Ứng dụng của Nanofibril Cellulose Tách Biệt Từ Chất Thải Nông Nghiệp Của Cây Cọ Đào Trong Phim Tinh Bột Khoai Mì

Food Biophysics - Tập 15 - Trang 323-334 - 2020
Mariana Pereira Martins1, João Luiz Andreotti Dagostin1, Talita Szlapak Franco2, Graciela Inés Bolzón de Muñiz2, Maria Lucia Masson1
1Graduate Program in Food Engineering, Federal University of Paraná. Av. Francisco H. dos Santos, s.n, Curitiba, Brazil
2Graduate Program in Forestry Engineering, Federal University of Paraná, Curitiba, Brazil

Tóm tắt

Nanofibril cellulose (CNF) được tách biệt từ lớp vỏ bên ngoài của cây cọ đào (Bactris gasipaes) đã được đánh giá như là một chất cải thiện một số đặc tính của phim tinh bột khoai mì. Vật liệu cellulose có đường kính từ 10 đến 30 nm được sản xuất thông qua quá trình phân hủy cơ học. Tất cả các phim được đặc trưng hóa bằng kính hiển vi điện tử quét, phân tích nhiệt, khả năng thẩm thấu hơi nước (WVP), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, các đặc trưng vật lý (độ tan, độ ẩm, độ hoạt động của nước, độ dày, độ bền kéo và độ kéo dài) và phân tích quang học. Sự kết hợp của CNF như một chất tăng cường đã gây ra những thay đổi trong tất cả các tính chất được phân tích, qua đó khác biệt với phim kiểm soát (không có chất tăng cường cellulose). Tăng cường vật lý là hiệu ứng chính được quan sát thấy trong các phim chứa CNF, theo phân tích sức mạnh cơ học và khả năng thẩm thấu. Hơn nữa, các phân tích này xác nhận sự tăng cường độ bền kéo với 306% và giảm 26% WVP cho các phim chứa 5,37% nanofibrils, khi so với phim kiểm soát. Độ mờ cao hơn được xác minh khi thêm nhiều CNF vào ma trận phim, do sự phân tán ánh sáng bởi các sợi nano. Không có biến đổi nào trong các profile nhiệt xảy ra ở các phim chứa CNF hoặc không. Dữ liệu quang phổ tiết lộ một sự hình thành liên kết chéo khả thi giữa tinh bột và CNF, điều này có thể ảnh hưởng tích cực đến độ bền kéo của các phim này.

Từ khóa

#cellulose nanofibrils #cassava starch films #physical reinforcement #mechanical resistance #thermal properties #spectroscopy

Tài liệu tham khảo

S.H. Othman, Agric. Agric. Sci. Procedia 2, 296 (2014) Z.A. Nur Hanani, Y.H. Roos, J.P. Kerry, Int. J. Biol. Macromol. 71, 94 (2014) A. Jiménez, M.J. Fabra, P. Talens, A. Chiralt, Food Bioprocess Technol. 5, 2058 (2012) M. Avella, J.J. De Vlieger, M.E. Errico, S. Fischer, P. Vacca, M.G. Volpe, Food Chem. 93, 467 (2005) J. N. BeMiller and K. C. Huber, in Fennema’s Food Chem., edited by S. Damodaran, K. L. Parkin, and O. R. Fennema, 4th ed. (CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, 2008), pp. 83–154 S.C. Alcázar-Alay, M.A.A. Meireles, Food Sci. Technol. 35, 215 (2015) B. Montero, M. Rico, S. Rodríguez-Llamazares, L. Barral, R. Bouza, Carbohydr. Polym. 157, 1094 (2017) P. Dole, C. Joly, E. Espuche, I. Alric, N. Gontard, Carbohydr. Polym. 58, 335 (2004) P.G. Seligra, C. Medina Jaramillo, L. Famá, S. Goyanes, Carbohydr. Polym. 138, 66 (2016) A.P. Teodoro, S. Mali, N. Romero, G.M. de Carvalho, Carbohydr. Polym. 126, 9 (2015) J.B.A. da Silva, T. Nascimento, L.A.S. Costa, F.V. Pereira, B.A. Machado, G.V.P. Gomes, D.J. Assis, J.I. Druzian, Mater. Today Proc. 2, 200 (2015) E. Fortunati, F. Luzi, A. Jiménez, D.A. Gopakumar, D. Puglia, S. Thomas, J.M. Kenny, A. Chiralt, L. Torre, Carbohydr. Polym. 149, 357 (2016) H. Fan, N. Ji, M. Zhao, L. Xiong, Q. Sun, Food Chem. 192, 865 (2016) C. Liu, B. Li, H. Du, D. Lv, Y. Zhang, G. Yu, X. Mu, H. Peng, Carbohydr. Polym. 151, 716 (2016) M. Chaichi, M. Hashemi, F. Badii, A. Mohammadi, Carbohydr. Polym. 157, 167 (2017) A. García, A. Gandini, J. Labidi, N. Belgacem, J. Bras, Ind. Crop. Prod. 93, 26 (2016) B.A.S. Machado, I.L. Nunes, F.V. Pereira, J.I. Druzian, Ciência Rural 42, 2085 (2012) A.A. Oun, J.W. Rhim, Carbohydr. Polym. 150, 187 (2016) M.A.S. Azizi Samir, F. Alloin, A. Dufresne, Biomacromolecules 6, 612 (2005) J. Bras, D. Viet, C. Bruzzese, A. Dufresne, Carbohydr. Polym. 84, 211 (2011) A.L.M.P. Leite, C.D. Zanon, F.C. Menegalli, Carbohydr. Polym. 157, 962 (2017) M. Jonoobi, R. Oladi, Y. Davoudpour, K. Oksman, A. Dufresne, Y. Hamzeh, R. Davoodi, Cellulose 22, 935 (2015) M. Babaee, M. Jonoobi, Y. Hamzeh, A. Ashori, Carbohydr. Polym. 132, 1 (2015) H.-M. Ng, L.T. Sin, T.-T. Tee, S.-T. Bee, D. Hui, C.-Y. Low, A.R. Rahmat, Compos. Part B Eng. 75, 176 (2015) R. Tharanathan, Trends Food Sci. Technol. 14, 71 (2003) M.M. Andrade-Mahecha, F.M. Pelissari, D.R. Tapia-Blácido, F.C. Menegalli, Carbohydr. Polym. 123, 406 (2015) H. Tibolla, F.M. Pelissari, F.C. Menegalli, LWT - Food Sci. Technol. 59, 1311 (2014) N. Johar, I. Ahmad, A. Dufresne, Ind. Crop. Prod. 37, 93 (2012) J.S. Pereira da Silva, J.M. Farias da Silva, B.G. Soares, S. Livi, Compos. Part B Eng. 129, 117 (2017) B.C. Bolanho, E.D.G. Danesi, A.P. Beléia, Food Sci. Technol. Res. 19, 1061 (2013) B.C. Bolanho, E.D.G. Danesi, A.D.P. Beléia, Carbohydr. Polym. 124, 196 (2015) IBGE, Statistics of Agricultural Production. Brazilian Inst. Geogr. Stat. (2016). https://www.ibge.gov.br/en/statistics/economic/agriculture-forestry-and-fishing.html. Accessed 9 March 2019 W.L.E. Magalhães, S.A. Pianaro, C.J.F. Granado, K.G. Satyanarayana, J. Appl. Polym. Sci. 127, 1285 (2013) T.S. Franco, D.C. Potulski, L.C. Viana, E. Forville, A.S. de Andrade, G.I.B. de Muniz, Carbohydr. Polym. 218, 8 (2019) T. Tran, K. Piyachomkwan, K. Sriroth, Starch - Stärke 59, 46 (2007) D. Carpiné, J.L.A. Dagostin, E.F. de Andrade, L.C. Bertan, M.R. Mafra, Ind. Crop. Prod. 83, 364 (2016) ASTM Standard E96/E96M, Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials. ASTM International, West Conshohocken, PA (2013) D. Carpiné, J.L.A. Dagostin, L.C. Bertan, M.R. Mafra, Food Bioprocess Technol. 8, 1811 (2015) G. Chen, B. Zhang, J. Zhao, Materials (Basel) 8, 2346 (2015) ASTM Standard D882, Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting. ASTM International, West Conshohocken, PA (2012) W. Chen, Q. Li, Y. Wang, X. Yi, J. Zeng, H. Yu, Y. Liu, J. Li, ChemSusChem 7, 154 (2014) B.A.S. Machado, J.H.O. Reis, J.B. da Silva, L.S. Cruz, I.L. Nunes, F.V. Pereira, J.I. Druzian, Quim Nova 37, 1275 (2014) P.J. Fellows, Food Processing Technology: Principles and Practice, 4th edn. (Elsevier Ltd., Cambridge, 2017) M. Guimarães, V.R. Botaro, K.M. Novack, F.G. Teixeira, G.H.D. Tonoli, Ind. Crop. Prod. 70, 72 (2015) J. Bras, M.L. Hassan, C. Bruzesse, E.A. Hassan, N.A. El-Wakil, A. Dufresne, Ind. Crop. Prod. 32, 627 (2010) A.A.S. Curvelo, A.J.F. de Carvalho, J.A.M. Agnelli, Carbohydr. Polym. 45, 183 (2001) P.R. Chang, R. Jian, P. Zheng, J. Yu, X. Ma, Carbohydr. Polym. 79, 301 (2010) H. Yang, A. Tejado, N. Alam, M. Antal, T.G.M. van de Ven, Langmuir 28, 7834 (2012) S. Aila-Suárez, H.M. Palma-Rodríguez, A.I. Rodríguez-Hernández, J.P. Hernández-Uribe, L.A. Bello-Pérez, A. Vargas-Torres, Carbohydr. Polym. 98, 102 (2013) G. Cheng, M. Zhou, Y. Wei, F. Cheng, and P. Zhu, Polym. Compos. 40, E365 (2019) R.S. Santana, J.S. Rosário, J.M. Pola, C.C. Otoni, G.C. Soares, N.F.F. Camilloto, J.P. Cruz, J. Appl. Polym. Sci. 134, 20 (2016) M. Li, D. Li, L. Wang, B. Adhikari, Carbohydr. Polym. 117, 957 (2015) J.E.J. Staggs, Polymer (Guildf) 47, 897 (2006) F. Hafizulhaq, H. Abral, A. Kasim, S. Arief, J. Affi, Fibers 6, 11 (2018) C.M. Jaramillo, T.J. Gutiérrez, S. Goyanes, C. Bernal, L. Famá, Carbohydr. Polym. 151, 150 (2016) M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Métodos Espectroscópicos En Química Orgánica, 2nd edn. (Síntesis, D.L., Madrid, 2005)