Agronomía Tropical 57(1): 25-30. 2007

ANÁLISE DE COR, TRANSPARÊNCIA E INFRAVERMELHO DOS FILMES DE FÉCULA MODIFICADA DE MANDIOCA

 COLOR, TRANSPARENCY AND INFRA-RED ANALYSIS OF MODIFIED CASSAVA STARCH FILMS

 ANÁLISIS DEL COLOR, TRANSPARENCIA E INFRA-ROJO DE LAS PELÍCULAS DEL ALMIDÓN MODIFICADA DE YUCA

 Celina M. Henrique*, Marney P. Cereda** y Nataly Dupuy***

 * Dra. autora da tese, pesquisadora da Agencia Paulista de Tecnologia 
em Agronegócio Regional Centro-Sul, Piracicaba, Brasil. 
 ** Faculdade de Ciências Agronômicas / Unesp – Departamento de 
Gestâo e Tecnologia Agroindustia l – Botucatu, Säo Paulo, Brasil. 
*** Pesquisadora da Université des  sciences et technologies, 
LASIR, Bat C5, 59655  Villeneuve d´Ascq Cedex, França

Recibido: julio 20, 2005
            Aceptado: enero 17, 2007

RESUMO

O objetivo desta pesquisa, foi caracterizar filmes de fécula­ modificada de mandioca, quanto a cor, transparência e espectro de infra vermelho, na expectativa de permitir a avaliação de seu uso no setor hortifrutícola. Foram elabo­rados filmes com suspensões gelificadas de féculas naturais modificadas, incluindo carboximetilamido (CMA) de baixa e alta viscosidade, cross link (pré gelatinizado modificado) e esterificada, com 3 e 5% de massa seca (MS). As soluções filmogênicas foram secas por 24 hs/40 ºC sobre suporte de plexiglass. Logo após a secagem, os filmes foram acondicionados a 20 ºC e 64% de umidade relativa, equivalente a atividade de água de 0,645 por 10 dias, para análises posteriores. Os filmes assim obtidos foram comparados pelos métodos de espectrofotometria de cor, transparência e infravermelho com os filmes de policloreto de vinila (PVC) de baixa densidade com espessura de 0,03 mm. Todos os filmes demonstraram luminosidade e transparência semelhante ao filme de PVC. 

Palavras Chave: Amido modificado; filmes; embalagens; infravermelho; cor; transparência; biodegradável; Manihot esculenta. 

SUMMARY 

The objective of this research was to characterize modified cassava starch films in relation to color, transparency and infra-red spectrum in order to assess their use in the horticulture sector. Films were made with gelatinized suspensions of modified Brazilian starches, including high and low viscosity carboxymethylamide (CMA), as cross link (modified pre-gelatinized) and sterified starches, with 3 and 5% dry matter (MS). The filmogenic solutions were dried for 24 hs/40oC on a plexiglass support. Shortly after drying, films were stored at 20 ºC and 64% relative humidity, equivalent to 0,645 water activity, for 10 days, for later analysis. Films thus obtained were compared, by the methods of color spectrophotometry, transparency and infrared, with low density polyvinyl chloride films (PVC) 0,03 mm thick. All films showed luminosity and transparency similar to PVC film. 

Key Words: Modified starch; films; packaging; infra-red­;­ color; transparency; biodegradable; Manihot esculenta. 

RESUMEN 

La presente  investigación tiene por objeto, caracterizar las películas del almidón modificado de yuca, en relación al color,­ transparencia y espectro de infra-rojo, en la expectativa de permitir la evaluación de su utilización en el sector hortofrutícola. Fueron elaborados películas con suspensiones­ gelatinosa de almidón naturales modificadas, incluyendo carboximetilamido (CMA) de baja y alta viscosidad, como  cross  link (pre- gelatinizado modificado) y esterificado, con 3 e 5 % de masa seca (MS). Las soluciones filmogénicas fueron­ secadas por 24 hs/40 ºC sobre un soporte de plexiglass. Luego­ después del secado, los filmes fueron acondicionados a 20 ºC y 64% de humedad relativa, equivalente a la actividad­ del agua de 0,645 por 10 días, para los análisis posteriores. Las películas así obtenidas fueron comparadas por los métodos­ de espectrofotometría de color, transparencia e infra-rojo con las películas de policloreto de vinilo (PVC) de baja densidad con espesura de 0,03 mm. Todas las películas mostraron­ luminosidad y transparencia semejante a la película­ de PVC. 

Palabras Clave: Almidón modificado; películas; emba­laje;­ infra-rojo; color; transparencia; biodegradable; 

INTRODUÇÃO 

A necessidade de se descrever as cores de maneira adequada assumiu grande importância na área de embalagens e pós-colheita de frutos e hortaliças, pois representa um compromisso entre o que o consu­midor gostaria de obter e o que o produtor pode oferecer a preços razoáveis (Judd e Wyszecki, 1975). 

A faixa de comprimento de onda visível a olho nu compreende 390 s 750 nm, uma pequena parte do espectro­ eletromagnético inteiro (Francis e Clydesdale, 1975). 

As cores contidas dentro da faixa visível do espectro­ podem ser descritas objetivamente pelo comprimento de onda. Assim o vermelho tem um comprimento de onda ao redor de 680 nm, o amarelo ao redor de 575 nm, o verde ao redor de 520 nm e o violeta ao redor de 450 nm, o conjunto de todas corresponde à luz branca, ou seja, ela é composta por todas as cores do espectro visível (Ferreira, 1991). 

A CIE (Commission Internacionale de l’ Eclairage) definiu em 1931 três fontes padrão A, B e C, simulando­, respectivamente, a luz de tugstênio, lâmpada incandescente (2854ºK), a luz do sol (4870ºK) e a luz do dia (6770ºK), visando medidas das cores sob condições reprodutíveis de iluminação. Em 1976 foi desenvolvida a série de iluminantes D, que incluíam no espectro, pequena porção da luz na faixa do ultravioleta, constando­ dos iluminantes D55 (5500ºK), D65 (6500ºK) relativos à luz do dia e D75 (7500ºK) (Ferreira, 1991). 

Ghorpade et al. (1995) mediram cores de filmes através dos padrões CIE C Lab (L = 0 preto, 100 branco), a = ­–verde, + vermelho, b = –azul, + amarelo). 

Croma é parte da cor onde não há participação da luminosidade, representada no espaço bidimen­sional. O objeto é considerado transparente quando a luz incidente o atravessa com mínimo de absorção e reflexão. O oposto da transparência é a opacidade, onde o objeto absorve ou reflete toda luz nele incidente, sem que ocorra a transmissão de luz. A cor das amostras transparentes é avaliada pela transmissão da luz, fazendo a leitura da luz transmitida (Ferreira, 1991). 

A transparência (baixa opacidade) é importante em situações onde o produto embalado deva ser visto­. Poucos são os trabalhos que relatam cor e transpa­rência em biofilmes, e os que fazem a determinam por absorbância em espectrofotômetro (Cuq et al., 1996; Gontard et al., 1994). Sobral (1999), determinou cor e opacidade por colorimetria de filmes­ à base de gelatina e proteínas miofibrilares. 

A absorção da radiação infravermelha depende do aumento da energia de vibração ou de rotação associada com uma ligação covalente, desde que esse aumento resulte numa variação do momento dipolar da molécula­. Isso significa que quase todas as moléculas contendo ligações covalentes mostrarão algum grau de absorção seletiva no infravermelho. As únicas exceções são os ele­mentos diatônicos como H2, N2 e O2, porque nesse caso não há movimento de rotação ou vibração que produza um momento dipolar (Ewing, 1972). 

As causas dessas alterações podem se localizar no aparelho espectrofotométrico, devido a variáveis como largura da fenda e velocidade de varredura, ou na amostra por efeitos de solventes e temperatura (Ewing, 1972). 

Segundo Dupuy (1997), a faixa espectral que deve ser considerada para analisar amidos é de 4000 - 700 cm-1, com ênfase na região denominada­ “impressão digital”, de 2000 - 700 cm-1, que possibilita uma investigação da estrutura molecular dos compostos.  

O estudo espectroscópico na região do infravermelho de amostras extraídas de fécula natural de mandioca e de batata doce foi considerado­ por Santha et al. (1990) com o objetivo de observar­ diferenças estruturais entre as féculas de diferentes­ variedades. Eles compararam os espectros obtidos, mas não conseguiram correlacio­nálos­ com diferenças no poder de inchamento dos grânulos. 

VanSoest et al. (1995) realizaram estudos de fécula­ de batata empregando a espectroscopia na região do infravermelho médio. Concluíram que a dife­rença de cristalinidade granular, ou seja, relacionada à quanti­dade de material amorfo nos grânulos e, portanto a quantidade de água interagindo com pontes de hidro­gênio intramo­leculares, pôde ser estimada através das bandas de absorção a 1.047, 1.022 e 994 cm-1. 

Com a espectroscopia é possível estudar as mudanças do espectro do amido durante a geleificação e retrogra­dação, o que permite diferenciar espécies e deter­minar o grau de cristali­nidade em filmes de amido (Rindalav et al., 1997). 

Inagaki et al. (1994) estudaram regiões das bandas­ do infravermelho médio em filmes de poliamidos e separaram algumas regiões e suas prováveis estruturas: 1.738 a 1.689 cm-1 seriam vibrações dos grupos­ carbônicos; 1.750 cm-1 C=O; 1.650 a 1.615 cm-1 C=O; 1.558 a 1.512 cm-1 C=C; 1.375 cm-1 C-CH3; 1.240 cm-1 C - O e 1.020 a 1.040 cm-1 COH. Porém, existem situações onde a absorção no infraver­melho é alterada mais ou menos fortemente pelas condições onde é  observada­, devida essa alteração deve-se ter cautela ao determinar a estrutura de uma substância desconhecida. 

Amidos oxidados assim como alguns derivatizados (carboximetil, carboxietil, entre outros) apresentam carboxilas em suas moléculas, mas em concen­trações comumente menores que 1% e que raramente atingem 3% (Smith, 1967). 

O objetivo desta pesquisa foi caracterizar filmes de fécula­ modificada de mandioca, quanto à cor, transpa­rência e espectro de infravermelho, na expec­tativa de permitir a avaliação de seu uso no setor hortifrutícola.

MATERIAL E MÉTODOS 

Como matéria-prima para a formação dos filmes biode­gradáveis foram utilizadas fécula natural (Brasimid) e féculas modificadas comerciais de mandioca: cross link - pré gelatinizada (Amidomax 3500 - Cargill), carboximetilamido de baixa e alta viscosidade (Flexamid - Celuflok), esterificada (Lorenz). As suspensões filmogênicas, concen­trações de 3 e 5% em água, foram analisadas. Como controle foi utilizado o filme plástico de policloreto de vinila (PVC) de baixa densidade, com espessura de 0,03 mm, utilizado comer­cialmente para embalar produtos alimentícios e produtos hortícolas minimamente processados. 

Para análise de cor foi utilizado espectrofotômetro U.V. visível - Cary 50 Bio - Varian, Programa Color. A leitura foi feita na faixa de 780 nm a 380 nm, intervalo 1 nm, coletando dados nos iluminantes CIE C (luz do sol) e CIE D 65 (luz do dia), com observação de 10 graus. As análises foram feitas em transmitância Hunter Lab. Foram coletados 2 espectros amostra como repetição. 

A transparência foi caracterizada no mesmo aparelho, utilizando o programa Simple Reads, avaliada indireta­mente pela transmitância na faixa de 720 nm. 

A caracterização dos filmes através da espec­troscopia na região do infravermelho médio foi reali­zada no laboratório de Spectrochimie Infrarouge et Raman (LASIR) / Université des Sciences et Technologie de Lille (França). Foi utilizado espectro­fotômetro Perkin-Elmer (Spectrum One), provido com acessório de reflectância total atenuado­ (ATR), equipado com um cristal de diamante­. 

Os espectros­ foram coletados no mínimo­ 4 vezes por amostra, tendo sido feitas 20 varreduras em cada repetição com resolução 4 cm-1. A faixa espectral­ considerada­ foi de 4.000 a 7.00 cm-1, com ênfase na região deno­minada “impressão digital”, de 2.000 a 700 cm-1, que possibilita uma investigação da estrutura molecular dos compostos analisados (Dupuy, 1993; 1997). 

O delineamento experimental foi inteiramente casua­lizado, com 5 blocos e 5 repetições. Os dados­ experi­mentais foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas através do teste­ de Tukey ao nível de 5% de probabilidade O processamento dos resultados­ foi realizado com o programa “Statistical Analysis System” (SAS). Foi utilizado o programa Systat 8.0 para elaboração de histogramas para espessura e gramatura. 

Os espectros médios foram convertidos em arquivos numé­ricos, e sobre os valores das análises metodo­lógicas, foi realizada análise de compo­nentes principais (PCA) (Windig, 1988) e para as análises quantitativas empregou-se a metodologia denominada regressão de quadrados mínimos parciais (PLS) (Martens e Naes, 1988). 

Pode-se dividir a aplicação da análise de Componentes Principais de acordo com Aspectos Qualitativos (Análise Exploratória e Classificação) e Quantitativos (Calibração Multivariada). 

RESULTADOS E DISCUSSÃO 

Seguindo a metodologia de Ghorpade et al. (1995), que definiu da equação como a = – verde, + vermelho; b = – azul, + amarelo. 

O Quadro 1 mostra os índices de cor luz do sol (CIE C) e para luz do dia (CIE D65), de brancura (W) e amarelo (YE313, YD1925). Para essa análise foi utilizado o corpo negro como fundo, o qual absorve e emite toda a radiação, conforme recomenda Ferreira (1991). 

Analisando CIE C e CIE D65, observou que os valores­ dos índices de luminosidade a e b (Lab) são semelhantes, não ocorrendo variação expressiva entre eles. 

Os índices de luminosidade (L) dos filmes de fécula­ modi­ficada foram semelhantes ao resultado do controle,­ sendo que os filme de CMA de baixa viscosidade a 3% e o esterificado a 5%, apresen­taram os menores valores­, com confir­mação dos valores de índice de brancura que também foram os menores. 

Segundo Ghorpade et al. (1995) valores de L próximos­ a 100 indicam branco, dessa forma pode-se­ dizer que todos os filmes podem ser classificados como tendendo a branco. 

Esses resultados podem ser interpretados como uma propensão dos filmes de fécula modificada de apresen­tarem a mesma luminosidade em ambiente,­ em relação ao filme controle (PVC de baixa densidade). 

A análise dos valores de índice a dos filmes controle­ (PVC), CMA alta viscosidade (3 e 5%), cross  link a 3% e esterificado a 5% possuem coloração tendendo a verde e os demais a vermelho, a análise os valores do índice b, mostram que cross  link possui coloração amarela e os demais, azul. 

O Quadro 2 apresenta os índices de transparência dos filmes, onde não foi observado diferença signifi­cativa entre as amostras de todos os tratamentos. Os filmes de CMA de alta e baixa viscosidade a 3% e o cross link a 5% apresentaram valores semelhantes ao controle. 

Como o controle utilizado é um filme plástico (PVC de baixa densidade), utilizado comercialmente para embalar­ alimentos e hortícolas minimamente processadas, a semelhança entre os valores foi um fator positivo, pois conforme afirmaram Gontard et al. (1994) e Cuq et al., (1996), o produto deve ser emba­lado de tal modo que seja visto, e o controle apresenta as característica de transparência aceitas­ no mercado. 

As análises de infravermelho médio estão caracterizadas­ nas Figuras 1 e 2.

Figura 1.Espectro Infravermelho médio controle (PVC), na região espectral de 4000 a 500 cm-1.

A Figura 2 revela que os filmes de fécula modificada­ não foram facilmente diferenciados pelos espectros,­ pois aparente­mente possuem as posições dos picos­ de absorção semelhantes, na região da  “impressão digital” (2000 - 700 cm-1). Todos os filmes foram obtidos de fécula de mandioca que passaram por algum tipo de modificação, portanto a estrutura básica é mesmo amilose e amilopectina. Segundo Smith (1967), as modificações provocam alterações de menos de 1% em peso na fécula natural, mas comparando a Figura 1 e 2, nota-se que os grupamentos do filme utilizado como controle são diferentes dos filmes de fécula modificada. 

Na Figura 2, observou-se que provavelmente na região próxima a 3.200 cm-1 ocorreu uma banda de água em todos os espectros. A banda do infravermelho médio na região 1.738 - 1.689 cm-1  tem característica de vibrações dos grupos carbônicos (Inagaki et al., 1994), e nas regiões próximas à 1.240 cm-1 grupos de C - O e mas de  1.020 – 1.040 cm-1 grupos de COH. Segundo VanSoest et al. (1995) a região próxima a 994 cm-1 pode ser estimada como pontes de hidrogênio. 

CONCLUSÃO 

Todos os filmes apresentaram luminosidade e transpa­rência semelhante ao filme de PVC de baixa densidade, com característica de brancura. 

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