Desenvolvimento de filme antimicrobiano de acetato de celulose incorporado com carvacrol

Abstract

As embalagens antimicrobianas consistem em materiais incorporados com um agente ativo que reduz ou inibe o crescimento microbiano quando em contato com um alimento. Existe um interesse mundial em embalagens que sejam de origem natural e biodegradáveis, como, por exemplo, o acetato de celulose (AC), que é um biopolímero de baixo custo derivado da celulose e pode ser utilizado em contato com alimentos. O presente estudo teve como principal objetivo o desenvolvimento de filme antimicrobiano de AC incorporado com carvacrol. Os filmes foram obtidos pela técnica de casting utilizando soluções de AC em acetona ou butanona e caracterizados quanto às propriedades físicas, mecânicas, térmicas, morfológicas. As características dos filmes foram semelhantes, no entanto, a maior pressão de vapor da acetona permitiu a obtenção mais rápida dos filmes. O carvacrol, composto majoritário do óleo essencial do orégano, foi adicionado em até 10% em relação à massa do AC. Esse composto ativo ficou homogeneamente distribuído na matriz polimérica e promoveu poucas alterações nas propriedades dos filmes. A retenção total do carvacrol logo após a obtenção do filme e a perda inferior a 25% quando armazenado a 50 °C por até 22 semanas sugerem que há interação intermolecular entre o carvacrol e o AC. A migração em fluidos simulantes de alimentos demonstrou que é possível obter filmes com ação prolongada e migração lenta do carvacrol, com coeficiente de difusão entre 10-13 e 10-15 m2/s. A atividade bactericida do carvacrol contra as bactérias deteriorantes Weissella viridescens e Pseudomonas fluorescens foi de 488 µg/mL na fase líquida e de 384 µg/mL na fase vapor. O filme de AC com 10% de carvacrol apresentou atividade bactericida na fase vapor contra as duas bactérias estudadas. A eficácia antibacteriana do filme ativo foi comprovada em fatias de presunto a vácuo armazenados a 8 °C. A P. fluorescens não foi capaz de se desenvolver nas condições testadas. Para a W. viridescens o filme com 10% de carvacrol aumentou em 5 vezes a duração da fase de latência, diminuiu em 62% a velocidade de crescimento e reduziu em 1 log a população máxima bacteriana. O filme ativo obtido neste estudo demonstrou potencial para aplicação como embalagem para aumentar a vida útil de alimentos e ainda, possibilitar o uso de menor quantidade de conservantes tradicionais e colaborar para a diminuição do uso de polímeros de fonte petroquímica.

Abstract : Antimicrobial packaging consists of materials incorporated with an active agent that reduces or inhibits microbial growth when in contact with a food. There is a global interest in packages that are biodegradable and natural origin, for example cellulose acetate (AC), which is a low cost biopolymer derived from cellulose and can be used in contact with food. The present study had as main objective the development of AC antimicrobial film incorporated with carvacrol. The films were obtained by the casting technique using AC solutions in acetone or butanone and characterized as to physical, mechanical, thermal and morphological properties. The characteristics of the films were similar, however, the higher vapor pressure of acetone allowed the films to be obtained faster. The carvacrol, major compound of the oregano essential oil, was added in up to 10% relative to the weight of the AC. This active compound was homogeneously distributed in the polymer matrix and promoted few changes on films properties. The carvacrol total retention immediately after obtaining the film and loss of less than 25% when stored at 50 ° C for up to 22 weeks suggest that there is intermolecular interaction between carvacrol and AC. The migration in foods simulants fluids demonstrated that it is possible to obtain films with long-acting and slow migration of carvacrol, with diffusion coefficient between 10-13 e 10-15 m2/s. The bactericidal activity of carvacrol against spoilage bacteria Weissella viridescens and Pseudomonas fluorescens was 488 µg/mL in the liquid phase and 384 µg/mL in the vapor phase. The AC film with 10% carvacrol showed bactericidal activity in the vapor phase against the two bacteria studied. The antibacterial efficacy of the active film was demonstrated ham slices vacuum packed stored at 8 °C. The P. fluorescens was not able to grow under the conditions tested. For the W. viridescens, the film with 10% carvacrol increased 5 times the duration of the latency phase, decreased the growth rate by 62% and reduced the maximum bacterial population in 1 log. The active film obtained in this study demonstrated potential for application as packaging to increase shelf life and also enable the use of the smaller traditional preservatives amount and may contribute to decreasing the use of petrochemical polymers.