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Title in Portuguese: Blendas e filmes de galactomanana e xiloglucana: caracterização físico-química
Title: Blends and Films of Galactomannan and Xyloglucan: Physicochemical Characterization
Author: Mendes, Francisco Rogênio da Silva
Advisor(s): Moreira, Renato de Azevedo
Co-advisor(s): Bastos, Maria do Socorro Rocha
Keywords: Polissacarídeos
Hemicelulose
Casting
Filmes
Issue Date: 2015
Citation: MENDES, Francisco Rogênio da Silva. Blendas e filmes de galactomanana e xiloglucana: caracterização físico-química. 2015. 92 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: As hemiceluloses têm sido bastante utilizadas na indústria por, possuirem a capacidade de formar filmes comestíveis e biodegradáveis juntamente com plastificante geralmente glicerol. O objetivo desta pesquisa foi formular blendas e filmes à base de hemiceluloses de Caesalpina pulcherrima (Cp) e Tamarindus indica (Ti) e avaliar suas propriedades físico-químicas. As hemiceluloses foram obtidas por extração aquosa seguida de precipitação com etanol 96 %. As blendas e filmes foram preparados pelo método de casting. As sementes apresentaram rendimentos de 25% e 20% de galactomanana (GalCp) e xiloglucana (XilTi) respectivamente. Na composição centesimal, a XilTi apresentou menor teor de proteínas como contaminante, quando comparado com a GalCp. No entanto, a xiloglucana mostrou maior teor de cinza em relação à galactomanana. A massa molar aparente foi obtida por GPC foi de 4,35 x 106 g/mol e 2,03 x 106 g/mol para GalCp e XilTi, respectivamente. A razão de manose/galactose da GalCp determinada por RMN 1H foi de (2,52:1). Enquanto que a razão de glucose/xilose/galactose para a XilTi obtida por RMN 13C foi de (2,6:2,4:1). As soluções filmogênicas apresentaram uma relação não linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação a 25°C, caracterizando-se como fluídos não newtonianos. A espectroscopia na região do infravermelho revelou absorções na região 3000-3500 cm-1 característica de carboidratos cíclicos, atribuída ao estiramento vibracional (O-H) e bandas de absorção entre 2926-2899 cm-1 atribuída às vibrações simétricas e assimétricas do grupamento C-H e as bandas em 815 cm-1 e 872 cm-1 referem-se ao estiramento das conformações anoméricas das unidades α-D-galactopironose e β-D-manopiranose, respectivamente. O espectro de FTIR para a xiloglucana foi identificado além das bandas em 3000-3500 cm-1 e 2926-2899 cm-1, mostrou absorções em 820 cm-1 e 870 cm-1 que é atribuída ao estiramento das ligações das unidades α-D-xilose e β-D-galactose, revelou também absorções entre 800-1200 cm-1 que representa a região de identidade para xiloglucana. As blendas e filmes não apresentaram permeabilidade ao vapor de água variando entre 1,604 e 2,474 (g.mm/h. kPa.m). A microscopia de força atômica permitiu determinar os parâmetros de superfície, onde se verificou pequenas irregularidades de superfícies. Em suma, filmes e blendas a base de polissacarídeos de reserva de parede celular de plantas é promissor devido a sua biodegradabilidade e por serem provenientes de fontes renováveis.
Abstract: Plant hemicelluloses have been widely used in the industry due to their ability to form edible and biodegradable films with glycerol as plasticiser. This work aimed to obtain hemicellulose-based films using Caesalpina pulcherrima and Tamarindus indica seeds as sources, also to evaluate the physicochemical properties of these blends. Both hemicelluloses were obtained by aqueous extraction followed by ethanol precipitation. T. indica and C. pulcherrima seeds showed yields of 25% and 20% galactomannan (GalCp) and xyloglucan (XilTi), respectively. The XilTi showed the lowest content of nitrogen related to proteins, as those are the most contaminant in these extractions. On the other hand, xyloglucans showed the highest ash content when compared to galactomannans. Through GPC the estimated molecular weight was 4.35 x 106 g / mol and 2.03 x 106 g / mol for GalCp and XilTi, respectively. The mannose / galactose ratio for GalCp was determined by 1H NMR 2.52: 1. Glucose / xylose / galactose ratio for XilTi was obtained by 13C NMR (2.6: 2.4: 1). All blends solutions showed a nonlinear relationship between the shear stress and the strain rate at 25 °C, presenting a non-Newtonian behaviour. FTIR revealed absorptions in the range 3000-3500 cm-1 typical for carbohydrates, concerning to the vibrational stretch (OH) bands in the range of 2926-2899 cm-1 attributed to symmetric and asymmetric vibrations of the grouping CH. Also, the bands at 815 cm-1 and 872 cm-1 were detected which refer to the stretch of the anomeric conformations of polysaccharides, α-D-galactopironose and β-D-mannopyranose, respectively. The FTIR spectrum for xyloglucan apart from the bands at 3000-3500 cm-1 and 2926-2899 cm-1, showed bands at 820 cm-1 and 870 cm-1 which are attributed to stretching of the links in α-D-xylose and β-D-galactose monosaccharides. Moreover, it was detected absorptions around 800-1200 cm-1 which are specific for xyloglucan polysaccharides. The obtained films by casting method showed no significant difference between their thicknesses and showed water vapour permeability ranging from 1,604 to 2,474 (g.mm/h.KPa.m). Through atomic force microscopy over the surface of the films, parameters such as texture, waviness and roughness were estimated. All blend-based films presented low irregular surfaces. In sum, the films and blends based on plant cell wall polysaccharides reserve is promising due to its biodegradability and come from renewable sources.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/21463
metadata.dc.type: Dissertação
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