ENSAIOS TÉRMICOS DOS FILMES DE POLI (ε-CAPROLACTONA) ADITIVADOS COM ÓLEO DE AROEIRA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Nunes Carneiro, C. (UFPE) ; Barcelar Ferreira Gomes da Silva de Luna, P. (UFPE) ; Suely Melo Lima, I. (UFPE) ; Maria Vinhas, G. (UFPE)

Resumo

A embalagem ativa com função antimicrobiana é uma embalagem promissora capaz de eliminar ou inibir microrganismos deterioradores e, ou patogênicos. Utilizou-se um polímero biodegradável o poli(ε-caprolactona), conhecido como PCL; e um óleo essencial (de pimenta rosa), por causa da finalidade bactericida, sendo incorporado na estrutura polimérica da embalagem ativa. Avaliou-se que óleo possui atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus e a Escherichia coli. Através da análise DSC e TGA verifica-se que o óleo não interferiu nas propriedades térmicas e na estabilidade dos filmes de PCL, sendo favorável no emprego das embalagens ativas antimicrobianas.

Palavras chaves

Matriz polimérica; Óleo essencial; Propriedades térmicas

Introdução

Atualmente, novas tecnologias de embalagens vêm sendo desenvolvidas para atender às novas exigências dos consumidores por produtos mais próximos ao natural, contendo menos conservantes e que sejam mais seguros. Merecem destaque as embalagens inteligentes e ativas (Yam et al., 2005). A embalagem antimicrobiana é um tipo promissor de embalagem ativa que apresenta substância antimicrobiana incorporada e, ou imobilizada no material da embalagem e é capaz de eliminar ou inibir microrganismos deterioradores e, ou patogênicos, como a Escherichia coli e Staphylococcus aureus (Han, 2003). Um dos polímeros biodegradáveis que é proposto para confecção é o poli(ε- caprolactona) (PCL), polímero da família dos poliésteres alifáticos (Aires, 2012). Os óleos essenciais, por causa da finalidade como bactericida, estão sendo incorporados na estrutura da embalagem ativas poliméricas. Um dos óleos utilizados para objetivo é o óleo da pimenta rosa (Schinus terebinthifolius), denominada popularmente como aroeira. Esta, apresenta propriedades medicinais e é considerada pela medicina popular como adstringente, antidiarréica, antiinflamatória, depurativa, diurética e febrífuga (Hyldgaard et al., 2012). Outra forma de tornar as embalagens ativas livre de contaminação é radioesterilização por radiação gama (Porto et al., 2016). Portanto, é por estas caraterísticas benéficas entre o polímero e o óleo, que o trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de filmes de poli(ε- caprolactona) com adição do óleo da pimenta rosa para confecção de embalagens ativas. Foi avaliado a atividade antimicrobiana do óleo e as propriedades térmicas através do DSC e TGA.

Material e métodos

Para confecção dos filmes de PCL puro, a concentração da solução foi estabelecida em 2,0g/20mL de clorofórmio. A solução ficou sob agitação magnética por 40 min, seguida do derrame em placa de Petri e levado a câmara desumidificadora, onde permaneceu o tempo necessário para evaporação do solvente e formação do filme. Para os filmes de PCL aditivados com óleo da pimenta rosa, será realizado o mesmo procedimento descrito anteriormente para a obtenção do filme de PCL puro, adicionando o óleo essencial proporcionalmente para a concentração de óleo no filme. Para a realização dos ensaios antimicrobianos foram utilizadas culturas bacterianas overnight e preparadas suspensões das cepas de Staphylococcus aureus, Escherichia coli em solução salina (NaCl a 0,85% p/v) estéril, as quais foram padronizadas de acordo com a turbidez do tubo 0,5 da escala McFarland, correspondendo a aproximadamente 108 Unidades Formadoras de Colônia por mililitro (UFC.mL–1). Em seguida, as “cepas diluídas” foram inoculadas em placas de petri contendo meio de cultura Ágar Nutriente (AN). Após 5 minutos, os discos de papel previamente preparados foram imersos no óleo essencial da pimenta rosa, e inseridos na placa de Petri contendo os micro-organismos, posteriormente as placas serão incubadas a uma temperatura de 37 °C por 24 h. Após o período de incubação, a avaliação do perfil de sensibilidade dos diferentes tipos de bactérias em estudo frente ao óleo essencial da pimenta rosa, obteve os diâmetros médios obtidos dos halos de inibição. As amostras dos filmes de PCL puro e aditivados com óleo da pimenta rosa foram analisadas em equipamento modelo DSC, utilizando cadinho de alumínio (volume de 20 μL) sob atmosfera de nitrogênio (fluxo: 50 mL/min) com massa entre 4 e 10 mg, para investigar o comportamento de fusão e cristalinidade dos filmes da PCL. A análise termogravimétrica para obtenção das faixas de perda de massa dos filmes de PCL puro e aditivados com óleo da pimenta rosa foram obtidos utilizando uma termo balança. Os testes foram realizados com taxa de 10 °C/min, sob atmosfera de nitrogênio, em uma faixa de temperatura de 50 - 600 °C.

Resultado e discussão

1. Análise termogravimétrica (TGA) A perda de massa dos filmes de PCL puro e aditivados com óleo essencial de pimenta rosa com o aumento da temperatura está representada na Figura 1 através das curvas de TGA. Observou-se uma degradação total em único estágio entre aproximadamente 390°C e 435°C. Verificou-se que nos filmes com maiores concentrações de óleo de pimenta rosa (20%, 25 e 30%) houve uma perda de massa inicial maior comparando ao filmes de PCL puro devido a evaporação deste óleo, composto por vários componentes voláteis. Os filmes de PCL aditivados com óleo essencial de pimenta rosa não apresentaram variação significativa nas temperaturas de início e término de degradação térmica. Segundo Pellisari (2009), os óleos essenciais quando adicionados em filmes, tornam os mesmos mais flexíveis, sem modificar a estabilidade térmica. 2. Calorimetria diferencial Exploratória (DSC) Para o cálculo das propriedades térmicas foi utilizado a entalpia teórica do polímero 100 % cristalino igual a 139,5 J/g e estas propriedades estão dispostas na Tabela 1. A temperatura de fusão encontrada para o filme de PCL puro está dentro da faixa encontrada na literatura (PAZ et al 2016). Os agentes antimicrobianos presentes nos óleos naturais geralmente não alteram a temperatura de fusão em filmes (SUNG et al, 2014), porém ocorreu um pequena diminuição com a incorporação de óleo de pimenta rosa. Outras propriedades como entalpia de formação e grau de cristalinidade também reduziram em relação ao polímero puro. Segundo Júnior (2006), um dos fatores externos que interferem na cristalinidade, temperatura de fusão e temperatura de transição vítrea de um polímero são os aditivos plastificantes, por exemplo. Tabela 1 - Parâmetros do DSC dos filmes de PCL puro, grão e PCL/óleo de pimenta rosa AMOSTRAS T. Fus. ΔHf X° % Grão 74,73 66,38 47,58423 Puro 72 38,22 27,39785 PCL+ OE 1% 73,5 44,25 31,72043 PCL+ OE 5% 72 36,21 25,95699 PCL+ OE 10% 70,17 40,34 28,91756 PCL+ OE 15% 71,5 40,42 28,97491 PCL+ OE 20% 70,17 38,33 27,4767 PCL+ OE 25% 70,17 36,52 26,17921 PCL+ OE 30% 70 39,4 28,24373 3. Atividade antimicrobiana do óleo essencial de Schinus terebinthifolius Foram verificados halos de inibição frente a Escherichia coli e Staphylococcus aureus cujas médias foram 19 mm e 14,5 mm respectivamente. Garcia et al, 2018, que estudaram as propriedades e potencialidade da quitosana, óxido de zinco e óleo essencial de pimenta rosa, testaram a atividade antimicrobiana do óleo de pimenta rosa e obtiveram halo de inibição de 9,17 mm para S.aureus enquanto que para E. Coli não foi verificado inibição. Fatores como a permeabilidade da membrana bacteriana e a distribuição dos componentes do óleo interferem na propagação do óleo e sua atividade nas células, justificando a variabilidade das atividades em grupos distintos de bactérias (VALERIANO et.al, 2012) A atividade antimicrobiana do óleo essencial de pimenta rosa é atribuída aos componentes β-mirceno, β-cubebeno e Limoneno que são reconhecidamente antibacterianos (BURT, 2004). Tabela 2 - Avaliação da atividade antimicrobiana do óleo de pimenta rosa sobre Escherichia coli e Staphylococcus aureus Bactérias Tamanho do halo de inibição (mm) CCB S.aureus (placa 1) 14 + S.aureus (placa 2) 15 + E. Coli (placa 1) 18 + E. Coli (placa 2) 20 + Legenda: CCB = controle de crescimento bacteriano

Curvas de TGA para os filmes de PCL puro, grão e ativados com óleo essencial de pimenta rosa com 1, 5, 10, 15, 20, 25 e 30 %.

Conclusões

O óleo essencial de pimenta rosa apresentou atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus e a Escherichia coli. Não interferiu na estabilidade e propriedades térmicas quando aditivados aos filmes de PCL, mostrando-se promissor para emprego em embalagens ativas antimicrobianas.

Agradecimentos

UFPE; FACEPE; CNPq; LITPEG; DEN (UFPE); DEQ (UFPE).

Referências

AIRES, A. M. M. Biodispositivos Electrónicos implantáveis e biodegradáveis: nano/microfibras de poli (ε-caprolactona) (PCL). 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Faculdade de Ciências e Tecnologia. Universidade Nova de Lisboa. 2012.

BAUER, A. W.; KIRBY, W. M.; SHERRIS, J. C.; TURCK, M. Antibiotic susceptibility testing by a standardized single disk method. American Journal of Clinical Pathology, v. 45, p. 493 - 496, 1966.

BURT, S. Essential oils: their antibacterial properties and potential applications in foods a review. International Journal of Food Microbiology, vol. 94, p. 223 – 253, 2004.

GARCIA, S.M.S.; ANDRADE, M. F.; SILVA, I.D.L.; ALVES, JÚNIOR, S.A.; ARAÚJO, E.C.; ALMEIDA, Y.M.B.; VINHAS, G.M. Quitosana, óxido de zinco e óleo essencial de pimenta rosa: propriedades e potencialidades de aplicação. Revista enfermagem UFPE on line. Recife, 12(4):1122-32, 2018.
Han, J.H; Ho, C.H.L; Rodrigues, E.T. Intelligent packaging. In: Han JH (Ed.) Innovations in food packaging. Baltimore, Elsevier Science & Technology Books, p. 138-155, 2005.

Hyldgaard, M.; Mygind, T.; Meyer, R. L. Essential Oils in Food Preservation: Mode of Action, Synergies, and Interactions with Food Matrix Components. Frontiers in Microbiology, vol. 3, n. 01, p. 1 – 24, 2012.

JÚNIOR, S.V. C. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. São Paulo: Editora Artliber, 2006.

PELLISARI, F. M. Produção e caracterização de filmes de amido de mandioca, quitosa e glicerol com incorporação de óleo essencial de orégano. Tese, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2009.

Porto, K. M.; Napolitano, C. M.; Borrely, S. I. Gamma radiation effects in packaging for sterilization of health products and their constituents paper and plastic film. Radiation Physics and Chemistry, n. 28, 2016.

SUNG, S. et al. Effects of Allium sativum essence oil as antimicrobial agent for food packaging plastic fi lm. Innovative Food Science and Emerging Technologies, v. 26, p. 406–414, 2014.
Yam KL, Takhistov PT & Miltz J Intelligent Packaging: Concepts and Applications. Journal of Food Science, 70: R1-R10, 2005.