Resumo: A preocupação global com o grave problema ambiental resultante do grande acúmulo de resíduos de embalagens plásticas deve-se ao uso de materiais à base de polímeros de petróleo não biodegradáveis. Portanto, a utilização de biopolímeros naturais em embalagens é uma alternativa, embora não apresentem boas propriedades de barreira à água e resistência mecânica. Além dos biopolímeros formadores de filmes, como pectina, alginato e gelatina, nanofibras produzidas a partir da celulose (CNF) podem ser usadas como sistema de reforço em filmes/revestimentos sustentáveis, apresentando as vantagens de abundância natural e biodegradabilidade deste polissacarídeo. A incorporação de emulsões Pickering (PE) em uma matriz filmogênica também traz melhorias às propriedades de barreira dos filmes, além de poder veicular compostos ativos lipofílicos. Neste contexto, este trabalho visou avaliar o efeito do CNF como material de reforço e/ou também como estabilizante de PE dentro da matriz formadora de filme. Na primeira etapa, CNFs foram produzidas a partir de casca de mandioca por hidrólise ácida ou hidrólise enzimática (usando xilanase) seguida de ultrassom. A capacidade emulsificante e digestibilidade das CNFs de casca de mandioca foi comparada com a da etilcelulose comercial submetida a processo de ultrassom. As dimensões das CNFs exerceram influência na estabilidade das emulsões, sendo o tipo de processo determinante para estas propriedades. A hidrólise química foi capaz de quebrar de forma mais eficiente a estrutura celulósica, favorecendo uma melhor capacidade estabilizante das CNFs em emulsões. Como o método enzimático foi menos eficiente e o objetivo era a produção de CNFs usando um método sustentável, uma associação de enzimas (xilanase + celulase) foi aplicada usando diferentes tempos de hidrólise com celulase. A etapa de hidrólise com xilanase seguiu as mesmas condições de processo da primeira etapa (150 rpm; 35°C por 24 h). Nesta segunda etapa buscou-se produzir CNFs com propriedades similares às obtidas por hidrólise química. As CNFs obtidas após 6 e 12 horas da hidrólise com celulase foram as escolhidas para dar prosseguimento aos estudos de aplicação das CNFs como estabilizantes de emulsão Pickering incorporando óleo essencial de orégano (OEO) que apresenta atividade antimicrobiana. O OEO foi incorporado em uma matriz emulsionada associado ao óleo de girassol para minimizar o odor forte e volatilidade do OEO. A atividade antimicrobiana foi melhorada frente a bactérias (Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Listeria monocytogenes) e fungo (Alternaria Alternata) analisados. Diante destes resultados, seguiu-se para a terceira etapa, na qual foram produzidos filmes de pectina usando CNFs como agente de reforço e estabilizante da emulsão Pickering incorporada na solução filmogênica. Todos os filmes eram transparentes, e a incorporação da emulsão promoveu uma redução da hidrofilicidade e barreira completa à luz UV, características desejáveis em embalagens para alimentos. Por fim, esta matriz foi usada como revestimento em tomates e o shelf- life foi avaliado por 12 dias. De forma geral, houve ganho na incorporação das CNFs e da emulsão Pickering como revestimento nos tomates, principalmente devido à incorporação do OEO que inibiu o crescimento de fungos, podendo estes revestimentos serem usados para ampliação da vida útil de frutos Ver menos

Abstract: Global concern about the serious environmental problem resulting from the large accumulation of plastic packaging waste is due to the use of materials based on non-biodegradable petroleum polymers. Therefore, the use of natural biopolymers in packaging is an alternative, although they do not present good water barrier properties and mechanical resistance. In addition to film-forming biopolymers, such as pectin, alginate and gelatin, nanofibers produced from cellulose (CNF) can be used as a reinforcement system in sustainable films/coatings, presenting the advantages of the natural abundance and biodegradability of this polysaccharide. The incorporation of Pickering emulsions (PE) into a film-forming matrix also improves the barrier properties of the films, in addition to being able to transport lipophilic active compounds. In this context, this work aimed to evaluate the effect of CNF as a reinforcing material and/or also as a PE stabilizer within the film-forming matrix. In the first stage, CNFs were produced from cassava peel by acid hydrolysis or enzymatic hydrolysis (using xylanase) followed by ultrasound. The emulsifying capacity and digestibility of CNFs from cassava peel were compared with those of commercial ethylcellulose subjected to the ultrasound process. The dimensions of the CNFs influenced the stability of the emulsions, with the type of process determining these properties. Chemical hydrolysis was able to more efficiently break down the cellulosic structure, favoring a better stabilizing capacity of CNFs in emulsions. As the enzymatic method was less efficient and the objective was to produce CNFs in a sustainable way, a combination of enzymes (xylanase + cellulase) was applied using different hydrolysis times with cellulase. The hydrolysis step with xylanase followed the same process conditions as the first step (150 rpm; 35°C for 24 h). In this second stage, we sought to produce CNFs with properties similar to those obtained by chemical hydrolysis. The CNFs obtained after 6 and 12 hours of hydrolysis with cellulase were chosen to continue studies on the application of CNFs as stabilizers of Pickering emulsions incorporating oregano essential oil (OEO), which has antimicrobial activity. OEO was incorporated into an emulsified matrix associated with sunflower oil to minimize the strong odor and volatility of OEO. The antimicrobial activity was improved against the bacteria (Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Listeria monocytogenes) and fungi (Alternaria Alternata) analyzed. Given these results, the third stage was carried out, in which pectin films were produced using CNFs as a reinforcing and stabilizing agent for the Pickering emulsion incorporated in the film-forming solution. All films were transparent, and the incorporation of the emulsion promoted reduced hydrophilicity and a complete barrier to UV light, desirable characteristics in food packaging. Finally, this matrix was used as a tomato cover and the shelf life was evaluated for 12 days. In general, there was a gain in the incorporation of CNFs and Pickering emulsion as a coating on tomatoes, mainly due to the incorporation of OEO, which inhibited the growth of fungi, and these coatings can be used to extend the shelf life of fruits Ver menos