Desenvolvimento de filmes biodegradáveis a partir da semente e da mucilagem de chia (Salvia hispanica L.)

Abstract

A utilização de polímeros naturais na produção de materiais biodegradáveis tem sido uma alternativa, uma vez que as embalagens produzidas com plásticos sintéticos se tornaram um problema ambiental por serem não-biodegradáveis. Neste trabalho, foi avaliada a capacidade filmogênica da farinha de chia (FC) e da sua mucilagem (MC), através de análises físico-químicas, mecânicas e estruturais. Os filmes comestíveis de FC foram incorporados de amido de milho (AM) em algumas formulações, sendo os mesmos elaborados na seguinte proporção de FC:AM, 1:0, 1:1 e 1:2 p/p, com 6 % p/v de sólidos totais, e com a mesma concentração de glicerol para todas as formulações testadas, 1 % p/v. Ao passo que os filmes de MC foram elaborados com 1 % p/v de MC, variando-se o nível de glicerol em 25, 50 e 75 % p/p (baseado no peso da MC). Ambos filmes biodegradáveis e comestíveis foram elaborados pela técnica de casting. Os filmes de FC apresentaram, nas diferentes formulações 1:0, 1:1 e 1:2 (FC:AM, p/p), as variações na espessura (de 0,247 a 0,194 mm), no conteúdo de umidade (de 12,23 a 7,27 %), na solubilidade (de 25,57 a 25,34 %), na permeabilidade ao vapor de água (de 0,567 a 0,293 g mm/kPa g m2), na resistência à tração (de 0,77 a 6,26 MPa), no alongamento (de 5,16 a 1,05 %), no módulo de Young (de 25,64 a 681,39 MPa), na força de perfuração (de 1,38 a 7,02 N) e na deformação na perfuração (de 1,03 a 1,42 %). Estes resultados demonstram que os filmes de FC obtiveram baixa solubilidade, baixa permeabilidade ao vapor da água, intermediária resistência à tração e baixo alongamento. Já os filmes de MC apresentaram, nas seguintes formulações CM25, CM50 e CM75, as variações na espessura (de 0,054 a 0,060 mm), no conteúdo de umidade (de 18,18 a 41,88 %), na solubilidade (de 52.74 a 84.50 %), na permeabilidade ao vapor de água (de 0,131 a 0,442 g mm/kPa g m2), na resistência à tração (de 17,75 a 9,44 MPa), no alongamento (de 1,93 a 15,89 %) e no módulo de Young (de 778,40 a 105,15 MPa). Estes resultados demonstram que a quantidade de glicerol nos filmes de MC interferiu significativamente em todos os atributos avaliados (p < 0,05). A medida que a concentração de glicerol aumentou, a permeabilidade ao vapor da água, o alongamento e a solubilidade do filme aumentaram, em contrapartida, a resistência à tração e o módulo de Young diminuíram. Além disso, os filmes de MC apresentaram baixa permeabilidade ao vapor da água, alta a intermediária resistência à tração e intermediário alongamento. Em relação à cor, os filmes de FC apresentaram coloração escura, a qual ficou mais clara à medida que se adicionou mais AM, além disso, apresentaram baixa a intermediária transparência. Já os filmes de MC, apresentaram cor levemente amarela-avermelhada, mas ainda transparente na aparência. Ambos filmes apresentaram excelente absorção da radiação ultravioleta, o que indica que os mesmos podem ter a capacidade de proteger os alimentos que sejam futuramente embalados pelos mesmos. Diante do exposto, o estudo demonstrou que, em geral, os filmes elaborados com a matéria-prima semente de chia (farinha e mucilagem) são promissores para serem utilizadas na produção de filmes comestíveis com especificações interessantes.

The use of natural polymers for the production of biodegradable materials has been an alternative, since packaging made with synthetic plastics have become an environmental problem due to they are non-biodegradable. In this study, it was evaluated the filmogenic capacity of chia flour (CF) and its mucilage (CM), through physicochemical, mechanical, and structural analysis. Corn starch (CS) was incorporated to some CF edible films, and were prepared in the following proportion of CF:CS, 1:0, 1:1 and 1:2 w/w, 6 % w/v of total solids, and the same glycerol concentration for all tested formulations, 1 % w/v. Whereas the CM films were prepared using 1 % w/v of CM, varying the level of glycerol in 25, 50 and 75 % w/w (based on CM weight). Both edible films were prepared by casting technique. The CF films presented, in the different formulations 1:0, 1:1 and 1:2 (CF: C:S, w/w), the variations in thickness (from 0.247 to 0.194 mm), in moisture content (from 12.23 to 7.27 %), in solubility (from 25.57 to 25.43 %), in water vapor permeability (from 0.567 to 0.293 g mm/kPa g m2), in tensile strength (from 0.77 to 6.26 MPa), in elongation at break (5.16 to 1.05 %), in Young's modulus (from 25.64 to 681.39 MPa), in puncture strength (from 1.38 to 7.02 N), and in puncture deformation (from 1.03 to 1.42 %). These results demonstrate that CF films showed low solubility, low water vapor permeability, intermediate tensile strength and low elongation at break. While the CM films presented, in the following formulations CM25, CM50 and CM75, variations in thickness (from 0.054 to 0.060 mm), in moisture content (18.18 to 41.88 %), in solubility (from 52.74 to 84.50 %), in water vapor permeability (0.131 to 0.442 g mm/kPa g m2), in tensile strength (17.75 to 9.44 MPa), in elongation at break (from 1.93 to 15.89 %) and in Young’s modulus (from 778.40 to 105.15 MPa). These results demonstrate that the amount of glycerol in the CM films caused significant differences in all tested attributes (p < 0.05). As glycerol concentration increased, water vapor permeability, elongation at break and solubility of CM films increased, whilst, tensile strength and Young's modulus decreased. Moreover, the CM films showed low water vapor permeability, high to intermediate tensile strength and intermediate elongation. Regarding the color, the CF films presented dark coloration, which became clearer as more CS was added, in addition, had low to intermediate transparency. While CM films presented slightly yellow-reddish color, but still transparent in appearance. Both films had excellent absorption of ultraviolet radiation, indicating that these films may have the ability to protect the foods that will be packed by them hereafter. This study revealed that, in general, the films produced with chia seed raw material (flour and mucilage) are promising for use in the production of edible films with interesting specifications.