Produção de partículas carregadas e de nanoceluloses a partir de subprodutos agroindustriais: aplicação potencial em coberturas ativas ou filmes de PLA

• Processo: 22/03469-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Acordo de Cooperação: ANR
• Pesquisador responsável: Milena Martelli Tosi
• Beneficiário: Milena Martelli Tosi
• Pesquisador Responsável no exterior: Giana Estela de Andrade Almeida Perré
• Instituição Parceira no exterior: ParisTech, França
• Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Carmen Sílvia Fávaro Trindade ; Chloé Chevigny ; Hedi Romdhana ; Odilio Benedito Garrido de Assis ; Patrick Gilbert Georges Perré ; Paulo José do Amaral Sobral ; Samantha Cristina de Pinho ; Sandra Domenek
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/12837-0 - Produção e caracterização de partículas carregadas com compostos ativos, BP.TT; 25/07637-1 - Produção, caracterização e aplicação de coberturas ativas biodegradáveis, BP.TT; 24/16142-3 - Obtenção de nanoceluloses a partir de subprodutos agroindustriais, BP.TT; 23/10790-0 - Obtenção de nanoceluloses a partir de subprodutos agroindustriais, BP.TT; 23/05286-1 - Produção e caracterização de partículas carregadas com compostos ativos, BP.TT
• Assunto(s): Materiais Materiais funcionais Polímeros (materiais) Filmes biodegradáveis Ácido polilático Frutas Nanofibras Plantas Nanocelulose
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Filmes biodegradáveis | Frutas | materiais funcionais | nanocelulose pouco purificada | nanofibras | vegetais | Ciências dos materiais: polímeros naturais

Resumo

De acordo com o Plano de Ação da Nova Economia Circular da Comissão Europeia, a circularidade é requisito fundamental para uma transformação mais ampla da indústria em direção à neutralidade climática e à competitividade a longo prazo. Ela pode proporcionar economias substanciais de material ao longo das cadeias de valor e dos processos de produção, gerar valor agregado e liberar oportunidades econômicas. O presente projeto, totalmente alinhado com os princípios da economia circular, propõe um uso alternativo de subprodutos provenientes da indústria agroalimentar, tais como uva, alcachofra, cenoura e café, que seriam em sua maioria descartados. O principal objetivo é produzir materiais de alto valor agregado a partir de subprodutos: compostos ativos e nanoceluloses. Dois usos principais destes novos materiais serão estudados: revestimento de frutas e incorporação em filmes biodegradáveis. De fato, estudos anteriores realizados pela equipe da FZEA mostraram que frutas revestidas com nanopartículas carregadas com ingredientes ativos são melhor conservadas do que aquelas revestidas com nanopartículas vazias. Entre as principais aplicações da nanocelulose, o reforço do filme deve ser destacado. O ácido poliláctico (PLA) é um polímero biodegradável derivado de fontes renováveis e disponível comercialmente. Entretanto, algumas desvantagens dos filmes de PLA impedem sua plena aceitação no mercado (fragilidade, baixa ductilidade, propriedades insatisfatórias de barreira ao vapor d´água/oxigênio). A adição das nanoceluloses produzidas neste projeto será testada como reforço nas matrizes PLA para melhorar suas propriedades. A ambição deste projeto é ligar as habilidades das equipes bilaterais em campos muito complementares: FZEA-Embrapa, pré-tratamento de subprodutos da indústria agroalimentar e produção de nanoceluloses pouco purificadas; SayFood, produção de filmes nanocelulósicos (para aplicação médica, cosmética ou alimentícia), estudo das propriedades de barreira/estrutura dos filmes; LGPM: expertise em medição e modelagem de transferência de água através de bioprodutos. Os objetivos específicos deste estudo são: i) a extração de compostos ativos extraídos de subprodutos e seu encapsulamento em partículas à base de quitosana; ii) a produção e caracterização de nanoceluloses com diferentes graus de ligninas obtidas a partir subprodutos fibrosos/resíduos da extração utilizando hidrólise enzimática e tratamentos mecânicos; iii) a aplicação de partículas carregadas e nanoceluloses para revestimentos e funcionalização e reforço de filmes PLA, respectivamente, e iv) a modelagem preditiva e avaliação do ciclo de vida como ferramentas para fins de projeto. A relevância deste estudo se baseia na importância de i) dominar os métodos de tratamento de subprodutos e ii) compreender melhor as interações dos materiais estudados para melhorar suas aplicações tecnológicas. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE SOUZA, CARLOS ANTONIO CARDOSO; BENOSO, PAULA; BARRETO, LUMENA MARIA DE CAMARGO; MORAES, IZABEL CRISTINA FREITAS; DE OLIVEIRA, ALESSANDRA LOPES; MANIGLIA, BIANCA CHIEREGATO; MARTELLI-TOSI, MILENA. Enhanced bioactive and rheological properties of 3D xanthan gum matrices using grape by-product-based particles obtained by spray drying. FOOD STRUCTURE-NETHERLANDS, v. 45, p. 9-pg., 2025-07-01. (20/08727-0, 22/03469-9)

MALAGUTTI, ELISA; PINHO, SABRINA GUARDA BOTELHO; THOMAZINI, MARCELO; TAPIA-BLACIDO, DELIA RITA; TOSI, MILENA MARTELLI. Optimizing Encapsulation of Active Compounds of Carrot By-Product in TPP-Chitosomes. FOODS, v. 13, n. 16, p. 16-pg., 2024-08-01. (20/07061-9, 22/03469-9)

SILVA, NATALIA CRISTINA; CHEVIGNY, CHLOE; DOMENEK, SANDRA; ALMEIDA, GIANA; ASSIS, ODILIO BENEDITO GARRIDO; MARTELLI-TOSI, MILENA. Nanoencapsulation of active compounds in chitosan by ionic gelation: Physicochemical, active properties and application in packaging. Food Chemistry, v. 463, p. 11-pg., 2024-09-11. (22/03055-0, 22/03469-9)