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Title in Portuguese: Biomassa de cascas de banana como fonte de matéria-prima na obtenção de filmes bionanocompósitos com potencial aplicação em embalagens biodegradáveis
Title: Biomass of banana peels as source of raw material in the selection of bionanocomposites with potential of application in biodegradable packages
Author: Oliveira, Túlio Ítalo da Silva
Advisor(s): Mazzetto, Selma Elaine
Co-advisor(s): Azeredo, Henriette Monteiro Cordeiro de
Keywords: Biomassa
Cascas de banana
Pectina
Bionanocompósitos
Embalagens biodegradáveis
Issue Date: 2018
Abstract in Portuguese: Bananas (Musa acuminata, Grupo AAA), uma das culturas frutíferas mais importantes por causa de sua disponibilidade durante todo o ano e seu alto valor nutricional, são consumidas cruas, em sua maioria, e seus produtos processados incluem farinha de banana, batatas fritas e purê (que pode ser usado para produzir néctares e uma variedade de outros produtos). As cascas de banana constituem cerca de 30% da fruta e representam um problema ambiental por causa de seus grandes teores de nitrogênio e fósforo, bem como seu alto teor de água, tornando-os altamente suscetíveis à degradação microbiana. O uso destas cascas como fonte de compostos de alto valor, tais como pectina, nanofibras de celulose e compostos fenólicos, torna-se interessante não só do ponto de vista econômico, mas também da perspectiva ambiental. Este trabalho teve como objetivo principal o aproveitamento de resíduos agroindustriais provenientes de cascas de banana como forma de avaliar a influência do pH, temperatura e tempo na extração de pectina com ácido cítrico (CA). As cascas de banana foram adquiridas no mercado da cidade de Norwich, no Reino Unido, no estágio 6 de maturação do tipo Cavendish. A extração de pectina foi conduzida, inicialmente, pela preparação de um resíduo insolúvel em álcool, a fim de remover os compostos de baixa massa molar, incluindo vestígios de ácido galacturônico livre. A pectina foi extraída do AIR, de acordo com um delineamento de composto central com 3 (três) variáveis: pH da solução de CA; temperatura e tempo de extração para determinar os seguintes efeitos: pH (2,0-4,5), temperatura de extração (70-90°C) e tempo (120-240min) sobre o rendimento e teor de ácido galacturônico e grau de metoxilação. As mudanças na composição durante as etapas principais da extração de pectina foram acompanhadas pela técnica de Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier, a qual foi utilizada para determinar o grau de metoxilação e ácido galacturônico. As condições otimizadas de extração, definidas como aquelas que resultaram em um rendimento máximo, mantendo um grau de metoxilação, em um mínimo de 51%, foram: 87°C, 160 min e pH 2,0. Pectinas de outras fontes foram utilizadas para o desenvolvimento de filmes bionanocompósitos, como parte dos obejtivos da pesquisa científica do presente trabalho. A incorporação de agentes de reforço, tais como nanocristais de celulose foi realizado para melhorar o desempenho dos filmes a partir de pectina, junto ao efeito do CA, como agente reticulante, sobre as propriedades do material. Os filmes foram plastificados com glicerol e preparados em diferentes teores de nanocristais de celulose (0-10% em peso), na presença ou ausência de CA. Os espectros de FT-IR confirmaram a ocorrência de reticulação. Além disso, a resistência à tração, a solubilidade em água e a permeabilidade ao vapor de água foram melhoradas pela presença do ácido. Os espectros de RMN 13C no estado sólido indicaram que tanto o agente reticulante quanto o agente de reforço promoveram a rigidez das cadeias poliméricas. Diante dos resultados adquiridos os filmes confeccionados apresentaram um perfil potencial para aplicação na área de embalagens para alimentos.
Abstract: Bananas (Musa acuminata, AAA Group), one of the most important fruit crops because of their availability throughout the year and its high nutritional value, are mainly raw consumptions and their processed products banana flour, French fries and puree (which can be used to produce nectar and a variety of products). As banana peels constitute about 30% of the fruit and represent an environmental problem because of their high levels of nitrogen and phosphorus, as well as their high water content, making them highly susceptible to microbial degradation. The use of more shells as a source of high-value compounds, such as pectin, cellulose nanofibers and phenolic compounds, becomes interesting not only from the economic point of view but also from the environmental perspective. This work had as main objective the use of agroindustrial residues, in order to evaluate the influence of pH, temperature and time on the extraction of pectin with citric acid (CA). As banana peels were purchased on the market in Norwich, UK, in stage 6 Cavendish maturation. Pectin extraction was initially conducted by the preparation of an alcohol insoluble residue, a low mass feedstock remover, including traces of free galacturonic acid. A pectin was extracted from the AIR, according to a central compound design with 3 (three) variables: pH of the CA solution; temperature and extraction time to determine the following effects: pH (2.0-4.5), extraction temperature (70-90°C) and time (120-240min) on the yield and content of galacturonic acid and degree of methoxylation. The changes in composition during the main stages of pectin extraction were accompanied by the spectroscopy technique in the Fourier transform Infrared region, a reference for the determination of the degree of methoxylation and galacturonic acid. The extraction minimization conditions, defined as those that resulted in a maximum yield, maintaining a methoxylation degree, at a minimum of 51%, were: 87øC, 160 min and pH 2.0. Pectins from other sources for the development of bionanocomposite films, as part of the scientific research objectives of the present work. The incorporation of reforestation agents such as cellulose nanocrystals was developed to improve the performance of the films from pectin along with the effect of CA as a crosslinking agent on how the material resource. The films were plasticized with glycerol and prepared at different contents of cellulose nanocrystals (0-10% by weight) in the presence or absence of CA. FT-IR spectra confirm an occurrence of cross-linking. In addition, a tensile strength, a water solubility and a water vapor permeability improved by the presence of the acid. Solid 13 C NMR spectra indicated both the crosslinking agent and the reformer of the polymer chain stiffness. In view of the results obtained in the films made presented a potential profile for application in the area of food packaging.
Description: OLIVEIRA, Túlio Ítalo da Silva. Biomassa de cascas de banana como fonte de matéria-prima na obtenção de filmes bionanocompósitos com potencial aplicação em embalagens biodegradáveis. 2018. 173 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32589
metadata.dc.type: Tese
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