Desenvolvimento e caracterização de filmes de gelatina de peixe com carboximetilcelulose, álcool polivinílico e adição de nanopartículas de prata
The general objective of this thesis was “To develop and characterize biodegradable films of fish gelatin combined with carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol, added with silver nanoparticles” and is structured into three chapters. The first chapter presents a review article that serves as...
| Autor principal: | FERNANDES, Gleyca de Jesus Costa |
|---|---|
| Grau: | Tese |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2025
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16820 |
| id |
ir-2011-16820 |
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ir-2011-168202025-02-27T15:39:09Z Desenvolvimento e caracterização de filmes de gelatina de peixe com carboximetilcelulose, álcool polivinílico e adição de nanopartículas de prata FERNANDES, Gleyca de Jesus Costa LOURENÇO, Lúcia de Fátima Henriques http://lattes.cnpq.br/7365554949786769 https://orcid.org/0000-0001-5009-8235 Gelatina de peixe Nanopartículas de prata Filmes biodegradáveis Carboximetilcelulose Álcool Polivinílico Fish gelatine Biodegradable films Carboxymethylcellulose Polyvinyl Alcohol Silver nanoparticles CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS E DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS The general objective of this thesis was “To develop and characterize biodegradable films of fish gelatin combined with carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol, added with silver nanoparticles” and is structured into three chapters. The first chapter presents a review article that serves as theoretical support for the research carried out, which is entitled “Biodegradable polymeric blends of fish gelatin, carboxymethylcellulose and polyvinyl alcohol used as active packaging: A review”. This manuscript provides an overview of the main features and shortcomings related to the application of fish gelatin in biodegradable films. It presents information that reports the production of films from the combination of biopolymers as a good strategy to overcome their limitations, highlights carboxymethylcellulose and polyvinyl alcohol as interesting polymers to form mixed films with gelatin with improved properties and considers the possibility of incorporating active compounds , particularly silver nanoparticles, to these polymeric matrices with the aim of providing antimicrobial properties to the films and extending the shelf life of packaged foods. The second chapter corresponds to the already published article entitled “Effect of polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose on the technological properties of fish gelatin films”. In this study, biodegradable films were produced by mixing gelatin/carboxymethyl cellulose (FG/CMC) and gelatin/polyvinyl alcohol (FG/PVOH) in proportions 90/10, 80/20 and 70/30 with a total concentration of 3% (m/v) of solution and 10% (w/w polymers) of plasticizer, and the effect of adding these polymers on the performance of fish gelatin films was evaluated. The results showed that the mixture of gelatin with CMC and PVOH improved the mechanical strength, water vapor barrier capacity and solubility of the films. The maximum CMC concentration promoted the highest tensile strength, while the highest PVOH content produced a film with lower solubility. FG/PVOH films were more flexible and water resistant, but presented lower mechanical and thermal resistance compared to FG/CMC. The proposed mixing systems proved to be suitable for improving the properties of fish gelatin films. Chapter three presents the article “Optimization of the process for obtaining a biodegradable nanocomposite film based on fish gelatin and carboxymethylcellulose reinforced with silver nanoparticles”. The objective was to develop a biodegradable nanocomposite film from fish gelatin (FG), carboxymethylcellulose (CMC) and silver nanoparticles (NpAg). The formulation was optimized using response surface methodology to establish the best levels of FG (2–4%), CMC (0.5–1%) and NpAg(0.005–0.01%) in order to obtain a film nanocomposite (FG/CMC-NpAg) with better mechanical and barrier properties. The optimization was done based on the responses to water vapor permeability (PVA), tensile strength (RT) and elongation (E). The optimized conditions were: 3% FG, 0.54% CMC and 0.011% NpAg. The mechanical properties, PVA, solubility, optical properties and light transmission of the optimized and control films were analyzed. The optimized FG/CMC-NpAg film showed lower elongation and transparency, but on the other hand demonstrated greater tensile and water resistance, as well as improved barrier properties in relation to water vapor and ultraviolet light, when compared to the control film. Overall, the results indicated that the biodegradable nanocomposite film developed in this study may be suitable for use as packaging material. O objetivo geral da presente tese foi “Desenvolver e caracterizar filmes biodegradáveis de gelatina de peixe combinada com carboximetilcelulose e álcool polivinílico, adicionados com nanopartículas de prata” e está estruturada em três capítulos. O primeiro capítulo apresenta um artigo de revisão que serve de suporte teórico à pesquisa realizada, que tem como título “Blendas poliméricas biodegradáveis de gelatina de peixe, carboximetilcelulose e álcool polivinílico utilizadas como embalagens ativas: Uma revisão”. Este manuscrito fornece uma visão geral sobre as principais características e deficiências relacionadas à aplicação da gelatina de peixe em filmes biodegradáveis. Apresenta informações que relatam a produção de filmes a partir da combinação de biopolímeros como boa estratégia para superar suas limitações, destaca a carboximetilcelulose e o álcool polivinílico como polímeros interessantes para formar filmes mistos com a gelatina com propriedades melhoradas e considera a possibilidade de incorporar compostos ativos, particularmente nanopartículas de prata, à essas matrizes poliméricas com o intuito de conferir propriedade antimicrobiana aos filmes e estender a vida útil dos alimentos embalados. O segundo capítulo corresponde ao artigo já publicado intitulado “Efeito de álcool polivinílico e carboximetilcelulose nas propriedades tecnológicas de filmes de gelatina de peixe”. Nesse estudo foram produzidos filmes biodegradáveis misturando gelatina/carboximetilcelulose (FG/CMC) e gelatina/álcool polivinílico (FG/PVOH) nas proporções 90/10, 80/20 e 70/30 com concentração total de 3% (m/v) de solução e 10% (m /m polímeros) de plastificante, e foi avaliado o efeito da adição desses polímeros no desempenho de filmes de gelatina de peixe. Os resultados mostraram que a mistura de gelatina com CMC e PVOH melhorou a resistência mecânica, capacidade de barreira ao vapor de água e a solubilidade dos filmes. A concentração máxima de CMC promoveu a maior resistência à tração, enquanto o maior teor de PVOH produziu filme com menor solubilidade. Os filmes FG/PVOH foram mais flexíveis e resistentes à água, porém apresentaram menor resistência mecânica e térmica comparado ao FG/CMC. Os sistemas de mistura propostos mostraram-se adequados para melhorar as propriedades dos filmes de gelatina de peixe. O capítulo três apresenta o artigo “Otimização do processo de obtenção de filme nanocompósito biodegradável a base de gelatina de peixe e carboximeticelulose reforçado com nanopartículas de prata”. O objetivo foi desenvolver um filme nanocompósito biodegradável a partir de gelatina de peixe (FG), carboximetilcelulose (CMC) e nanopartículas de prata (NpAg). A formulaçãofoi otimizada utilizando metodologia de superfície de resposta para estabelecer os melhores níveis de FG (2–4%), CMC (0,5–1%) e NpAg (0,005–0,01%) a fim de se obter um filme nanocompósito (FG/CMC-NpAg) com melhores propriedades mecânicas e de barreira. A otimização foi feita com base nas respostas a permeabilidade ao vapor de água (PVA), resistência à tração (RT) e alongamento (E). As condições otimizadas foram: 3% de FG, 0,54% de CMC e 0,011% de NpAg. Foram analisadas as propriedades mecânicas, PVA, solubilidade, propriedades óticas e transmissão de luz dos filmes otimizado e controle. O filme FG/CMC-NpAg otimizado apresentou menor alongamento e transparência, mas por outro lado demonstrou maior resistência à tração e à água, além de propriedades de barreira melhoradas em relação ao vapor de água e à luz ultravioleta, quando comparados ao filme controle. No geral, os resultados indicaram que o filme nanocompósito biodegradável desenvolvido neste estudo pode ser adequado para utilização como material de embalagem. 2025-02-03T20:05:55Z 2025-02-03T20:05:55Z 2023-08-11 Tese FERNANDES, Gleyca de Jesus Costa. Desenvolvimento e caracterização de filmes de gelatina de peixe com carboximetilcelulose, álcool polivinílico e adição de nanopartículas de prata. Orientadora: Lúcia de Fátima Henriques Lourenço. 2023. 105 f. Tese(Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16820. Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16820 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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The general objective of this thesis was “To develop and characterize biodegradable films
of fish gelatin combined with carboxymethyl cellulose and polyvinyl alcohol, added with
silver nanoparticles” and is structured into three chapters. The first chapter presents a
review article that serves as theoretical support for the research carried out, which is
entitled “Biodegradable polymeric blends of fish gelatin, carboxymethylcellulose and
polyvinyl alcohol used as active packaging: A review”. This manuscript provides an
overview of the main features and shortcomings related to the application of fish gelatin
in biodegradable films. It presents information that reports the production of films from
the combination of biopolymers as a good strategy to overcome their limitations,
highlights carboxymethylcellulose and polyvinyl alcohol as interesting polymers to form
mixed films with gelatin with improved properties and considers the possibility of
incorporating active compounds , particularly silver nanoparticles, to these polymeric
matrices with the aim of providing antimicrobial properties to the films and extending the
shelf life of packaged foods. The second chapter corresponds to the already published
article entitled “Effect of polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose on the
technological properties of fish gelatin films”. In this study, biodegradable films were
produced by mixing gelatin/carboxymethyl cellulose (FG/CMC) and gelatin/polyvinyl
alcohol (FG/PVOH) in proportions 90/10, 80/20 and 70/30 with a total concentration of
3% (m/v) of solution and 10% (w/w polymers) of plasticizer, and the effect of adding
these polymers on the performance of fish gelatin films was evaluated. The results
showed that the mixture of gelatin with CMC and PVOH improved the mechanical
strength, water vapor barrier capacity and solubility of the films. The maximum CMC
concentration promoted the highest tensile strength, while the highest PVOH content
produced a film with lower solubility. FG/PVOH films were more flexible and water
resistant, but presented lower mechanical and thermal resistance compared to FG/CMC.
The proposed mixing systems proved to be suitable for improving the properties of fish
gelatin films. Chapter three presents the article “Optimization of the process for obtaining
a biodegradable nanocomposite film based on fish gelatin and carboxymethylcellulose
reinforced with silver nanoparticles”. The objective was to develop a biodegradable
nanocomposite film from fish gelatin (FG), carboxymethylcellulose (CMC) and silver
nanoparticles (NpAg). The formulation was optimized using response surface
methodology to establish the best levels of FG (2–4%), CMC (0.5–1%) and NpAg(0.005–0.01%) in order to obtain a film nanocomposite (FG/CMC-NpAg) with better
mechanical and barrier properties. The optimization was done based on the responses to
water vapor permeability (PVA), tensile strength (RT) and elongation (E). The optimized
conditions were: 3% FG, 0.54% CMC and 0.011% NpAg. The mechanical properties,
PVA, solubility, optical properties and light transmission of the optimized and control
films were analyzed. The optimized FG/CMC-NpAg film showed lower elongation and
transparency, but on the other hand demonstrated greater tensile and water resistance, as
well as improved barrier properties in relation to water vapor and ultraviolet light, when
compared to the control film. Overall, the results indicated that the biodegradable
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