Fibras comestíveis e biodegradáveis feitas de proteína do leite, celulose
Embalagens sustentáveis para alimentos, pensos para feridas, cosméticos, filtragem e outros são áreas em que o trabalho está a ser promissor
A proteína do leite e a celulose derivadas de plantas podem ser a próxima grande novidade em termos de sustentabilidade, graças a um avanço inédito efectuado por investigadores da Penn State. Através da electrospinning, que envolve a utilização de uma tensão para forçar uma solução líquida a tomar a forma de um cone que se estica e se transforma em fibras minúsculas à medida que a solução jorra de um ejetor, a equipa combinou a proteína do leite caseína com hidroxipropilmetilcelulose, um composto também conhecido como hipromelose e derivado de material vegetal, para criar nanofibras 1000 vezes mais finas do que um cabelo humano. Em seguida, manipularam essas fibras em tapetes promissores para uma variedade de produtos, como embalagens biodegradáveis - e até comestíveis - para alimentos.
"Num estudo de prova de conceito, demonstrámos o fabrico bem sucedido de tapetes electrospun ricos em caseína", disse o co-líder da equipa, Federico Harte, professor de ciência alimentar na Faculdade de Ciências Agrícolas. "As nanofibras electrospun à base de proteínas são muito procuradas pelo seu potencial uso em engenharia de tecidos, aplicações biomédicas, como curativos para feridas, e papéis emergentes em embalagens comestíveis, oferecendo soluções sustentáveis de preservação e segurança alimentar".
No estudo, já disponível online e com publicação prevista para a edição de setembro do Journal of Colloid and Interface Science, os investigadores referiram que a combinação de caseína enriquecida com hipromelose era electrospinnable até uma relação celulose/caseína de um para quatro. No entanto, as fibras com o menor número de grânulos, que são secções espessas e irregulares, e a maior área de superfície - o que as torna mais desejáveis para inclusão em tapetes - foram fiadas a partir de uma solução com uma relação celulose/caseína de 1:12.
E, numa descoberta inédita, a 100% de humidade relativa, as esteiras de fibra reagiram quimicamente à humidade com facilidade, transformando-se em películas transparentes que têm potencial para embrulhar alimentos, sugeriram os investigadores.
"A caseína tem uma longa história de utilização como material para usos alimentares e não alimentares", disse o co-líder da equipa Gregory Ziegler, professor distinto de ciência alimentar, explicando que a proteína pode melhorar as texturas dos alimentos e os valores nutricionais, bem como ser utilizada na produção de colas, tintas, revestimentos de papel, cosméticos e produtos farmacêuticos. "Esta investigação aumenta a sua utilidade, dando-lhe uma nova forma: nanofibras".
Este estudo foi o mais recente de uma série de investigações publicadas que envolvem a electrospinning da caseína, observou Harte. Anteriormente, este grupo de investigação avaliou a electrospinning da caseína isolada e da caseína combinada com carragenina, um aditivo alimentar derivado de algas vermelhas e utilizado principalmente como espessante, estabilizador e emulsionante em vários produtos alimentares. No entanto, os tapetes produzidos nesses estudos continham nanofibras fracas e quebradiças.
Neste estudo, os investigadores testaram a ideia de suplementar a caseína com hipromelose, que, segundo a sua hipótese, poderia dar força e flexibilidade à proteína. Estavam certos.
"A ideia aqui era criar tapetes à base de caseína, algo que nunca tinha sido feito antes", disse Harte. "Os nossos primeiros esforços utilizando apenas a caseína mostraram claramente que precisávamos de melhorar as propriedades mecânicas das esteiras, e acabámos por decidir adicionar hipromelose porque pensámos que uma interação entre a caseína e a celulose optimizaria as propriedades mecânicas destas esteiras".
Harte acrescentou que a investigação futura irá explorar novas aplicações para as nanofibras de caseína comestíveis, tais como embalagens de alimentos e filtração.
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