Análise estatística e qualitativa de propriedades de filmes inteligentes contendo antocianinas

Abstract

As pesquisas voltadas ao desenvolvimento de embalagens inteligentes vêm crescendo nos últimos anos devido a preocupante questão relacionada ao descarte de alimentos, que ocorre, muitas vezes, por falta de monitoramento adequado. Essas embalagens são capazes de monitorar as condições do alimento, fornecendo informações sobre sua qualidade durante o transporte, armazenamento ou comercialização. Além disso, o vasto emprego de matérias-primas não renováveis na produção de embalagens alimentícias trouxe à tona problemas relacionados à poluição e descarte de resíduos, que podem ser minimizados com o uso de polímeros renováveis e biodegradáveis na confecção de embalagens. Assim, uma ampla área de pesquisa vem se desenvolvendo e fortalecendo. Para a produção de embalagens inteligentes, podem ser utilizados biopolímeros, como o amido, em função de sua compatibilidade com alguns compostos naturais, como as antocianinas. Muitos estudos empregam as antocianinas para a produção de embalagens inteligentes devido à sua capacidade de mudança de coloração quando submetidas a diferentes valores de pH. Portanto, o objetivo deste trabalho foi reunir e explorar publicações na área de filmes inteligentes, que utilizam polímeros naturais, como o amido, e antocianinas como indicadores na formulação. Os artigos foram separados em grupos, a fim de facilitar a comparação dos resultados apresentados nos estudos. Dados relacionados às propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água, espessura e diferença total de cor dos filmes em resposta à variação de pH do meio, foram analisados estatisticamente via Análise de Componentes Principais. Os dados colorimétricos também foram explorados do ponto de vista qualitativo, com o objetivo de determinar quais antocianinas produzem uma resposta perceptível visualmente às alterações de pH. Apesar das dificuldades encontradas na comparação dos estudos, verificou-se que as propriedades mecânicas (tensão e elongação na ruptura) estão mais ligadas ao tipo de polímero utilizado do que ao tipo e concentração de antocianinas no filme. Também foi possível observar que a incorporação de antocianinas pode impactar em propriedades de barreira, como a permeabilidade ao vapor d’água, visto que podem ocorrer interações entre o composto e o polímero, tornando o filme mais ou menos hidrofílico, ou até mesmo gerar regiões mais frágeis e permeáveis. Além disso, a resposta das antocianinas às alterações de pH indica que os filmes podem ser usados como etiquetas ou embalagens inteligentes. Após analisar os dados colorimétricos de forma estatística e qualitativa, verificou-se que alguns tipos de antocianinas, advindas de fontes como mirtlo, rabanete, arroz preto e goji berry, apresentam uma maior amplitude de cor na faixa de pH de 2 a 10. Observou-se também que, na faixa de pH entre 5 e 7, há uma redução nos valores de diferença de cor total para a maioria das antocianinas avaliadas, o que pode resultar em dificuldades do ponto de vista de aplicação dos filmes como embalagens inteligentes, para verificação de frescor de alguns alimentos.

Research on the development of smart packaging has been growing in recent years due to a worrying issue related to the disposal of food, which often occurs due to a lack of adequate monitoring. These packages are able to monitor the condition of the food, providing information about its quality during transport, storage or marketing. In addition, the vast use of non-renewable raw materials in the production of food packaging has brought up problems related to pollution and waste disposal, which can be minimized with the use of renewable and biodegradable polymers in the manufacture of packaging. Thus, a wide area of research has been developing and strengthening. For the production of smart packaging, biopolymers, such as starch, can be used due to their compatibility with some natural compounds, such as anthocyanins. Many studies use anthocyanins to produce smart packaging due to their ability to change color when subjected to different pH values. Therefore, the objective of this work was to gather and explore publications in the field of intelligent films, which use natural polymers, such as starch, and anthocyanins as indicators in the formulation. The articles were separated into groups, in order to facilitate the comparison of the results presented in the studies. Data related to mechanical properties, water vapor permeability, thickness and total color difference of the films in response to the pH variation of the medium, were analyzed statistically via Principal Component Analysis. Colorimetric data were also explored from a qualitative point of view, with the aim of determining which anthocyanins produce a visually perceptible response to pH changes. Despite the difficulties encountered in comparing the studies, it was found that the mechanical properties (tension and elongation at break) are more linked to the type of polymer used than to the type and concentration of anthocyanins in the film. It was also possible to observe that the incorporation of anthocyanins can impact barrier properties, such as water vapor permeability, since interactions between the compound and the polymer can occur, making the film more or less hydrophilic, or even generating regions more fragile and permeable. In addition, the response of anthocyanins to pH changes indicates that the films can be used as labels or smart packaging. After analyzing the colorimetric data in a statistical and qualitative way, it was found that some types of anthocyanins, coming from sources such as myrtle, radish, black rice and goji berry, present a greater range of color in the pH range of 2 to 10. it is also noted that, in the pH range between 5 and 7, there is a reduction in the values of total color difference for most of the evaluated anthocyanins, which can result in difficulties in terms of application of films as smart packaging, for checking the freshness of some foods.