oriundos de fontes naturais tem proporcionado a formação de compósitos com propriedades diferenciadas. Baseando- se nos estudos de Araújo (2010) a farinha de uva pode ser utilizada na formulação de produtos alimentícios, como biscoitos, vitaminas e sucos, sendo um dos melhores antioxidantes, servindo para combater os radicais livres (7). As uvas têm esse efeito antioxidante devido ao resveratrol, uma fitoalexina natural que possui atividade antimicrobiana contra bactérias, leveduras e fungos filamentosos, apresenta várias propriedades benéficas para a saúde humana [8]. Neste trabalho, foram processados compósitos a partir de PHB e 3 % de farinha de uva, juntamente com um 1% o polipropileno funcionalizado (enxertado com anidrido maleico) que atua como compatibilizante, e caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia UV-visível e ângulo de contato. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais 1640

3 O polímero foi o Poli(hidroxibutirato) (PHB) fornecido pela PHB Industrial S/A, São Paulo. Como pigmento natural foi utilizado a farinha de uva fornecida pelo Mundo Verde S/A e como agente compatibilizante foi utilizado o polipropileno funcionalizado (enxertado com anidrido maleico) fornecido pela Chemtura, sob o nome comercial de Polybond Métodos As composições foram processadas em uma extrusora monorrosca modelo AX-16 da AX Plásticos com perfil de temperatura de 170 C, 175 C e 180 C e velocidade da rosca a 45 rpm. Após a extrusão, o material foi granulado e seco a 60 C, em estufa durante 4h. Os filmes a base dos compósitos obtidos foram moldados por compressão em uma prensa hidráulica SL 11, sob temperatura de 180 C, pré-carga de 0,5 toneladas por 1 minuto e uma carga aplicada de 6 toneladas durante 90 segundos. Os filmes foram caracterizados por espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia de Transmitância na Região de UV-vis e Ângulo de Contato. As análises de FTIR foram realizadas em um equipamento Vertex 70 da Bruker pertencente ao Laboratório de Física dos Materiais da Universidade Federal do Piauí operando em 15kV e o UV-vis em um equipamento da Agilent Technologies, Cary 60- UV vis no Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados, localizado na Universidade Federal do Piauí. A avaliação do ângulo de contato foi realizada por análise de imagem via o Software CAM 2008/KSV Instruments no Departamento de Física da Universidade Federal do Piauí. RESULTADOS E DISCUSSÃO A adição de farinha de uva influenciou na molhabilidade dos filmes, na formulação em que contém somente PHB com farinha de uva, observou-se uma diminuição no ângulo de contato medido, e consequentemente, um aumento na capacidade de molhabilidade dos filmes. Além do mais, a formulação com agente compatibilizante não ofereceu mudanças expressivas nos valores, mas também corroborou com a diminuição do ângulo de contato. 1641

4 Estes resultados indicam que a presença da farinha influenciou nas propriedades do material. A presença do pigmento natural diminuiu o ângulo de contato dos mesmos, pois diminui a hidrofobia do compósito. Tabela 1: Valores obtidos para ângulo de contato. A transparência é uma questão essencial a ser considerada no desenvolvimento de materiais destinados à embalagem de alimentos, uma vez que a visualização através da embalagem é um dos requisitos mais importantes para os consumidores. A adição de farinha provoca uma redução de 32,67 e 21,38% da transmissão de luz para os filmes de PHB_3FUVA e PHB_3FUVA_PPgMA respectivamente. A baixa transmitância da radiação UV pelos sistemas pode ser causada pelo pigmento característico da farinha de uva ou por grupos cromóforos que são capazes de absorver a radiação. Figura 1: Espectros na região UV-vis. Os filmes foram avaliados também por FTIR, nos espectros é possível observar que a farinha de uva não propiciou grandes mudanças na estrutura química do poli(hidroxibutirato). Contudo, o pigmento natural foi responsável pela diminuição das bandas de energia, como pode ser visto na figura abaixo. 1642

5 Figura 2: Espectros de FTIR dos filmes biodegradáveis. É possível notar que as bandas características do polihidroxibutirato são mantidas para as demais composições. No entanto, nos espectros das formulações observa-se um aumento na intensidade da banda de 1717 cm -1 (C=O), também é notório praticamente o desaparecimento das bandas do grupo C-H em 2978 cm -1. CONCLUSÕES No presente trabalho foi possível desenvolver um filme biodegradável. A incorporação da farinha de uva à matriz polimérica altera significativamente as propriedades ópticas, a interação com a água. Além de que a estrutura química foi modificada, a adição do PPgMA promoveu uma redução no ângulo de contato e um aumento na transmitância do filme. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Universidade Federal do Piauí, à Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Piauí e ao Laboratório de Polímeros e Materiais Conjugados. 1643

6 REFERÊNCIAS 1. RAZAVI SMA.; AMINI AM.; ZAHEDI Y. Caracterização de um novo filme comestível biodegradável à base de goma de sementes: Influência do tipo plastificante e da concentração. Hydrocolloidsalimentares. 2015; 43: SADI,R.K. Estudo da compatibilização e da degradação de blendas polipropileno/poli(3-hidroxibutirato) (PP/PHB). 2010,245p. Tese Doutorado em Engenharia Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, SP. 3. VOLGELSANGER, N.; FORMOLO, M.C.; PEZZIN, A.P.T.; SCHNEIDER, A.L. S.; FURLAN, S.A.; BERNADO, H.P.; PEZZIN, S.H.; PIRES, A.T.N.; DUEK, E.A. R. Blendas Biodegradáveis de Poli(3-Hidroxibutirato)/Poli(ε- Caprolactona): Obtenção e Estudo da Miscibilidade. Materials Research, v. 6, n. 3, , SURIYAMONGKOL. P.; WESELAKE. R.; NARINE, S.; MOLONEY, M.; SHAH, S. Biotechnological Approaches for the Production of Polyhydryalkanoates in Microorganisms and Plants A Review. Biotech. Adv., v.25, n.22, p , KOYAMA, N., DOI, Y. Morphology and Biodegradability oj a Binary Blend oj Poly((R)- 3-Hydroxybutiric Acid) and Poly((R,S)-Lactic Acid). Canadian Joumal Microbilology. v.41, p , Seow, Y. X.; Yeo, C. R.; Chung, H. L.; Yuk, H. G. - Plant essential oils as active antimicrobial agents. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. ISSN Vol. 54 (2014) p ARAÚJO, J. Como fazer farinha de uva. 2010, disponível em: Acesso em: 23 de dezembro de Das, S.; Lin, H. S. Ho, P. C.; Ng, K. Y. - The impact of aqueous solubility and dose on pharmacokinetic profiles of resveratrol. Pharmaceutical Research. ISSN Vol. 25: nº11 (2008) p ABSTRACT Composites of poly (hydroxybutyrate), 3% of grape flour and compatibilizing agent (PP-g-MA) were produced for application in food packaging through extrusion and compression processes. The characterization by FTIR did not indicate significant changes in the polymer structure and by spectroscopy in the UV-vis region it was observed that the addition of grape flour significantly reduced the optical transparency of the films. The results of the contact angle indicated that the composites showed a hydrophilic profile with the incorporation of the grape flour.. Keywords: Poly (hydroxybutyrate), grape flour, composite, packaging. 1644