Sistemas Inteligentes de Embalagens Utilizando Filmes de Quitosana como Indicador Colorimétrico de Temperatura
Alternative Intelligent Material for Packaging Using Chitosan Films as Colorimetric Temperature Indicators
Maciel, Vinicius B. V.; Franco, Telma T.; Yoshida, Cristina M. P.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282012005000054
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.22, n4, p.318-324, 2012
Resumo
Clorofila, um pigmento natural termossensível, foi incorporado à matriz de filmes de quitosana visando a obter sistemas inteligentes de indicação de variação de temperatura. A quitosana é um polímero biodegradável que forma filmes flexíveis com eficiente barreira ao oxigênio, podendo ser alternativa ao uso de polímeros sintéticos. Clorofila foi adicionada (0,25 g/100 g) à suspensão de quitosana (2,00 g/100 g) formando filmes inteligentes de quitosana (FIQ). Os efeitos da temperatura (10 °C a 50 °C) e luminosidade (0 a 1000 lx) foram estudados utilizando um planejamento experimental, avaliando os parâmetros de cor (L*, a*, b*) e propriedades mecânicas. As suspensões de quitosana contendo clorofila foram aplicadas como revestimento em superfície de papel cartão formando o sistema de material flexível filme-papel cartão (S-FP), reduzindo significativamente o tempo de secagem. Os filmes caracterizaram-se pela homogeneidade, flexibilidade, coloração esverdeada e fácil manuseio. A variação de cor foi visualmente observada no sistema S-FP, alterando irreversivelmente de verde para amarelo quando submetido a temperaturas acima de 50 °C, independentemente da luminosidade. Desta forma, o sistema proposto tem potencial de aplicação como indicador colorimétrico de temperatura na faixa de 50 °C a 75 °C, com a vantagem de simples fabricação, biodegradabilidade e uso de materiais seguros para aplicação em contato direto com alimentos e fármacos, além do baixo custo.
Palavras-chave
Embalagem inteligente, quitosana, clorofila, indicadores de temperatura
Abstract
Chlorophyll was incorporated into chitosan films, forming intelligent systems able to detect variations in temperature. Chitosan is a biodegradable polymer that forms flexible, resistant films with an efficient oxygen barrier. Chlorophyll was added (0.25 g/100 g) into chitosan suspension (2.00 g/100 g) and intelligent films (FIQ) were cast. The effects of temperature (10 °C to 50 °C) and luminosity (0 to 1000 lx) on the films were studied using an experimental design with two variables, analyzing the color parameters L*, a*, b* and mechanical properties. The films were characterized according to their homogeneity, flexibility, color and handling. Chitosan suspensions containing chlorophyll were also applied as coating on the surface of pieces of card-paper, forming a card paper film system (S-FP). By visual inspection we observed the color of the S-FP changing irreversibly from green to yellow when the temperature was above 50 °C. Therefore, the S-FP system can potentially be used as a colorimetric indicator for the 50 °C to 70 °C range, being advantageous owing to the ease of fabrication, biodegradability, safe use for food and low cost.
Keywords
Intelligent packaging, chitosan, chlorophyll, temperature indicator
References
1. Ouattara, B.; Simard, R. E.; Piette, G.; Begin, A. & Holley, R. A. - J. Food
Sci., 65, p.768 (2000). http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2000.
tb13584.x
2. Aider, M. - Food Sci. Technol., 43, p.837 (2010).
3. Dainelli, D.; Gontard, N.; Spyropoulos, D.; Zondervan, E. & Tobback, P. - Trends Food Sci. Technol., 19, p.S103 (2008). Pmid:21299575. http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2008.09.011
4. Torres, M. A.; Vieira, R. S.; Beppu, M. M. & Santana, C. C. - Polímeros, 15, n.4, p.306-312, 2005. http://dx.doi.org/10.1590/ S0104‑14282005000400016
5. Chen, X. G.; Zheng, L.; Wang, Z.; Lee, C. Y. & Park, H. J. - J. Agr. Food Chem., 50, p.5915 (2002). PMid:12358459. http://dx.doi.org/10.1021/ jf020151g
6. Yoshida, C. M. P. & Antunes, A. J. - Ci. Tecnol. Aliment., 29, p.420 (2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612009000200030
7. Zinoviadou, K. G.; Koutsoumanis, K. P. & Biliaderis, C. G. - Food hydrocoll., 24, p.49 (2010).
8. Carvalho, R. A. & Grosso, C. R. F. - Braz. J. Chem. Eng., 23, p.45 (2006).
9. Fakhouri, F. M.; Fontes, L. C. B.; Gonçalves, P. V. M.; Milanez, C. R.; Steel, C. J. & Collares, F. P. - Ciên. Tecnol. Aliment., 27, p.369 (2007). http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612007000200027
10. Wang, L.; Auty, M. A. E. & Kerry, J. P. - J. Food Eng., 96, p.199 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.07.025
11. Shi, K.; Kokini, J. & Huang, Q. - J. Agr. Food Chem., 57, p.2186 (2009). PMid:19231898. http://dx.doi.org/10.1021/jf803559v
12. Tihminlioglu, F.; Atik, I. D. & Özen, B. - J. Food Eng., 96, p.342 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.08.018
13. Han, J.; Salmieri, S.; Tien, C. & Lacroix, M. - J. Agr. Food Chem., 58, p.3125 (2010). PMid:20155911. http://dx.doi.org/10.1021/jf904443n
14. Assis, O. B. G. & Silva, V. L. - Polímeros, 13, n.4, p.223, 2003. http:// dx.doi.org/10.1590/S0104-14282003000400006
15. Yoshida, C. M. P.; Oliveira-Junior, E. N. & Franco, T. T. - Pack. Sci. Technol., 22, p.161 (2009). http://dx.doi.org/10.1002/pts.839
16. Yoshida, C. M. P.; Bastos, C.E.N. & Franco, T.T. - Food Sci. Technol., 43, p.584 (2010).
17. Souza, B. W. S.; Cerqueira, M. A.; Martins, J. T.; Casariego, A.; Teixeira, J. A. & Vicente, A. A. - Food Hydrocoll., 24, p.330 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.10.011
18. Farro, P. C. A.; Costa, G. P.; Sobral, P. J. A. & Menegalli, F. C. - Carbohydr. Polym., 81, p.838 (2010).
19. Henrique, C. M.; Teofilo, R. L.; Sabino, L.; Ferreira, M. M. C. & Cereda, M. P. J. - Food Sci., 72, p.184 (2007). Pmid:17995770. http:// dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00342.x
20. Pellicano, M.; Pachekoski, W. & Agnelli, J. A. M. - Polímeros, 19, n.3, p.212-217, 2009. http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282009000300009
21. Bergo, P. V. A.; Sobral, P. J. A. & Prison, J. M. - J. Food Proc. Pres., 34, p.401 (2010). http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2008.00282.x
22. Kechichian, V.; Ditchfield, C.; Veiga-Santos, P. & Tadini, C. C. - Food Sci. Technol., 43, p.1088 (2010).
23. Denavi, G.; Blácido, D. T.; Añon, M. C.; Sobral, P. J. A.; Mauri, A. & Menegalli, F. C. - J. Food Eng., 90, p.341 (2009). http://dx.doi. org/10.1016/j.jfoodeng.2008.07.001
24. Brandão, E. M & Andrade, C. T. - Polímeros, 9, n.3, p.38 (1999).
25. Silva, M. A.; Bierhalz, A. C. K. & Kieckbusch, T. G. ‑ Carbohydr. Polym., 77, p.736 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j. carbpol.2009.02.014
26. Moura, M. R.; Rubira, A. F. & Muniz, E. C. - Polímeros, 18, n.2, p. 132-137, 2008.
27. Shimoni, E.; Anderson, E. M. & Labuza, T. P. - J. Food Sci., 66, p.1337 (2001). http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2001.tb15211.x
28. Wanihsuksombat, C.; Hongtrakul, V. & Suppakul, P. - J. Food Eng., 100, p.427 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.04.027
29. Mai, N.; Audorff, H.; Reichstein, W.; Haarer, D.; Olafsdottir, G.; Bogason, S. G.; Kreyenschmidt, J. & Arason, S. – Int. J. Food Sci. Technol., 46, p.297 (2011). http://dx.doi.org/10.1111/ j.1365‑2621.2010.02475.x
30. Rodriguez-Amaya, D. B. - “Carotenoids and food preparation: the retention of provitamin A carotenoids in prepared, processed, and stored foods”, J. Snow, Arlington (1997).
31. Brasil. - “Resolução n.44. Condições gerais de elaboração, classificação, apresentação, designação, composição e fatores essenciais de qualidade dos corantes empregados na produção de alimentos (e bebidas)”. Brasília, 1977.
32. Notin, L.; Viton, C.; David, L.; Alcouffe, P.; Rochas, C. & Domard, A. - Acta Biomater., 2, p.387 (2006). PMid:16765879. http://dx.doi. org/10.1016/j.actbio.2006.03.003
33. Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. ABNT NBR 5413. - “Iluminância de interiores”. Rio de Janeiro, p.1, 1992.
34. Wyszecki, G. & Stiles, W. S. - “Color science”, J. Wiley & Sons, Inc., Nova Iorque (1967).
35. Gonçalves, E. M; Pinheiro, J.; Alegria, C.; Abreu, M.; Branda, T. R. S. & Silva, C. L. M. - J. Agr. Food Chem., 57, p.5370 (2009). PMid:19863085. http://dx.doi.org/10.1021/jf901769w
36. American Society for Testing and Materials – ASTM. ASTM D882 - “Tensile properties of thin plastic sheeting”. Philadelphia, 1995.
37. Streit, N. M.; Canterle, L. P.; Canto, M. W. & Hecktheuer, L. H. H. - Ciec. Rural, 35, p.748 (2005). http://dx.doi.org/10.1590/S0103- 84782005000300043
2. Aider, M. - Food Sci. Technol., 43, p.837 (2010).
3. Dainelli, D.; Gontard, N.; Spyropoulos, D.; Zondervan, E. & Tobback, P. - Trends Food Sci. Technol., 19, p.S103 (2008). Pmid:21299575. http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2008.09.011
4. Torres, M. A.; Vieira, R. S.; Beppu, M. M. & Santana, C. C. - Polímeros, 15, n.4, p.306-312, 2005. http://dx.doi.org/10.1590/ S0104‑14282005000400016
5. Chen, X. G.; Zheng, L.; Wang, Z.; Lee, C. Y. & Park, H. J. - J. Agr. Food Chem., 50, p.5915 (2002). PMid:12358459. http://dx.doi.org/10.1021/ jf020151g
6. Yoshida, C. M. P. & Antunes, A. J. - Ci. Tecnol. Aliment., 29, p.420 (2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612009000200030
7. Zinoviadou, K. G.; Koutsoumanis, K. P. & Biliaderis, C. G. - Food hydrocoll., 24, p.49 (2010).
8. Carvalho, R. A. & Grosso, C. R. F. - Braz. J. Chem. Eng., 23, p.45 (2006).
9. Fakhouri, F. M.; Fontes, L. C. B.; Gonçalves, P. V. M.; Milanez, C. R.; Steel, C. J. & Collares, F. P. - Ciên. Tecnol. Aliment., 27, p.369 (2007). http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20612007000200027
10. Wang, L.; Auty, M. A. E. & Kerry, J. P. - J. Food Eng., 96, p.199 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.07.025
11. Shi, K.; Kokini, J. & Huang, Q. - J. Agr. Food Chem., 57, p.2186 (2009). PMid:19231898. http://dx.doi.org/10.1021/jf803559v
12. Tihminlioglu, F.; Atik, I. D. & Özen, B. - J. Food Eng., 96, p.342 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.08.018
13. Han, J.; Salmieri, S.; Tien, C. & Lacroix, M. - J. Agr. Food Chem., 58, p.3125 (2010). PMid:20155911. http://dx.doi.org/10.1021/jf904443n
14. Assis, O. B. G. & Silva, V. L. - Polímeros, 13, n.4, p.223, 2003. http:// dx.doi.org/10.1590/S0104-14282003000400006
15. Yoshida, C. M. P.; Oliveira-Junior, E. N. & Franco, T. T. - Pack. Sci. Technol., 22, p.161 (2009). http://dx.doi.org/10.1002/pts.839
16. Yoshida, C. M. P.; Bastos, C.E.N. & Franco, T.T. - Food Sci. Technol., 43, p.584 (2010).
17. Souza, B. W. S.; Cerqueira, M. A.; Martins, J. T.; Casariego, A.; Teixeira, J. A. & Vicente, A. A. - Food Hydrocoll., 24, p.330 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.10.011
18. Farro, P. C. A.; Costa, G. P.; Sobral, P. J. A. & Menegalli, F. C. - Carbohydr. Polym., 81, p.838 (2010).
19. Henrique, C. M.; Teofilo, R. L.; Sabino, L.; Ferreira, M. M. C. & Cereda, M. P. J. - Food Sci., 72, p.184 (2007). Pmid:17995770. http:// dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00342.x
20. Pellicano, M.; Pachekoski, W. & Agnelli, J. A. M. - Polímeros, 19, n.3, p.212-217, 2009. http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282009000300009
21. Bergo, P. V. A.; Sobral, P. J. A. & Prison, J. M. - J. Food Proc. Pres., 34, p.401 (2010). http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.2008.00282.x
22. Kechichian, V.; Ditchfield, C.; Veiga-Santos, P. & Tadini, C. C. - Food Sci. Technol., 43, p.1088 (2010).
23. Denavi, G.; Blácido, D. T.; Añon, M. C.; Sobral, P. J. A.; Mauri, A. & Menegalli, F. C. - J. Food Eng., 90, p.341 (2009). http://dx.doi. org/10.1016/j.jfoodeng.2008.07.001
24. Brandão, E. M & Andrade, C. T. - Polímeros, 9, n.3, p.38 (1999).
25. Silva, M. A.; Bierhalz, A. C. K. & Kieckbusch, T. G. ‑ Carbohydr. Polym., 77, p.736 (2009). http://dx.doi.org/10.1016/j. carbpol.2009.02.014
26. Moura, M. R.; Rubira, A. F. & Muniz, E. C. - Polímeros, 18, n.2, p. 132-137, 2008.
27. Shimoni, E.; Anderson, E. M. & Labuza, T. P. - J. Food Sci., 66, p.1337 (2001). http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.2001.tb15211.x
28. Wanihsuksombat, C.; Hongtrakul, V. & Suppakul, P. - J. Food Eng., 100, p.427 (2010). http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.04.027
29. Mai, N.; Audorff, H.; Reichstein, W.; Haarer, D.; Olafsdottir, G.; Bogason, S. G.; Kreyenschmidt, J. & Arason, S. – Int. J. Food Sci. Technol., 46, p.297 (2011). http://dx.doi.org/10.1111/ j.1365‑2621.2010.02475.x
30. Rodriguez-Amaya, D. B. - “Carotenoids and food preparation: the retention of provitamin A carotenoids in prepared, processed, and stored foods”, J. Snow, Arlington (1997).
31. Brasil. - “Resolução n.44. Condições gerais de elaboração, classificação, apresentação, designação, composição e fatores essenciais de qualidade dos corantes empregados na produção de alimentos (e bebidas)”. Brasília, 1977.
32. Notin, L.; Viton, C.; David, L.; Alcouffe, P.; Rochas, C. & Domard, A. - Acta Biomater., 2, p.387 (2006). PMid:16765879. http://dx.doi. org/10.1016/j.actbio.2006.03.003
33. Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. ABNT NBR 5413. - “Iluminância de interiores”. Rio de Janeiro, p.1, 1992.
34. Wyszecki, G. & Stiles, W. S. - “Color science”, J. Wiley & Sons, Inc., Nova Iorque (1967).
35. Gonçalves, E. M; Pinheiro, J.; Alegria, C.; Abreu, M.; Branda, T. R. S. & Silva, C. L. M. - J. Agr. Food Chem., 57, p.5370 (2009). PMid:19863085. http://dx.doi.org/10.1021/jf901769w
36. American Society for Testing and Materials – ASTM. ASTM D882 - “Tensile properties of thin plastic sheeting”. Philadelphia, 1995.
37. Streit, N. M.; Canterle, L. P.; Canto, M. W. & Hecktheuer, L. H. H. - Ciec. Rural, 35, p.748 (2005). http://dx.doi.org/10.1590/S0103- 84782005000300043
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