Development and active film featuring the basis of methyl cellulose embedded with nanoparticles of chitosan and nisin

Os consumidores estão cada vez mais peocupados com a qualidade e com a segurança microbiológica dos alimentos. Desta forma, as embalagens ativas têm atraído muito a atenção das indústrias de alimentos e dos pesquisadores desta área. Aliado à preocupação com qualidade dos alimentos, tem-se preocupado também com a contaminação ambiental, devido ao acúmulo de resíduos não biodegradáveis no meio ambiente. Neste contexto surge o interesse pela produção de embalagens a partir de materiais biodegradáveis e de recursos renováveis. No entanto, o seu uso como embalagem de alimentos ainda é restrito devido ao fato de apresentarem limitações quanto as suas propriedades mecânicas e de barreira e estabilidade térmica. Neste contexto estudos têm demonstrado que novos materiais em tamanho nano tem sido utilizados para produção de filmes nanocompósitos revelando surpreendentes propriedades. Diante disso, objetivou-se desenvolver e caracterizar um nanomaterial a partir da quitosana, nanopartícula de quitosana, para produção de nanocompósito à base de metil celulose e também desenvolver e caracterizar o filme de metil celulose incorporado com nisina e posteriormente avaliar o efeito em conjunto do melhor tratamento obtido pela incorporação de quitosana e nisina nas propriedades mecânicas, barreira ao vapor de água e antimicrobianas in vitro do filme de metil celulose. As Nanopartículas produzidas exibiram forma esférica com distribuição de tamanho médio de 284,7 ± 24,3 nm por meio da técnica de DLS e de 40 a 70 nm na análise de MFA, e superfície carregada positivamente com um potencial zeta de valor 36,3 ± 3,6mV. Os resultados indicaram que a adição de NPQ (5 e 10% m/m) proporcionou aumento significativo (p<0,05) na resistência a tração e no módulo de elasticidade, enquanto diminui o alongamento do filme de MC. Além disso, o aumento da concentração de NPQs (5 e 10%) contribuiu para a redução da permeabilidade ao vapor de água (TPVA) de forma significativa (p<0,05). Os filmes ativos com adição de nisina, apresentaram atividade antimicrobina in vitro sobre as bactérias Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. No entanto, o aumento da concentração de nisina (1, 5 e 10% m/m) provocou diminuição na resistência àtração e no módulo de elasticidade de forma significativa (p<0,05), enquanto o alogamento aumentou. O filme de MC adicionado a 10% m/m de nisina provocou aumento significativo (p<0,05) cerca de 11,9% na TPVA dos filme. O tratamento que melhor contribuiu para o reforço do filme de MC foi o com adição de 5% de NPQ e a adição de 10% de nisina apresentou maior atividade antimicrobiana in vitro contra as bactérias avaliadas. No filme de MC produzido com a mistura de nanopartícula de quitosana (10%) e nisina (5%), observou-se que a atividade antimicrobiana in vitro, não diferiu do filme de MC com 10% de nisina, e que a propriedade mecânica e a permeabilidade diferiram significativamente (p<0,05) do filme de MC com 10% de nisina, apresentando melhoria na resistência a tração e TPVA sugerindo que as NPQs ajudaram no aumento destas propriedades. No entanto, apresentaram propriedades fisico-mecânicas inferiores ao MC adicionado de 5% de NPQ e não diferiram do filme de MC. Os resultados apresentados neste estudo demonstraram que as NPQs apresentaram potencial para produção de bionanocompósitos como uma tecnologia para melhorar as propriedades dos filmes de MC e que o filme nanocompósito ativo produzido com nisina apresenta-se promissor para estender a vida de prateleira e para assegurar a segurança microbiana dos alimentos.Consumers are increasingly worried concerningthethe quality and the microbiological safety of food In this way, the active package has very attracted the attention of food industries and of researchers in this area. Allied to concerns about food quality, there is also concern about environmental contamination due to accumulation of non-biodegradable waste into the environment. In this context it appears interest in the production of packaging materials from biodegradable and renewable resources. However, their use as food packaging is still limited due to limitations in presenting its mechanical and barrier properties and thermal stability. In this context new studies have shown that nano-sized materials have been used for the production of nanocomposite films revealing surprising properties. Therefore, it aimed to develop and to characterize a nanomaterial from the chitosan, chitosan nanoparticle, to produce nanocomposite on the basis of methyl cellulose and also to develop and to characterize methyl cellulose film embedded with nisin and then evaluate the effect together the best treatment obtained by incorporation of chitosan and nisin in mechanical properties, water vapor barrier and antimicrobial in vitro methyl cellulose film. The nanoparticles produced exhibited spherical shape with average size distribution of 284.7± 24.3 nm by DLS technique and from 40 to 70 nm on AFM analysis, and positively charged surface with a zeta potential value 36.3 ± 3.6 mV. The results indicated that the addition of NPQ (5 and 10% w/w) provided a significant increaseing (p <0.05) in tensile strength and modulus, while decreasing elongation MC film. Furthermore, the concentration of NPQs (5 and 10%) contributed to the reduction of permeability to water vapor (WVTR) significantly (p <0.05). The active films with the addition of nisin showed antimicrobina in vitro activity on the bacteria Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes, However, the increasing of the concentration of nisin (1, 5 and 10% w / w) resulted in lower tensile strength and modulus of elasticity significantly (p <0.05), while the alogamento increased. The MC film added to 10% w/w of nisin resulted in a significant increasing (p <0.05) about 11,9% WVTR of the film. The treatment that best contributed to the enhancement of the MC film was with addition of 5% of NPQ and the addition of 10% of nisin showed higher in vitro antimicrobial activity against bacteria evaluated. In the MC film produced with the mixture of chitosan nanoparticles (10%) and nisin (5%), it was observed that the in vitro antimicrobial activity did not differ from the MC film with 10% of nisin, and that the mechanical property and permeability differed significantly (p