Desenvolvimento de espumas ativas de amido de mandioca, através de diferentes métodos de incorporação de óleo essencial de tomilho

Abstract

A indústria de embalagens de alimentos tem buscado atender às demandas crescentes de mercado por materiais sustentáveis e ativos. Nesse cenário, a utilização de amido se torna promissora, especialmente quando combinado a óleos essenciais, que podem apresentar propriedades antimicrobianas e antifúngicas. Entretanto, a volatilidade dessas substâncias se apresenta como um desafio. Sendo assim, este estudo objetivou avaliar duas metodologias de incorporação do óleo essencial de tomilho em espumas de amido de mandioca, através da caracterização quanto às propriedades físicas, química, morfológica, mecânica, térmicas e microbiológicas. Em um primeiro momento, o óleo essencial foi caracterizado quanto às concentrações inibitória mínima e bactericida mínima. Posteriormente, foi incorporado em argila montmorilonita sódica, através do método de emulsão. Então, as espumas de amido foram produzidas por termoformagem. A adição de óleo essencial ocorreu através da incorporação do híbrido de argila na formulação e da aplicação dessa substância na superfície das espumas. Foram verificadas concentrações inibitória e bactericida mínima de 12,5 e 25 %(v/v), respectivamente. A maior quantidade de óleo essencial incorporado (~18,88% %(m/m)) foi reportado para a amostra de argila produzida com Tween 80. Através de análise termogravimétrica foi verificada a perda de parte do óleo essencial, quando simuladas às condições de processamento da espuma. Entretanto, a presença dessa substância foi detectada na espuma contendo o híbrido através de FTIR, após a termformagem. Quando comparadas as técnicas de incorporação, a espuma contendo o híbrido apresentou maior estabilidade térmica. No entanto, a amostra na qual o óleo essencial foi aplicado na superfície (25% (m/m)) apresentou células de ar menores e mais fechadas, maior resistência ao impacto e menor taxa de absorção. Na análise microbiológica, essa amostra apresentou zonas de inibição de 2,82 ± 0,22; 2,85 ± 0,15 e 2,39 ± 0,22 cm contra S. aureus e S. enterica e E. coli. Os resultados obtidos nas análises mecânica, morfológica, térmica e físicas sugerem que, a presença de óleo essencial entre as lamelas da argila influenciou a interação entre o amido e a argila. Portanto, entre os métodos analisados, a aplicação na superfície foi o mais eficaz, sendo uma alternativa promissora para aplicação em embalagens para alimentos, especialmente para produtos contendo baixo teor de água.

The packaging industry has been striving to meet the increasing market demands for sustainable and active materials. In this scenario, the use of starch becomes promising, especially when combined with essential oils, which have antimicrobials and antifungals properties. However, the volatility of these substances represents a challenge. Therefore, this study aimed to evaluate two methods of incorporation of thyme essential oil into cassava starch foams, focusing on the characterization of their physical, chemical, morphological, mechanical, thermal, and microbiological properties. Initially, the minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations of the essential oil were determined. Then, this substance was incorporated into sodium montmorillonite clay, using the emulsion method. After that, the starch foams were produced by mixing with a magnetic stir, followed by the thermoforming. The addition of the essential oil occurred through the incorporation of the clay hybrid in the formulation and the application of this substance on the surface of the foams. Minimum inhibitory and bactericidal concentrations of 12,5 e 25 % (v/v), respectively, were verified. The highest amount of incorporated essential oil (~18,88% %(m/m)) was reported for the clay sample produced with Tween 80. The loss of part of the essential oil was verified through the thermogravimetric analysis, when simulate the starch foam processing conditions. However, the presence of this substance was detected in the foam containing the hybrid through FTIR, after thermoforming. When comparing the incorporation techniques, the foam containing the hybrid showed greater thermal stability. Nonetheless, the sample in which the essential oil was applied to the surface (25% (m/m)) presented smaller and more closed air cells, greater impact resistance, and lower water absorption rates. In the microbiological analysis, this sample presented inhibition zones of 2,82 ± 0,22; 2,85 ± 0,15, and 2,39 ± 0,22 cm against S. aureus, S. enterica and E. coli. The results obtained in the mechanical, morphological, thermal and physical analyzes suggest that the presence of essential oil between the clay lamellae influenced the interaction between starch and clay. Therefore, among the methods analyzed, surface application was the most effective, being a promising alternative for application in food packaging, especially for products containing low water content.