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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2023.tde-11092023-072819
Document
Author
Full name
Bruna Casagrande Amorin da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Antonini, Sandra Regina Ceccato (President)
Giomo, Gerson Silva
Júnior, Luís Marangoni
Title in Portuguese
Desenvolvimento de embalagem antioxidante e antimicrobiana a base de quitosana para armazenamento de cafés especiais
Keywords in Portuguese
Café
Embalagem
Melaço
Quitosana
Abstract in Portuguese
Grãos de cafés especiais são sensíveis a fatores como umidade, temperatura e oxigênio, os quais podem propiciar contaminação microbiana e oxidação, encurtando assim a vida de prateleira do produto, fazendo com que o local e a embalagem que armazena os grãos seja crucial para uma boa conservação. Uma embalagem revestida de quitosana pode ser uma opção, uma vez que a quitosana possui propriedades antimicrobiana e antioxidante. Nesse trabalho utilizou-se quitosana produzida em duas etapas (fermentação lática de melaço com resíduos de camarão e desacetilação química) e quitosana Sigma® para a produção de filmes depositados sobre a superfície de papel kraft gramatura 80 g/m2. Os filmes foram preparados com quitosana, gelatina, sorbitol e glicerol em solução de ácido acético. Em seguida foram montadas embalagens para armazenamento de grãos de café especial durante 60 dias, com e sem revestimento de quitosana. As embalagens de papel foram avaliadas quanto à resistência mecânica, espectros de infravermelho, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As amostras de grãos de café foram analisadas quanto às características físico-químicas (teor de água e acidez) e microbiológicas (bactérias e fungos) a cada 20 dias. Foi realizada análise sensorial (teste de ordenação e preferência) da bebida preparada com os grãos de café armazenados por 60 dias, bem como análise de cor instrumental dos grãos de café, grãos moídos e da bebida, e de sólidos solúveis na bebida. As embalagens revestidas com quitosana apresentaram maior resistência mecânica do que as embalagens sem revestimento. Os filmes de quitosana proporcionaram boa cobertura das fibras de celulose da embalagem. Não houve diferenças estatísticas significativas entre as embalagens para as características físico-químicas e microbiológicas. As embalagens foram eficientes na conservação da cor dos grãos de café, mais favoravelmente para as embalagens revestidas com quitosana de melaço e Sigma, porém isso não afetou os resultados da cor da bebida produzida com os grãos. Na análise sensorial, a bebida produzida com os grãos de café armazenados em embalagem revestida com quitosana de melaço teve preferência similar à bebida feita com grãos embalados em embalagem sem revestimento, porém verificou-se um resultado mais satisfatório no tratamento com quitosana de melaço ao analisar os atributos sabor e impressão global da bebida, e ao apresentar maior percentual de avaliadores atribuindo notas superiores (6 e 7 numa escala de 1 a 7). As embalagens revestidas com quitosana Sigma não apresentaram resultado satisfatório quanto à qualidade sensorial da bebida. A embalagem com deposição de quitosana se mostrou promissora como alternativa de baixo custo e biodegradável para armazenamento de café especial, necessitando de estudos mais detalhados para agregar mais resistência e evitar absorção de água.
Title in English
Development of antioxidant and antimicrobial chitosan-based packaging for special coffee storage
Keywords in English
Chitosan
Coffee
Molasses
Packaging
Abstract in English
Specialty coffee beans are sensitive to factors such as humidity, temperature and oxygen, which can lead to microbial contamination and oxidation, shortening the shelf life of the product, making the location and packaging that stores the beans crucial for good conservation. A chitosan-based package may be an option, as chitosan has both antimicrobial and antioxidant properties. In this work, chitosan produced in two stages (lactic fermentation of molasses with shrimp waste and chemical deacetylation) and Sigma® chitosan were used for the production of films deposited on the surface of 80 g/m2 kraft paper. The films were prepared with chitosan, gelatin, sorbitol and glycerol in acetic acid solution. Then, packages were assembled for the storage of special coffee beans for 60 days, with and without chitosan coating. Paper packages were evaluated for mechanical strength, infrared spectra, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Coffee bean samples were analyzed for physical-chemical (water content and acidity) and microbiological (bacteria and fungi) characteristics every 20 days. Sensory analysis (ordering and preference test) of the beverage prepared with coffee beans stored for 60 days was performed, as well as instrumental color analysis of coffee beans, ground beans and beverage, and of soluble solids in the beverage. Packages coated with chitosan showed greater mechanical resistance than uncoated packages. The chitosan films provided good coverage of the cellulose fibers in the package. There were no statistically significant differences between packages for physical-chemical and microbiological characteristics. The packages were efficient in preserving the color of the coffee beans, more favorably for the packages coated with molasses chitosan and Sigma, but this did not affect the results of the color of the beverage produced with the beans. In the sensory analysis, the beverage produced with coffee beans stored in packaging coated with molasses chitosan had a similar preference to the beverage made with beans packaged in uncoated packaging, but there was a more satisfactory result in the treatment with molasses chitosan when analyzing the beverage's flavor and overall impression attributes, and by having a higher percentage of evaluators assigning higher grades (6 and 7 on a scale of 1 to 7). Packs coated with Sigma chitosan did not show satisfactory results regarding the sensory quality of the drink. The packaging with chitosan deposition proved to be promising as a low-cost and biodegradable alternative for storing specialty coffee, requiring more detailed studies to add more resistance and avoid water absorption.
 
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Publishing Date
2023-09-12
 
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