Adição de agentes antimicrobianos em filmes poliméricos a base de blenda de polietileno para aplicação em embalagens flexíveis para alimentos

Abstract

Avanços na área da nanotecnologia têm permitido o desenvolvimento de materiais que podem desempenhar diversas funções tecnológicas. Dentre esses materiais, os polímeros têm se destacado para aplicação na área de embalagens flexíveis para alimentos, possibilitando o desenvolvimento de embalagens ativas. Essas embalagens, especialmente filmes antimicrobianos vêm sendo estudados e avaliados como método para auxiliar a conservação de alimentos, principalmente para aumentar a vida de prateleira e reduzir os níveis de conservantes adicionados diretamente ao alimento. O presente trabalho propõe o desenvolvimento de filmes a partir de blenda de polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno linear de baixa densidade (PELBD) tratados superficialmente por descarga corona, produzidos por extrusão industrial, adicionando-se dois agentes antimicrobianos (Colorbac® e Microbac®) com concentração de 2% (mm), o primeiro à base de nanopartículas de prata e o segundo à base de nanopartículas de óxido de zinco. Os filmes extrudados foram avaliados quanto as propriedades físicas, mecânicas (tração) e óticas, bem como caracterizados por espectroscopia no infravermelho (FTIR). Adicionalmente, foram avaliados o coeficiente de fricção (COF) e a tensão superficial dos filmes. Por fim, a avaliação da atividade antimicrobiana de cada filme frente ao microrganismo patogênico Staphylococcus aureus. Amostras de pães de forma foram acondicionados em embalagens confeccionadas com os filmes com e sem adição de agente antimicrobiano, para avaliação qualitativa em relação ao crescimento microbiano na superfície dos pães por 10 dias. Os resultados mostraram que os filmes com agente antimicrobiano apresentaram um aumento em torno de 35% na tensão máxima sob tração, além de uma maior rigidez em relação ao filme controle. Para todas as composições, o COF estático apresentou valores mais elevados quando comparados ao COF dinâmico, e em relação a face sem tratamento superficial (FST) e face com tratamento superficial (FCT), o COF (estático e dinâmico) na FCT apresentou valores mais elevados para todas as composições, indicando um aumento na rugosidade superficial dos filmes. Após 90 dias da extrusão dos filmes, houve decaimento da tensão superficial. Os espectros de FTIR apresentaram picos característicos de polietileno e bandas características de grupos hidroxilas e compostos carbonílicos, produtos da degradação superficial ocasionados pela descarga corona. A análise microbiológica indicou uma redução logarítmica de 1,3 log para o filme com nanopartículas de prata e 1,2 log para o filme com nanopartículas de óxido de zinco após 4 horas de contato, indicando reduções da população microbiana nesse período, porém testes com mais amostras e maior tempo de incubação são necessários para confirmar a efetividade antimicrobiana dos filmes.

Advances in nanotechnology area have enabled the development of materials that can perform a variety of technological functions. Among these materials, polymers have stood out for application in the area of flexible packaging for food, enabling the development of active packaging. These packages, especially antimicrobial films, have been studied and evaluated as a method to help preserve foods, mainly to increase the shelf life and reduce the levels of preservatives added directly to the food. The present work proposes the development of films from blends of low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE) superficially treated by corona discharge, produced by industrial extrusion, adding two antimicrobial agentes (Colorbac® and Microbac®) at a concentration of 2% (mm), the first based on silver nanoparticles and the second based on zinc oxide nanoparticles. The extruded films were evaluated for physical, mechanical (tensile) and optical properties, as well as characterized by infrared spectroscopy (FTIR). Additionally, the coefficient of friction (COF) and surface tension of the films were evaluated. Finally, the antimicrobial activity of each film against the pathogenic microorganism Staphylococcus aureus was evaluated. Samples of bread loaves were packed in packages made with the films with and without the addition of antimicrobial agent, for qualitative evaluation in relation to microbial growth on the surface of the bread loaves for 10 days. The results showed that the films with antimicrobial agent showed an increase of about 35% in the maximum tensile strength, and a higher stiffness compared to the control film. For all compositions, the static COF presented higher values when compared to the dynamic COF, and in relation to the face without surface treatment (FST) and face with surface treatment (FCT), the COF (static and dynamic) on the FCT presented higher values for all compositions, indicating an increase in the surface roughness of the films. After 90 days of film extrusion, there was a decrease in surface tension. The FTIR spectra showed characteristic peaks of polyethylene and bands characteristic of hydroxyl groups and carbonyl compounds, products of surface degradation caused by corona discharge. Microbiological analysis indicated a log reduction of 1.3 log for the film with silver nanoparticles and 1.2 log for the film with zinc oxide nanoparticles after 4 hours of contact, indicating significant reductions of the microbial population in this period, but tests with more samples and longer incubation time are needed to confirm the antimicrobial effectiveness of the films.