BARBI, R. C. T.

HORNUNG, P. S.

LAZZAROTTO, M.

LAZZAROTTO, S. R. da S.

RIBANI, R. H.

Portuguese

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  VIII Simpósio de Análise Térmica  Ponta Grossa, 13 a 15 de Agosto de 2017   1  Propriedades calorimétricas do biofilme de amido de araruta (Maranta arundinaceae) com diferentes concentrações de nanocelulose de Pinus elliottii  Polyanna Silveira Hornung1*; Simone Rosa da Silveira lazzarotto2; Rafaela Cristina Turola Barbi1; Marcelo Lazzarotto3; Rosemary Hoffmann Ribani1  1Universidade Federal do Paraná, UFPR – Curitiba, PR – Brasil; 2Universidade Estadual de Ponta Grossa, UEPG – Ponta Grossa, PR – Brasil;   3EMBRAPA-Florestas, Colombo, PR – Brasil. *polyanna@ufpr.br     RESUMO O desenvolvimento de embalagens biodegradáveis com matrizes poliméricas é desejável. Com a combinação de diferentes biopolímeros pode-se obter materiais que servem como barreira ao vapor d’água e gases (ex. O2). O objetivo deste trabalho foi caracterizar e obter biofilmes pela técnica “casting” usando o amido nativo de araruta em diferentes concentrações de gel aquoso de nanocelulose como material de reforço. A temperatura de transição vítrea (Tg) e a temperatura de fusão (Tf) dos biofilmes foram investigadas utilizando a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Os resultados obtidos revelaram que quanto maior é o teor presente de gel aquoso de nanocelulose de pinus, maior é a temperatura Tg dos biofilmes. O biofilme de amido de araruta adicionado de 1 % de gel de nanocelulose apresentou a menor Tf. Através dos resultados obtidos pode-se dizer que o gel aquoso de nanocelulose de Pinus elliottii apresenta potencial para ser empregado como material de reforço para biofilmes de amido de araruta. Palavras -chave: DSC, transição vítrea, embalagem biodegradável.    Introdução  Os filmes produzidos a partir de amido apresentam efetiva barreira aos gases (CO2 e O2), porém apresentam alta taxa de permeabilidade ao vapor d’água e baixa resistência mecânica [1]. Uma alternativa para melhorar esta propriedade é a elaboração de filmes compostos, combinando materiais plastificantes, fontes diferentes de amidos, e materiais celulósicos. Esta alternativa tem incentivado pesquisas para melhorar as propriedades dos filmes de amido dependendo das características desejadas e em virtude do uso a que se destinam [1–4]. Os amidos nativos podem ser modificados por processos químicos, físicos, enzimáticos e entre outros. Porém, é grande a demanda por fontes não convencionais de amido. Isto se deve ao fato de que dependendo da origem botânica o amido pode apresentar propriedades (gelatinização, retrogradação, conteúdo de amilose e amilopectina, tamanho dos grânulos) requeridas pelos processos industriais sem a necessidade de modificações. Estas propriedades impactam diretamente o produto final (expansão, textura, consistência, cor, etc.) [2–4]. O amido possui características únicas atribuídas às formações estruturais em pequenos conglomerados individuais conhecidos por grânulos [5]. Os grânulos do amido são compostos pelas macromoléculas amilose e amilopectina configuradas de maneira alternada [6]. Uma das potencialidades tecnológicas dos amidos e das misturas de amido é a sua utilização na produção de biofilmes em substituição aos filmes derivados dos produtos de petróleo [7]. O amido é um dos VIII SiAT            Resumos expandidos                      296  biopolímeros mais utilizados para produzir materiais biodegradáveis devido à disponibilidade e baixo custo [8]. A araruta é uma planta herbácea que apresenta rizomas, estes crescem horizontalmente sob o solo e emitem raízes, folhas e ramos a partir de seus nós. O rizoma de araruta contém cerca de 20 % de amido, dos quais, cerca de 20 a 30 % é composto por amilose [9,10]. O conteúdo de amilose apresentado pela araruta é considerado alto e promissor para o desenvolvimento de embalagens resistentes [11].  A transição vítrea é uma transição de fase que ocorre em materiais amorfos ao serem submetidos a uma determinada temperatura. É o parâmetro mais importante na definição das propriedades mecânicas de polímeros amorfos, em função da sua importância nos processos de recristalização e armazenamento destes materiais. Conhecendo-se a temperatura de transição vítrea do biofilme pode-se prever o comportamento do mesmo durante o armazenamento e transporte por exemplo. O objetivo deste trabalho foi obter biofilmes pela técnica “casting” usando o amido nativo de araruta (Maranta arundinaceae) em diferentes concentrações de gel aquoso de nanocelulose de Pinus elliottii como material de reforço e caracterizar suas propriedades térmicas por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).  Materiais e metodos  Os rizomas de araruta (Maranta arundinaceae) foram coletados na comunidade rural da cidade de Porto dos Gaúchos, Mato Grosso, a uma latitude 11º32'07" sul e a uma longitude 57º24'52" oeste. O gel aquoso contendo 13 % de nanocelulose de pinus (Pinus elliottii – 0,07 % lignina) foi doada pela EMBRAPA-Florestas de Colombo – PR.    Figura 1. Imagens da planta, rizomas e amido da araruta.  O amido da araruta foi extraído conforme metodologia descrita por Hornung et al. [5]. Os filmes (Figura 2 – B) com diferentes concentrações de amido de araruta e gel de nanocelulose foram obtidos pela técnica “casting” como segue: 2 % (do peso total da solução) de amido foram misturados à 1, 3 e 5 % (do peso total do amido) de gel de nanocelulose, e a 25 % (do peso do amido) de glicerol e água destilada para um total de 22 g de solução. As soluções foram gelatinizadas à 90 ºC e mantidas nesta temperatura por 10 minutos. Após o resfriamento as soluções foram vertidas em placas de petri (acrílico) com diâmetro de 9,1 x 9,1 cm (Figura 2 – A). As placas foram acondicionadas em estufa de circulação de ar a 35 ºC por 24 horas para a secagem das soluções. As amostras foram codificadas como a – amostra sem adição de gel de nanocelulose; b – amido + 1 % gel nanocelulose; c – amido + 3 % gel nanocelulose; d – amido + 5 % gel nanocelulose.   Figura 2. A – solução filmogênica na placa de petri; B – Biofilme de araruta.      VIII SiAT            Resumos expandidos                      297  Resultados e discussão  A calorimetria exploratória diferencial (DSC) permite medir a temperatura e taxa de calor associados a transições em materiais como uma função do tempo e da temperatura em uma atmosfera controlada. Os perfis das curvas calorimétricas podem ser observados na Figura 3 e os resultados obtidos na Tabela 1.   Figura 3. Curvas calorimétricas das amostras de filmes de araruta.   Pode-se observar na Figura 3 que as amostras apresentaram perfis de curvas bem distintas e 2 eventos endotérmicos, de transição vítrea (Tg) e fusão (Tf), respectivamente. Quando os biofilmes apresentam apenas um evento de Tg é indicativo de que todos os componentes (plastificante, amido e nanocelulose) utilizados são compatíveis [12]. A amostra b mostrou a maior intensidade para o 2º evento (fusão). Foi necessária uma maior quantidade de energia para atingir o ponto máximo da reação (completa fusão dos componentes da amostra). As amostras c e d apresentam ambos os eventos com melhor definição, destacando-se a amostra c. Estas diferenças podem ser melhor observadas e analisadas pelos dados obtidos a partir das curvas calorimétricas, apresentados na Tabela 1.  Tabela 1. Resultados obtidos pela análise calorimétrica exploratória diferencial das amostras de filmes de araruta.    Amostras Resultados DSC  Tg  / ºC ΔHg /J g-1 Tf  / ºC ΔHf /J g-1 a 38,91 0,34 140,4 78,94 b 44,27 0,56 132,3 89,64 c 46,44 0,36 168,6 86,72 d 50,19 0,68 161,5 117,5 Tg – Transição vítrea; ΔHg – Entalpia transição vítrea; Tf – Temperatura de fusão; ΔHf – Entalpia fusão.  A temperatura de transição vítrea (Tg) e a temperatura de fusão (Tf) dos biofilmes são importantes parâmetros a serem estudados. A Tg representa a temperatura em que o biofilme passa de um estado vítreo para um estado gomoso de maior mobilidade molecular. A Tf  é a temperatura em que os sólidos cristalinos passam a líquido limitando o ponto de elasticidade dos biofilmes [10]. Estes parâmetros podem estimar o desempenho (propriedades de barreira ao vapor d’água e O2, mecânicas) dos biofilmes e contribuem para o delineamento das condições de armazenagem e transporte dos mesmos [6,7,11]. As amostras (b, c e d) adicionadas de celulose apresentaram aumento da temperatura de transição vítrea conforme o acréscimo da concentração de nanocelulose em relação à amostra a desenvolvida sem adição da mesma. Pode-se dizer que as embalagens adicionadas de nanocelulose de pinus em condições ambientes apresentarão melhor desempenho quanto à permeação a gases e ao vapor d’agua por manter suas moléculas em estado vítreo [11]. Desta maneira, possibilitando prolongar a vida de prateleira de alimentos suscetíveis à degradação por O2 (oxidação) e alto teor de umidade (desenvolvimento microbiológico). Diferentemente dos resultados observados para a transição vítrea, as amostras apresentaram Tf bem diferentes entre si e a amostra b apresentou temperatura menor que a amostra sem adição de gel de nanocelulose. Quanto maior for a Tf apresentada menor será a elasticidade do biofilme. Resultado este já esperado, uma vez que a nanoceluse reforça a matriz polimérica resultando em filmes mecanicamente mais resistentes à perfuração e deformação [7,11, 12].    VIII SiAT            Resumos expandidos                      298  Conclusão   Os biofilmes de amido de araruta reforçados com gel aquoso de nanocelulose de pinus apresentaram maiores temperaturas de transição vítrea conforme o acréscimo do teor de nanocelulose destacando-se a amostra com adição de 5%. A partir dos resultados obtidos pode-se dizer que o gel aquoso de nanocelulose de Pinus elliottii apresenta compatibilidade com o amido de araruta e o plastificante empregado reforçando as propriedades calorimétricas do biofilme de amido de araruta.  Agradecimentos  Os autores agradecem à CAPES, UFPR e EMBRAPA-Florestas pelo recursos para a realização deste trabalho.  Referências  [1] Molina, F.M.P. (2013). 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