Encapsulamento de compostos naturais em sílicas híbridas : aplicação na detecção de amônia

Abstract

Sensores colorimétricos capazes de detectar vapor de amônia configuram uma importante ferramenta para o monitoramento das condições de alimentos com elevados teores proteicos. Diversos extratos naturais têm sido investigados para essa finalidade, entretanto, a baixa solubilidade, estabilidade, ou elevada interação com o filme polimérico podem limitar seu emprego. No presente estudo, o processo sol-gel empregando fluoreto de amônio como catalisador foi investigado para a produção de sílicas híbridas orgânica-inorgânicas, as quais serviram de matriz para encapsulamento de curcumina e tanino. Posteriormente, os sólidos obtidos foram adicionados a blendas de biopolímeros constituídas essencialmente de alginato e álcool polivinílico, e preparadas pelo método de casting, visando a produção de filmes indicadores de pH. As características estruturais, morfológicas e texturais das matrizes e dos sensores foram avaliadas. Os resultados revelaram que a incorporação dos compostos naturais não afetou significativamente a estrutura da sílica, porém alterou as áreas específicas, além das bandas de máxima absorção no ultravioleta-visível em função das interações estabelecidas com o suporte inorgânico.O desempenho dos sensores ao interagir com amônia demonstrou dependência com o tipo de matriz, onde a variação na coloração dos encapsulados contendo curcumina foi de até 3,5 vezes superior ao demonstrado pelo composto livre; e praticamente igual ou inferior, no caso do tanino. Ao adicioná-los aos biopolímeros, a performance foi alterada, mas todos os filmes foram considerados satisfatórios, apesar de alguns apresentarem resposta inferior aos compostos não encapsulados, principalmente no caso do tanino. A matriz empregada na incorporação da curcumina apresentou ainda uma redução significativa no tempo de contato necessário para promover uma alteração perceptível na coloração. Os resultados apontaram a potencial aplicação em especial da curcumina encapsulada em sílica e sílica híbrida contendo grupamento metilsilano como sensores para amônia em embalagens inteligentes constituídas de polímeros hidrofílicos.

Colorimetric sensors capable of detecting ammonia vapor are an important tool for monitoring the conditions of foods with high protein contents. Several natural extracts have been investigated for this purpose, however, low solubility, stability, or high interaction with the polymeric film may limit their use. In the present study, the sol-gel process using ammonium fluoride as the catalyst was investigated to produce organic-inorganic hybrid silicas, which served as a matrix for encapsulating curcumin and tannin. Subsequently, the obtained solids were added to biopolymer blends consisting essentially of alginate and polyvinyl alcohol, and prepared by the casting method, aiming at the production of pH indicator films. The structural, morphological and textural characteristics of the matrices and sensors were evaluated. The results revealed that the incorporation of natural compounds did not significantly affect the structure of the silica, but changed the specific areas, in addition to the maximum absorption bands in the ultraviolet-visible spectra, due to the interactions established with the inorganic support. The performance of the sensors when interacting with ammonia showed dependence on the type of matrix, where the variation in the color of the encapsulated containing curcumin was up to 3.5 times higher than that demonstrated by the free compound; and practically the same or lower, in the case of tannin. By adding them to the biopolymers, the performance was modified, but all the films were considered viable, although some showed a lower response to non-encapsulated compounds, mainly in the case of tannin. The matrix used in the incorporation of curcumin also showed a significant reduction in the contact time to promote a change in color. The results pointed to the potential application in particular of curcumin encapsulated in silica and hybrid silica containing methylsilane group as ammonia sensors in smart packaging made of hydrophilic polymers.