Filmes poliméricos de etil hidroxietil celulose (EHEC) contendo a-tocoferol: efeitos na estabilidade, na liberação in vitro e propriedades do filme

Abstract

A utilização de compostos antioxidantes, como o a-tocoferol, na produção de embalagens ativas é uma das formas de minimizar ou retardar a oxidação lipídica, um dos principais fatores que levam à degradação precoce dos alimentos. Os éteres derivados de celulose, como a etil hidroxietil celulose (EHEC), podem ser uma alternativa para a produção de filmes poliméricos biodegradáveis para utilização em liberação controlada de ativos em alimentos. Assim, o objetivo deste trabalho foi a obtenção de filmes de EHEC com propriedade antioxidante obtida pela incorporação de a-tocoferol livre e encapsulado em nanopartículas (NP) de etil hidroxietil celulose/ácido dodecanóico (EHEC-C12). As NP foram preparadas por emulsificação do tipo óleo em água com a-tocoferol e EHEC-C12 nas proporções de 10 e 20% de ácido dodecanóico por reação de esterificação com diciclohexilcarbodiimida (DCC) e 4-dimetilaminopiridina (DMAP). O a-tocoferol foi encapsulado nas concentrações de 5, 10 e 15 mg e as NP foram incorporadas a filmes de EHEC, bem como o a-tocoferol livre na concentração de 10 mg. A estrutura química dos materiais preparados foi avaliada por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de prótons (1H RMN). Observaram-se por espalhamento de luz dinâmico (DLS) tamanhos de partícula de 722±209 e 665±213 nm para as NP modificadas com 10 e 20% de ácido dodecanóico, respectivamente, e índice de polidispersão menores que 0,30. A incorporação do a-tocoferol aos filmes não alterou as propriedades de barreira e térmicas da EHEC. Porém, a temperatura de degradação do a-tocoferol aumentou de 200 ºC para 263 ºC, quando nos filmes, e a nanoencapsulação favoreceu a dispersão mais homogênea do a-tocoferol na matriz polimérica influenciando levemente nas propriedades mecânicas. A incorporação do a-tocoferol aos filmes também aumentou sua estabilidade em condições ambiente por 72 dias e sob radiação UV no comprimento de onda de 254 nm. Observaram-se rápidos perfis de liberação do a-tocoferol a partir dos filmes quando imersos em etanol absoluto, sendo que 50% foram liberados nos primeiros 15 minutos de ensaio. Os filmes de EHEC puros não apresentaram propriedade antioxidante, mas com a incorporação das diferentes proporções de NP com a-tocoferol observou-se o aumento da capacidade antioxidante dos filmes, quando avaliados contra os radicais DPPH e ABTS.

Abstract: The use of antioxidant compounds, such as a-tocopherol, in the production of active packaging is one of the ways to minimize or delay lipid oxidation, one of the main factors leading to early food degradation. Cellulose-derived ethers, such as ethyl hydroxyethyl cellulose (EHEC), may be an alternative for the production of biodegradable polymeric films to be used in the controlled release of active compounds in food products. Thus, the objective of this work was to obtain EHEC films with antioxidant properties obtained by the incorporation of nanoparticles (NP) of ethyl hydroxyethyl cellulose/dodecanoic acid (EHEC-C12) containing a-tocopherol. NPs were prepared by oil-in-water emulsification with a-tocopherol and EHEC-C12 in proportions of 10 and 20% dodecanoic acid by esterification reaction with dicyclohexylcarbodiimide (DCC) and 4-dimethylaminopyridine (DMAP). a-tocopherol was encapsulated at concentrations of 5, 10 and 15 mg, and the NPs were incorporated into EHEC films, as well as 10 mg of non-encapsulated a-tocopherol. The chemical structure of the prepared materials was evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR). Particle sizes of 722±209 and 665±213 nm were observed by dynamic light scattering (DLS) for NPs modified with 10 and 20% dodecanoic acid, respectively, and polydispersion index lower than 0.30. The incorporation of a-tocopherol into the films did not change the barrier or thermal properties of EHEC. However, the degradation temperature of a-tocopherol increased from 200 ºC to 263 ºC, when in the films. And the nanoencapsulation favored a more homogeneous dispersion of a-tocopherol in the polymeric matrix sightly influencing the mechanical properties. The incorporation of a-tocopherol into the films also increased its stability under ambient conditions for 72 days, and under UV radiation at a wavelength of 254 nm. Fast a-tocopherol release profiles were observed from the films when immersed in absolute ethanol, with 50% being released in the first 15 minutes of the assay. Pure EHEC films did not show antioxidant properties, but with the incorporation of different proportions of NP, an increase in the antioxidant capacity of the films was observed, when evaluated against DPPH and ABTS radicals.