Gelatin-based polymeric films for applications in food packaging: an overview of advances, challenges, and perspectives / Filmes poliméricos à base de gelatina para aplicações em embalagens de alimentos: uma visão geral sobre avanços, desafios e perspectivas

This research carried out a bibliometric analysis and literature review on the production of gelatin-based films for application as food packaging, addressing the main advances and limitations. The search for articles was performed in the Scopus database, and bibliometric data were obtained using the Bibliometrix tool (RStudio software). It was observed that a wide variety of compounds can be incorporated into gelatin films to overcome the limitations related to their high solubility and low mechanical properties, as well as to obtain active or smart functions. Among the most reported compounds were essential oils, pigments extracted from vegetables, and other antimicrobial agents. The most reported foods as an application matrix were meat (fish, chicken, and shrimp), milk, cheese, and minimally processed fruits. Even with promising trends, the biggest challenge for large-scale applications is to obtain easily degradable biopolymers with structural and functional stability similar to synthetic polymers. Thus, a greater focus on this theme in research may favor significant advances in the use of these packages and positively impact several of the Sustainable Development Goals, as recommended by the United Nations.

Este estudo objetivou realizar uma análise bibliométrica e revisão de literatura acerca da produção de filmes à base de gelatina para aplicação como embalagens alimentícias, abordando os principais avanços e limitações. A busca de artigos foi realizada na base de dados da Scopus e os dados bibliométricos obtidos pela ferramenta Bibliometrix (RStudio software). Verificou-se uma grande variedade de compostos que podem ser incorporados nos filmes de gelatina, a fim de superar suas limitações relacionadas à alta solubilidade e baixas propriedades mecânicas, bem como para obtenção de funções ativas ou inteligentes. Dentre os compostos mais reportados, têm-se: óleos essenciais, pigmentos extraídos de vegetais e outros agentes antimicrobianos. Os alimentos mais reportados como matriz de aplicação foram: carnes (peixe, frango e camarão), leite, queijo e frutas, minimamente processadas. Mesmo com tendências promissoras, o maior desafio no âmbito das aplicações reais em larga escala é a obtenção de biopolímeros facilmente degradáveis, com estabilidade estrutural e funcional similar aos polímeros sintéticos. Dessa forma, o maior enfoque dessa temática em pesquisas poderá favorecer avanços significativos para o uso dessas embalagens, impactando positivamente diversos dos Objetivos para o Desenvolvimento Sustentável, preconizados pela Organização das Nações Unidas.

Gelatin-based polymeric films for applications in food packaging: an overview of advances, challenges, and perspectives / Filmes poliméricos à base de gelatina para aplicações em embalagens de alimentos: uma visão geral sobre avanços, desafios e perspectivas

ABSTRACT: This research carried out a bibliometric analysis and literature review on the production of gelatin-based films for application as food packaging, addressing the main advances and limitations. The search for articles was performed in the Scopus database, and bibliometric data were obtained using the Bibliometrix tool (RStudio software). It was observed that a wide variety of compounds can be incorporated into gelatin films to overcome the limitations related to their high solubility and low mechanical properties, as well as to obtain active or smart functions. Among the most reported compounds were essential oils, pigments extracted from vegetables, and other antimicrobial agents. The most reported foods as an application matrix were meat (fish, chicken, and shrimp), milk, cheese, and minimally processed fruits. Even with promising trends, the biggest challenge for large-scale applications is to obtain easily degradable biopolymers with structural and functional stability similar to synthetic polymers. Thus, a greater focus on this theme in research may favor significant advances in the use of these packages and positively impact several of the Sustainable Development Goals, as recommended by the United Nations.

RESUMO: Este estudo objetivou realizar uma análise bibliométrica e revisão de literatura acerca da produção de filmes à base de gelatina para aplicação como embalagens alimentícias, abordando os principais avanços e limitações. A busca de artigos foi realizada na base de dados da Scopus e os dados bibliométricos obtidos pela ferramenta Bibliometrix (RStudio software). Verificou-se uma grande variedade de compostos que podem ser incorporados nos filmes de gelatina, a fim de superar suas limitações relacionadas à alta solubilidade e baixas propriedades mecânicas, bem como para obtenção de funções ativas ou inteligentes. Dentre os compostos mais reportados, têm-se: óleos essenciais, pigmentos extraídos de vegetais e outros agentes antimicrobianos. Os alimentos mais reportados como matriz de aplicação foram: carnes (peixe, frango e camarão), leite, queijo e frutas, minimamente processadas. Mesmo com tendências promissoras, o maior desafio no âmbito das aplicações reais em larga escala é a obtenção de biopolímeros facilmente degradáveis, com estabilidade estrutural e funcional similar aos polímeros sintéticos. Dessa forma, o maior enfoque dessa temática em pesquisas poderá favorecer avanços significativos para o uso dessas embalagens, impactando positivamente diversos dos Objetivos para o Desenvolvimento Sustentável, preconizados pela Organização das Nações Unidas.

Desenvolvimento de filmes biodegradaveis antimicrobianos a partir da incorporação de extrato de jamelão / Development of antimicrobial biodegradable films from the incorporation of jamelão extract

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver filmes biodegradáveis antimicrobianos a partir da incorporação do extrato bioativo proveniente da casca do fruto Jamelão. Para tal, foi obtido inicialmente o extrato das cascas em pó e depois foram elaborados filmes biodegradáveis utilizando acetato de celulose e amido+quitosana. Os filmes foram incorporados do extrato em diferentes concentrações para então serem avaliados quanto as suas propriedades antimicrobiana frente às cepas de Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. Os resultados mostraram que nos filmes de acetato, não houve formação de halo de inibição frente a nenhuma das bactérias testadas, independentemente da concentração de extrato aplicado. Por outro lado, para os filmes de amido com quitosana, foi constatada atividade para as duas bactérias testadas e que à medida que se aumentava a concentração do extrato, aumentavam-se também os tamanhos dos halos de inibição. Logo estes podem ser aplicados em alimentos.(AU)

Desenvolvimento de filmes biodegradaveis antimicrobianos a partir da incorporação de extrato de jamelão / Development of antimicrobial biodegradable films from the incorporation of jamelão extract

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver filmes biodegradáveis antimicrobianos a partir da incorporação do extrato bioativo proveniente da casca do fruto Jamelão. Para tal, foi obtido inicialmente o extrato das cascas em pó e depois foram elaborados filmes biodegradáveis utilizando acetato de celulose e amido+quitosana. Os filmes foram incorporados do extrato em diferentes concentrações para então serem avaliados quanto as suas propriedades antimicrobiana frente às cepas de Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. Os resultados mostraram que nos filmes de acetato, não houve formação de halo de inibição frente a nenhuma das bactérias testadas, independentemente da concentração de extrato aplicado. Por outro lado, para os filmes de amido com quitosana, foi constatada atividade para as duas bactérias testadas e que à medida que se aumentava a concentração do extrato, aumentavam-se também os tamanhos dos halos de inibição. Logo estes podem ser aplicados em alimentos.

Filmes Biopoliméricos à base de alginato de sódio e Enriquecidos com Líquido da Casca da Castanha de Caju (LCC) para Conservação de Carne Bovina

Filmes são camadas finas de materiais utilizados em alimentos, que visam apresentar consideráveis efeitos sob sua conservação, distribuição e comercialização, protegendo-os contra danos microbiológico, químicos, físicos e/ou mecânicos. Dessa forma, objetivou-se produzir e caracterizar filmes biopoliméricos à base de alginato de sódio e enriquecidos com líquido da casca da castanha de caju (LCC) em diferentes proporções, para posterior aplicação em carne bovina, a fim de avaliar seu efeito na preservação deste produto. Para a caracterização dos filmes, o delineamento foi inteiramente casualizado com quatro tratamentos (0%, 0,5%, 1% e 1,5% de inclusão de LCC) e três repetições, onde observou-se formação uniforme dos filmes, em que a adição do LCC proporcionou melhor resistência térmica, aumento da espessura dos filmes (p <0,05) em relação ao tratamento sem inclusão, redução da luminosidade (p<0,05) e incremento (p <0,05) das cores vermelho, amarelo, saturação e o índice de opacidade. A permeabilidade aumentou ao passo que se aumentou o nível de LCC (p <0,05), especialmente para as concentrações 1% e 1,5% LCC, onde, entre ambos, não houve diferença significativa (p >0,05). Então, a partir dos melhores resultados de caracterização, foram aplicados dois destes tratamentos (0 e 1% LCC) em carne bovina a partir do longissimus dorsi, juntamente com amostras controle (sem revestimento), onde realizou-se análises físico-química, oxidação lipídica e análises microbiológicas relativas a contagem total de mesófilos e psicrófilos, em intervalo de 3 tempos (0, 3 e 6), observando-se que ao longo do tempo de armazenamento, não obteve-se diferença estatística (p >0,05) para as coordenadas de L*, a* e b*. O pH das amostras controle aumentaram significativamente (p<0,05), porém as amostras envolvidas com revestimento enriquecido de LCC mantiveram pH estável. A CRA não demonstrou diferença significativa (p>0,05). A PPC evidenciou que o revestimento enriquecido com LCC foi capaz de melhorar a perda pós cocção no terceiro dia de armazenamento. A FC reduziu significativamente (p<0,05), porém o revestimento com inclusão de LCC obteve as menores reduções. Neste tratamento, também observou-se diminuição da oxidação lipídica e menor crescimento microbiano de mesófilos. Recomenda-se, portanto, o uso do filme à base de alginato de sódio e com inclusão de LCC ao nível de 1%, tendo em vista a eficiência dos resultados relativos à caracterização e posterior aplicação, acreditando-se que este produto apresente características promissoras para preservação e consequente melhoria da qualidade de alimentos perecíveis.

Films are thin layers of materials used in food, which aim to present considerable effects on their conservation, distribution and commercialization, protecting them from microbiological, chemical, physical and / or mechanical damage. Thus, the objective was to produce and characterize biopolymeric films based on sodium alginate and enriched with liquid from the cashew nut shell (CNSL) in different proportions, for later application in beef, in order to evaluate its effect on the preservation of this meat. product. For the characterization of the films, the design was completely randomized with four treatments (0%, 0.5%, 1% and 1.5% of inclusion of CNSL) and three repetitions, where uniform formation of the films was observed, in which the addition of LCC provided better thermal resistance, increased film thickness (p <0.05) compared to the treatment without inclusion, reduced luminosity (p <0.05) and increased (p <0.05) the color parameters red, yellow, saturation and the opacity index. The permeability increased as the level of CNSL increased (p <0.05), especially for concentrations 1% and 1.5% CNSL, where there was no significant difference between them (p> 0.05). Then, based on the best characterization results, two of these treatments (0 and 1% CNSL) were applied to beef from longissimus dorsi, together with control samples (without coating), where physical-chemical analysis, oxidation was performed lipid and microbiological analyzes related to the total mesophilic and psychrophilic counts, in an interval of 3 times (0, 3 and 6), observing that during the storage time, no statistical difference was obtained (p> 0.05) for the coordinates of L *, a * and b *. The pH of the control samples increased significantly (p <0.05), but the samples involved with an enriched CNSL coating maintained a stable pH. The CRA showed no significant difference (p> 0.05). PPC showed that the coating enriched with CNSL was able to improve the loss after cooking on the third day of storage. The HR decreased significantly (p <0.05), however the coating with inclusion of CNSL obtained the smallest reductions. In this treatment, there was also a decrease in lipid oxidation and less microbial growth of mesophiles. Therefore, it is recommended to use the film based on sodium alginate and with inclusion of CNSL at the level of 1%, in view of the efficiency of the results related to the characterization and subsequent application, believing that this product presents promising characteristics for preservation and consequent improvement of the quality of perishable foods.

Characterization of biodegradable film based on zein and oleic acid added with nanocarbonate / Caracterização de filme biodegradável a base de zeína e ácido oléico adicionado de nanocarbonato

Zein oleic acid films added with 1, 2 and 3 % (w/w) of nanocarbonate and 30 % glycerol as plasticizer, were produced and evaluated according to their structure and functional properties. Structural characteristics were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM). Water solubility and mechanical properties were determined according to ASTM methods. The increase of nanocarbonate concentration increased water solubility and influenced the color and mechanical properties. Optical and SEM of film samples added with nanocarbonate, shown low amount of pores and great fat globules size.(AU)

Filmes a base de zeína e ácido oleico adicionados com 1, 2 e 3 % de nanocarbonato e 30 % de glicerol como plasticizante foram produzidos e avaliados quanto sua estrutura e propriedades funcionais. Caracteristicas estruturais foram analisadas por meio de microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e solubilidade em água e propriedades mecânicas segundo métodos da ASTM. O aumento na concentração de nanocarbonato, aumentou a solubilidade em água e influenciou na cor e propriedades mecânicas. As análises de MO e MEV do filme adicionado com nanocarbonato mostraram pouca presença de poros e glóbulos de gordura de maior tamanho quando comparado com o filme controle.(AU)

Effect of biodegradable starch packing on storage of processed cheese / Efeito de embalagem biodegradável de amido no armazenamento de queijo processado

There is an increasing interest in the utilization of renewable resources for the production of food packaging. Among the biopolymers, starches from several sources have been considered as one of the most promising material for this purpose; and the reasons for this are that starches are biodegradable, inexpensive and available in all world. This work had the objective of evaluate the effect of yam starch biodegradable packaging on storage (30 days / 4oC) of comercial-processed cheese and to compare with conventional packaging. The results showed that conventional packaging presented the better behavior on weight and water activity retention of samples during all storage time than starch packaging. Considering microbiological counts, only control samples (unpackaged) showed contamination. Titratable acidity and pH of packaged samples did not differ for starch or conventional package (Tukey test, p ? 0.05) during all storage time. Considering the presented results, yam starch could be used as an alternative to package processed cheese, but more studies have to be done to improve starch films as a water vapor barrier.  

 Há um interesse crescente no emprego de matérias-primas provenientes de recursos renováveis para a produção de embalagens para alimentos. Dentre os biopolímeros mais promissores para este fim estão os amidos de diversas fontes botânicas, que são biodegradáveis, têm custo baixo e estão disponíveis em todo o mundo. Assim sendo, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de embalagens biodegradáveis de amido de inhame no armazenamento (30 dias / 4oc) de queijo processado obtido de fonte comercial, e comparar o seu desempenho com o de embalagens convencionais. Os resultados obtidos mostraram que a embalagem convencional foi mais eficaz na retenção do peso e atividade de água das amostras do que a embalagem de amido. Quanto à contagem microbiana, apenas as amostras não embaladas apresentaram contaminação. A acidez titulável e o ph não diferiram nas amostras embaladas durante todo o tempo de armazenamento (teste de tukey, p  £  0,05). Considerando os resultados apresentados, verificou-se que a utilização de embalagens de amido de inhame pode ser uma alternativa para este tipo de produto, desde que, mais estudos sejam realizados no sentido de aprimorar a embalagem de amido como barreira às trocas de vapor de água.   

Starch films: production, properties and potential of utilization / Filmes de amido: produção, propriedades e potencial de utilização

There is an increasing interest in the utilization of renewable resources for the production of food packaging. Among the biopolymers, starches from several sources have been considered as one of the most promising material for this purpose, and the reasons for this are that starches are biodegradable, are inexpensive and available in the worldwide. This work presents a bibliography review about biodegradable starch films characterization and potential of utilization. Discusses the starch films mechanical and barrier properties, the cristallinity and the effects of the use of plasticizers over these properties. The discussed informations indicate that exist great possibilities for these materials in food packaging, which depend on the production of more stable materials and the development of production technology in industrial scale.   

O interesse no emprego de matérias-primas provenientes de recursos renováveis para a produção de embalagens de alimentos vem crescendo. Dentre os biopolímeros mais promissores para este fim estão os amidos de diversas fontes botânicas, que são biodegradáveis, têm custo baixo e estão disponíveis em todo o mundo. Diante disto, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a caracterização e o potencial de utilização de filmes biodegradáveis a base de amido. Discute as propriedades mecânicas, de barreira e a cristalinidade dos filmes de amido e o efeito do uso de plastificantes sobre estas propriedades. As informações disponibilizadas mostram que existem grandes possibilidades de utilização destes materiais como embalagens de alimentos que, no entanto, dependem da produção de materiais mais estáveis às condições de armazenamento e do desenvolvimento de tecnologia de produção em escala industrial.

Starch films: production, properties and potential of utilization / Filmes de amido: produção, propriedades e potencial de utilização

There is an increasing interest in the utilization of renewable resources for the production of food packaging. Among the biopolymers, starches from several sources have been considered as one of the most promising material for this purpose, and the reasons for this are that starches are biodegradable, are inexpensive and available in the worldwide. This work presents a bibliography review about biodegradable starch films characterization and potential of utilization. Discusses the starch films mechanical and barrier properties, the cristallinity and the effects of the use of plasticizers over these properties. The discussed informations indicate that exist great possibilities for these materials in food packaging, which depend on the production of more stable materials and the development of production technology in industrial scale.   

O interesse no emprego de matérias-primas provenientes de recursos renováveis para a produção de embalagens de alimentos vem crescendo. Dentre os biopolímeros mais promissores para este fim estão os amidos de diversas fontes botânicas, que são biodegradáveis, têm custo baixo e estão disponíveis em todo o mundo. Diante disto, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a caracterização e o potencial de utilização de filmes biodegradáveis a base de amido. Discute as propriedades mecânicas, de barreira e a cristalinidade dos filmes de amido e o efeito do uso de plastificantes sobre estas propriedades. As informações disponibilizadas mostram que existem grandes possibilidades de utilização destes materiais como embalagens de alimentos que, no entanto, dependem da produção de materiais mais estáveis às condições de armazenamento e do desenvolvimento de tecnologia de produção em escala industrial.