• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2023.tde-31012024-163956
Document
Author
Full name
João Vitor Balieiro Floridi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2023
Supervisor
Committee
Moraes, Izabel Cristina Freitas (President)
Mauro, Maria Aparecida
Paiano, Maria Jeannine Bonilla Lagos
Title in Portuguese
Desenvolvimento de revestimentos comestíveis ativos à base de pectina, caracterização das propriedades reológicas e de superfície e aplicação em mamão papaia (Carica papaya L.)
Keywords in Portuguese
Biopolímeros
Ensaios reológicos
Pectina
Propriedades de superfície
Revestimentos comestíveis
Abstract in Portuguese
Dentre as tecnologias que possibilitam prolongar a vida de prateleira de frutas e vegetais, os revestimentos comestíveis têm se destacado, pois além de serem de fácil replicação em larga escala, possuem a capacidade de carregar princípios ativos na formulação. Quando aplicado sobre a superfície do alimento, retarda o processo de amadurecimento e pode contribuir para a redução de perdas pós-colheita. Diante de tal contexto, essa dissertação teve como objetivo desenvolver um revestimento comestível à base de pectina, caracterizar as propriedades reológicas e de superfície das soluções formadoras de revestimento e por fim avaliar sua aplicação em mamão papaia. Tanto a formulação quanto o processo de produção da solução formadora de revestimento foram pautados em experimentações prévias em laboratório, utilizando o óleo essencial de laranja doce como bioativo, incorporado através de uma emulsão do tipo óleo-em-água. Na formulação controle não houve a incorporação da emulsão. Além disso, foram estudados dois métodos de aplicação das soluções de formulação selecionada: imersão e aspersão. Via impressão 3D, foi desenvolvido um aparato para facilitar a aplicação dos revestimentos pelo método de aspersão. A emulsão com o bioativo, as soluções e os filmes de revestimento foram caracterizados por análises físicas e químicas. O efeito do revestimento no mamão papaia foi avaliado através de análises de pH, teor de sólidos solúveis totais, acidez titulável, perda de massa, firmeza e cor das frutas no período de quinze dias a temperatura ambiente, e os dados obtidos foram comparados aos da fruta sem recobrimento. A emulsão desenvolvida foi caracterizada acerca da estabilidade física, diâmetro médio de gota, distribuição de partículas e potencial zeta, onde os resultados obtidos corroboraram a elaboração de um sistema que carrega de maneira confiável o componente ativo, posteriormente incorporado à formulação. Como consequência de observações experimentais, a concentração de 4% de pectina foi escolhida na formulação das soluções formadoras de revestimento. O comportamento reológico das soluções controle e com ativo emulsionado foram similares. Na análise dos gráficos obtidos dos ensaios em regime estacionário e oscilatório, foi possível perceber que a viscosidade manteve-se constante ao longo do tempo, com variações não significativas, indicando um comportamento pouco tixotrópico das soluções. Dentre os parâmetros matemáticos mais conhecidos para descrever o comportamento reológico de um fluido, os melhores ajustes foram obtidos para os modelos Newtoniano e Lei da Potência, com coeficientes de correlação maiores que 0,989 para as formulações de revestimento testadas. O valor da tensão crítica superficial da casca da papaia abaixo de 100 mN/m possibilitou a utilização do gráfico de Zisman para estimar as forças polar e dispersa atuantes na superfície da fruta. Aliado aos ensaios de gota pendente e ângulo de contato, as tensões superficiais da solução em contato com a fruta e o coeficiente de espalhamento foram calculados, indicando um aumento na molhabilidade das soluções com ativo emulsionado, bem como menor valor da tensão superficial se comparado com a solução controle. Através das micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, foi possível constatar que a incorporação da emulsão ocasionou um aumento na rugosidade superficial dos revestimentos, além de um aumento na espessura média, fruto do aumento da porosidade devido à interação óleo-polímero. Os revestimentos com ativo incorporado apresentaram menor brilho, maior barreira à luz ultravioleta/visível, maior elongação na ruptura e maior permeabilidade ao vapor de água. Durante o período de avaliação dos frutos, pôde-se constatar que os revestimentos desenvolvidos foram capazes de preservar algumas características físicas e químicas do mamão papaia. Em comparação com as frutas-controle, os mamões com revestimento apresentaram maior firmeza da casca e os parâmetros de cor indicaram contenção no processo de amadurecimento do fruto ao longo dos quinze dias. Os revestimentos também controlaram a taxa de transpiração das frutas, influenciando nos valores de pH, teor de sólidos solúveis e acidez titulável. De uma maneira geral, não foram observadas diferenças entre os métodos de aplicação no desempenho dos revestimentos. Ao fim do estudo, foi possível desenvolver um material que atendeu de maneira favorável às condições de trabalho impostas, com potencial para estender a vida-útil dos mamões.
Title in English
Development of pectin-based active edible coatings, characterization of rheological and surface properties and application in papaya (Carica papaya L.)
Keywords in English
Biopolymers
Edible coatings
Pectin
Rheological tests
Surface properties
Abstract in English
Among the technologies that make it possible to extend the shelf life of fruits and vegetables, edible coatings have stood out, because in addition to being easy to replicate on a large scale, they have the ability to carry active ingredients in the formulation. When applied to the food surface, it delays the ripening process and can contribute to the reduction of post-harvest losses. In this scenario, this dissertation aimed to develop a pectin-based edible coating, characterize the rheological and surface properties of coating-forming solutions and finally evaluate its application in papaya. Both the formulation and the development process of the coating-forming solutions were based on previous experiments in the laboratory, using orange essential oil as a bioactive, incorporated through an oil-in-water emulsion. For the formulation considered control, there was no emulsion incorporation. Furthermore, two application methods of selected formulation solutions were studied: immersion and aspersion. Via 3D printing, a rotating device was developed to facilitate the application of coatings by the aspersion method. Therefore, the solutions and samples of the coating films were characterized in terms of their mechanical, physical-chemical and microstructural properties. The effects of the coating on papaya were also evaluated through physical and chemical changes of the fruits in the period of fifteen days, using as control the fruits without coating. Developed emulsion was characterized regarding physical stability, average droplet size, particle distribution and zeta potential, where the results obtained corroborated for the elaboration of a system that reliably carries the active component, later incorporated into the formulation. As a consequence of experimental observations, the concentration of 4% pectin was chosen in the coating-forming solutions formulation. The rheological behavior of both control and emulsified active solution were similar, from the analysis of the graphics obtained in the steady-state and oscillatory tests, it was possible to notice that the viscosity remained constant over time, with insignificant variations, indicating a non-thixotropic behavior of the solutions. Among the most known mathematical models to describe the rheological behavior of a fluid, the Newtonian and Power Law achieved better fits, with quadratic ratios above 0.989 for both formulations tested. Since the value of the critical surface tension of the papaya peel was below 100 mN/m, it was possible to use the Zisman plot to estimate the polar and dispersed interactions acting on the surface of the fruit. Allied to the pendant drop and contact angle tests, the surface tensions of the solution and the wettability were calculated, indicating an increase in the wettability of the solutions with emulsified active, as well as a less prominent surface tension compared to the control solution. Through micrographs obtained by scanning electron microscopy and atomic force microscopy, it was possible to verify that the incorporation of the emulsion caused an increase in the surface roughness of the coatings, as well as an increase in the average thickness, as a result of the increase in porosity due to the oil-polymer interaction. Coatings with incorporated active showed lower gloss, greater barrier to ultraviolet/visible light, greater elongation at break and greater permeability to water vapor. During the evaluation period of the fruits, it could be verified that the developed coatings were able to preserve some physical and chemical characteristics of papaya. Compared to the control fruits, the coated papayas maintained their skin firmness and greenish pigmentation over the fifteen days. The coatings also controlled the transpiration rate of the fruits, influencing the pH values, soluble solids content and titratable acidity. At the end of the study, both coating application methods proved to be efficient, allowing a uniform superposition of the solution along the papaya peel. Broadly, this work demonstrated the possibility of developing an easy-to-apply edible coating on papaya.
 
WARNING - Viewing this document is conditioned on your acceptance of the following terms of use:
This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
ME11719670COR.pdf (2.99 Mbytes)
Publishing Date
2024-02-01
 
WARNING: Learn what derived works are clicking here.
All rights of the thesis/dissertation are from the authors
CeTI-SC/STI
Digital Library of Theses and Dissertations of USP. Copyright © 2001-2024. All rights reserved.