BR102021026434A2

BR102021026434A2 - BIODEGRADABLE ACTIVE FILMS BASED ON CHITOSAN INCORPORATED WITH JATOBÁ EXTRACT AND PRODUCTION METHOD

Info

Publication number: BR102021026434A2
Application number: BR102021026434-9A
Authority: BR
Inventors: Luciana Cristina Lins De Aquino Santana; Simone Aparecida De Lima Scaramussa; Larissa De Almeida Soares
Original assignee: Universidade Federal De Sergipe
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2023-07-11

Abstract

O presente pedido de invenção apresenta um filme biodegradável, caracterizado por conter biopolímero, ácido orgânico, glicerol, ácido cítrico e composto ativo do jatobá, bem como, o método de produção. Mais particularmente, a invenção refere-se à formulação de filmes ativos biodegradáveis a base de quitosana, plastificados com glicerol e incorporados com extrato da casca do fruto do jatobá, como aditivo natural e fonte de compostos bioativos, que confere ao filme propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Os filmes obtidos são destinados ao uso em embalagens primárias e similares, e em particular, embora não exclusivamente, para utilização em embalagens para alimentos, que supre a necessidade de produtos ecologicamente corretos e tendências de mercado.The present application for the invention presents a biodegradable film, characterized by containing biopolymer, organic acid, glycerol, citric acid and Jatobá active compound, as well as the production method. More particularly, the invention refers to the formulation of biodegradable active films based on chitosan, plasticized with glycerol and incorporated with Jatobá fruit peel extract, as a natural additive and source of bioactive compounds, which gives the film antioxidant and antimicrobial properties. . The films obtained are intended for use in primary packaging and the like, and in particular, although not exclusively, for use in food packaging, which meets the need for environmentally friendly products and market trends.

Description

BIODEGRADABLE ACTIVE FILMS BASED ON CHITOSAN INCORPORATED WITH JATOBÁ EXTRACT AND PRODUCTION METHOD

Field of invention

[001] A presente patente de invenção refere-se à formulação de filmes ativos biodegradáveis a base de quitosana incorporados com extrato da casca do fruto do jatobá e método de produção. Compreende a produção de biofilmes poliméricos com propriedades plastificantes, mecânicas e de barreira ao vapor d’água, sendo potencialmente carreadores de compostos antimicrobianos e antioxidantes, destinados ao uso em embalagens primárias e similares, e em particular, embora não exclusivamente, para utilização em embalagens para alimentos, que supre a necessidade de produtos ecologicamente corretos e tendências de mercado.[001] The present invention patent refers to the formulation of biodegradable active films based on chitosan incorporated with a Jatobá fruit peel extract and production method. It comprises the production of polymeric biofilms with plasticizing, mechanical and water vapor barrier properties, potentially carrying antimicrobial and antioxidant compounds, intended for use in primary packaging and similar, and in particular, although not exclusively, for use in packaging for food, which meets the need for environmentally friendly products and market trends.

Fundamentals of the invention

[002] O desenvolvimento de embalagens ativas é uma nova alternativa às embalagens tradicionais, por serem elaboradas com produtos bio-derivados e acrescidas de componentes que expandam sua funcionalidade, com promoção de novas propriedades. Dentre essas embalagens destacam-se os filmes biodegradáveis caracterizados por serem sustentáveis e atóxicos; podendo apresentar funcionalidades, incluindo atividade antioxidante, antimicrobiana e melhoria das propriedades de barreira mecânica, através da incorporação de substâncias contendo compostos bioativos.[002] The development of active packaging is a new alternative to traditional packaging, as they are made with bio-derived products and added components that expand their functionality, promoting new properties. Among these packaging, biodegradable films stand out, characterized by being sustainable and non-toxic; and may present functionalities, including antioxidant, antimicrobial activity and improvement of mechanical barrier properties, through the incorporation of substances containing bioactive compounds.

[003] Dentro do contexto apresentado, a presente patente de invenção propõe o uso da casca do fruto do Jatobá (Hymenaea courbaril) como fonte de compostos bioativos. Uma vez que esta espécie tem seu uso restrito apenas à madeira do tronco, sendo amplamente empregada na construção civil, indústrias moveleiras, ornamentações e para uso medicinal, sendo para este último a casca do caule e a resina as partes comumente utilizadas, por meio de infusões e decocções. Tal propriedade farmacológica conferida ao caule e a resina, devese à composição de metabólitos secundários, em especial os polifenóis, também presentes nas partes do fruto, ainda não explorados industrialmente. Tornando-se um atrativo ao agregar valor à cadeia produtiva em questão, contribuindo para o desenvolvimento econômico e social de comunidades locais que utilizam o agronegócio e o extrativismo como fonte de renda. Ademais, tornam as empresas mais competitivas, uma vez que utilizam tecnologia verde e de menor custo.[003] Within the context presented, the present invention patent proposes the use of the peel of the Jatobá fruit (Hymenaea courbaril) as a source of bioactive compounds. Since this species' use is restricted only to the wood of the trunk, it is widely used in civil construction, furniture industries, ornamentation and for medicinal use, with the stem bark and resin being the commonly used parts for the latter, through infusions and decoctions. This pharmacological property conferred on the stem and resin is due to the composition of secondary metabolites, especially polyphenols, also present in parts of the fruit, not yet industrially exploited. Becoming an attraction by adding value to the production chain in question, contributing to the economic and social development of local communities that use agribusiness and extractivism as a source of income. Furthermore, they make companies more competitive, since they use green and lower-cost technology.

[004] A quitosana, um biopolímero natural, é obtida comercialmente através da desacetilação parcial da quitina, o segundo polissacarídeo mais abundante no mundo, levando à formação de copolímeros em uma forma solúvel da quitina, do qual, devido às suas características atóxicas e de fácil formação de gel, tem sido empregada em várias aplicações industriais, incluindo o uso como matriz de embalagens biodegradáveis ativas, substituindo vantajosamente os materiais sintéticos. O glicerol é utilizado como plastificante, o qual melhora consideravelmente as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes.[004] Chitosan, a natural biopolymer, is commercially obtained through the partial deacetylation of chitin, the second most abundant polysaccharide in the world, leading to the formation of copolymers in a soluble form of chitin, which, due to its non-toxic and easy gel formation, it has been used in several industrial applications, including use as a matrix for active biodegradable packaging, advantageously replacing synthetic materials. Glycerol is used as a plasticizer, which considerably improves the mechanical and barrier properties of the films.

[005] O ácido cítrico adicionado à matriz polimérica possui a capacidade de se ligar através de crosslinking, a hidroxilas e grupamentos protonados, formados após a dissolução da quitosana em ácido orgânico, agindo como promotor de redução das interações intermoleculares desses grupamentos com a água do produto embalado ou do ambiente, resultando na diminuição da disponibilidade de hidroxilas e grupamentos protonados na estrutura da quitosana, e consequentemente na redução da permeabilidade ao vapor d’água dos filmes.[005] Citric acid added to the polymeric matrix has the ability to bind, through crosslinking, to hydroxyls and protonated groups, formed after the dissolution of chitosan in organic acid, acting as a promoter of reducing the intermolecular interactions of these groups with water. packaged product or the environment, resulting in a decrease in the availability of hydroxyls and protonated groups in the chitosan structure, and consequently in a reduction in the water vapor permeability of the films.

[006] A utilização da quitosana como biopolímero para produção de filmes biodegradáveis é citada na literatura, sendo que os filmes originados apresentam diferentes funcionalidades e características a depender, principalmente, dos compostos utilizados na sua formulação. De modo geral, o processo de fabricação de biofilmes segue o mesmo princípio, apresentando variações nos biopolímeros, ácidos orgânicos, compostos adicionados, tempo, temperatura e métodos de agitação utilizados.[006] The use of chitosan as a biopolymer for the production of biodegradable films is cited in the literature, and the resulting films have different functionalities and characteristics depending, mainly, on the compounds used in their formulation. In general, the biofilm manufacturing process follows the same principle, presenting variations in the biopolymers, organic acids, added compounds, time, temperature and agitation methods used.

[007] Para a pesquisa do estado da técnica, foram realizadas buscas nas plataformas de bases de patentes INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual), WIPO (World Intellectual Property Organization), Espacenet, USPTO (United States Patent and Trademark Office) patentes, Japan Patent Office e Periódicos Capes, utilizando-se as palavras chaves “Chitosan film incoporated with extract”, “Chitosan film for active packaging” “Hymenaea courbaril extract incorporated chitosan film”, sendo encontrados os seguintes documentos que revelam filmes biodegradáveis para aplicação em embalagens:[007] To research the state of the art, searches were carried out on the patent database platforms INPI (National Institute of Intellectual Property), WIPO (World Intellectual Property Organization), Espacenet, USPTO (United States Patent and Trademark Office) patents, Japan Patent Office and Capes Periodicals, using the keywords “Chitosan film incorporated with extract”, “Chitosan film for active packaging” “Hymenaea courbaril extract incorporated chitosan film”, the following documents being found that reveal biodegradable films for application in packaging :

[008] No documento BR 10 2013 009921 0 A2 é relatado o método de produção de filmes ativos biodegradáveis a base do biopolímero quitosana, plastificados com glicerol e incorporados de aditivos naturais urucum e azeite de dendê, que conferem ao filme características antioxidantes, aumentando a vida de prateleira do alimento embalado. Neste trabalho diferentemente da presente invenção realiza-se a agitação da solução filmogênica por 24 horas, aumentando consideravelmente o tempo e o custo de produção.[008] In document BR 10 2013 009921 0 A2, the method of producing biodegradable active films based on the biopolymer chitosan, plasticized with glycerol and incorporated with natural additives annatto and palm oil, which give the film antioxidant characteristics, increasing the shelf life of packaged food. In this work, unlike the present invention, the film-forming solution is stirred for 24 hours, considerably increasing production time and cost.

[009] No documento EP3744769A2 revela-se um material de embalagem que compreende uma camada de substrato polimérico; uma camada de quitosana, formada na camada de substrato polimérico; e uma camada ativa, compreendendo nanopartículas de quitosana e um material antioxidante, formada na camada de quitosana, e método de preparação. Este utiliza polímeros convencionais, como polietileno ou polipropileno como uma primeira camada, da qual é tratada com oxigênio atômico ou molecular, seguido da aplicação de uma camada de quitosana e outra de quitosana e partículas nanoencapsuladas de material antioxidante, como extratos da romã, necessitando-se de duas etapas de secagem. O filme é descaracterizado como biodegradável e o processo apresenta-se oneroso.[009] In document EP3744769A2 a packaging material is disclosed which comprises a layer of polymeric substrate; a layer of chitosan, formed on the polymeric substrate layer; and an active layer, comprising chitosan nanoparticles and an antioxidant material, formed on the chitosan layer, and method of preparation. This uses conventional polymers such as polyethylene or polypropylene as a first layer, which is treated with atomic or molecular oxygen, followed by the application of a layer of chitosan and another of chitosan and nanoencapsulated particles of antioxidant material, such as pomegranate extracts, requiring two drying stages. The film is not characterized as biodegradable and the process is expensive.

[0010] No documento US2009104289A1 descreve-se a formulação de películas antimicrobianas, revestimentos e/ou sprays contendo extrato de Oleracea portulaca e película preparada da mesma, da qual fornece a formulação e modo de preparo de um filme a base de quitosana. Neste estudo a extração do composto ativo é realizado em temperatura de 68°C, o tempo de agitação da solução filmogênica é de 24 horas e a secagem do filme é de 72 horas, o que torna o processo lento e de alto custo.[0010] Document US2009104289A1 describes the formulation of antimicrobial films, coatings and/or sprays containing Oleracea portulaca extract and film prepared therefrom, which provides the formulation and method of preparing a chitosan-based film. In this study, the extraction of the active compound is carried out at a temperature of 68°C, the stirring time of the film-forming solution is 24 hours and the drying of the film takes 72 hours, which makes the process slow and expensive.

[0011] No documento RO128966A2 é revelado uma embalagem bioativa do tipo filme compreendida por quitosana, extratos aquosos de chá verde e manjericão, destinada à redução microbiana na superfície dos produtos cárneos da categoria "pronto para consumo", a um processo de obtenção dos mesmos e sua utilização durante o período de refrigeração dos produtos. Este trabalho diferente da presente invenção, utiliza altas temperaturas para extração do composto ativo, além de submeter a solução filmogênica ao processo de esterilização a 110°C, no entanto a secagem é realizada em apenas 4 horas.[0011] Document RO128966A2 discloses a film-type bioactive packaging comprised of chitosan, aqueous extracts of green tea and basil, intended for microbial reduction on the surface of meat products in the "ready to eat" category, in a process for obtaining the same and its use during the refrigeration period of the products. This work, different from the present invention, uses high temperatures to extract the active compound, in addition to subjecting the film-forming solution to the sterilization process at 110°C, however drying is carried out in just 4 hours.

[0012] No documento US2019281845A1 é revelado filmes bioativos comestíveis à base de quitosana ou uma mistura de proteína de quinoa- quitosana; folhas com nanopartículas de quitosano -tripolifosato-timol; o seu método de produção e uso em frutas frescas com baixo pH. Nesta patente diferente da presente invenção, utiliza-se agitação constante por 24h para a preparação da solução filmogênica, com posterior refrigeração por 12h e sonificação por 30 min, para então realizar secagem e obtenção do filme, o que torna o processo lento e oneroso.[0012] In document US2019281845A1, edible bioactive films based on chitosan or a mixture of quinoakitosan protein are disclosed; sheets with chitosan-tripolyphosate-thymol nanoparticles; its production method and use in fresh fruits with low pH. In this patent, different from the present invention, constant stirring is used for 24 hours to prepare the film-forming solution, with subsequent refrigeration for 12 hours and sonication for 30 minutes, to then dry and obtain the film, which makes the process slow and expensive.

[0013] No documento CN110558376A é fornecido um filme conservante e seu método de preparo, que compreende nanopartículas de composto de quitosanaZn e celulose nanocristal, podendo ser usado para embalagens de alimentos e preservação de frutas e desempenha uma função de esterilizaçs�o para prolongar a vida útil. Na produção deste filme é preparado as soluções iniciais de quitosana-Zn a partir de agitação e de celulose nanocristal a partir da aplicação de temperatura e centrifugação. Já para a formação do filme utiliza-se de desgaseificador a vácuo e secagem. Processos estes que aumentam o custo de produção.[0013] Document CN110558376A provides a preservative film and its preparation method, which comprises nanoparticles of chitosanZn compound and nanocrystal cellulose, which can be used for food packaging and fruit preservation and performs a sterilization function to prolong the lifespan. In the production of this film, initial solutions of chitosan-Zn are prepared by stirring and nanocrystal cellulose by applying temperature and centrifugation. To form the film, a vacuum degasser and drying are used. These processes increase the cost of production.

[0014] No documento CN105254928A revela-se o método de preparação para filme de embalagem ativa a partir de um conjugado de ácido ferúlico-quitosana, tapioca, glicerina e aditivos. Com sua aplicação, a vida útil dos alimentos é efetivamente prolongada e a qualidade do produto e a saúde do corpo humano são protegidas. Este processo difere da presente invenção por utilizar altas temperaturas nas etapas de produção da solução de ácido ferúlico- quitosana (30-80°C) e das esferas de tapioca (90-150°), necessitando-se de extrusora (140-175°C) para a preparação dos filmes.[0014] Document CN105254928A discloses the preparation method for active packaging film from a ferulic acid-chitosan conjugate, tapioca, glycerin and additives. With its application, the shelf life of food is effectively prolonged and the quality of the product and the health of the human body are protected. This process differs from the present invention in that it uses high temperatures in the production stages of the ferulic acid-chitosan solution (30-80°C) and tapioca spheres (90-150°), requiring an extruder (140-175° C) for preparing the films.

[0015] No documento CN106832549A descreve-se a preparação de um filme de quitosana, metacrilato de isobutila co-enxertado com a quitosana, carbono ativo, travertino e a pedra de seis anéis, e o produto obtido, do qual pode ser empregado na conservação de frutas e vegetais. Nesta patente, além das diversas etapas iniciais para a preparação do co–enxerto, empregando-se aquecimento, agitação e secagem, faz-se necessário do uso de extrusora em 180-220°C para a produção do filme, diferindo-se da presente invenção.[0015] Document CN106832549A describes the preparation of a chitosan film, isobutyl methacrylate co-grafted with chitosan, active carbon, travertine and six-ring stone, and the product obtained, which can be used in conservation of fruits and vegetables. In this patent, in addition to the various initial steps for preparing the cograft, using heating, agitation and drying, it is necessary to use an extruder at 180-220°C for the production of the film, differing from the present invention.

[0016] No documento CN106674575A é fornecido a tecnologia de uma embalagem ativa para produtos tradicionais de carne, caracterizado por um filme contendo polilisina, gluconolactona, ácido acético, quitosana e glicerol. O filme de embalagem divulgado pela invenção é usado para tratar e embalar frango assado, de modo que o crescimento de microrganismos possa ser efetivamente inibido, a deterioração de um produto seja retardada e a vida útil do produto seja prolongada. Para o preparo dos filmes no referido trabalho são utilizados banhomaria a 60°C na obtenção da solução filmogênica, diferindo da presente invenção.[0016] Document CN106674575A provides the technology for an active packaging for traditional meat products, characterized by a film containing polylysine, gluconolactone, acetic acid, chitosan and glycerol. The packaging film disclosed by the invention is used to treat and package roast chicken, so that the growth of microorganisms can be effectively inhibited, the deterioration of a product is delayed, and the shelf life of the product is prolonged. To prepare the films in the aforementioned work, a water bath at 60°C is used to obtain the film-forming solution, differing from the present invention.

[0017] No documento CN109972287A revela-se um filme conservante antibacteriano e o método de preparação do mesmo. O filme compreende extrato de arroz, quitosana, óleo de pimenta quente, ácido de alga sódica e solução de pedra medicinal. Este possui um bom efeito antibacteriano e um baixo coeficiente de permeação de vapor de água. No preparo do extrato de arroz são utilizados de fervura e agitação ultrassônica por 2h, e o filme é obtido em máquina de eletrofiação entre 10-13h. Tais processos elevam o custo de produção, diferindo-se da presente invenção.[0017] Document CN109972287A discloses an antibacterial preservative film and the method of preparation thereof. The film comprises rice extract, chitosan, hot pepper oil, sodium algae acid and medicinal stone solution. This has a good antibacterial effect and a low water vapor permeation coefficient. In preparing the rice extract, boiling and ultrasonic stirring are used for 2 hours, and the film is obtained in an electrospinning machine between 10-13 hours. Such processes increase the production cost, differing from the present invention.

[0018] No documento IN201711047003 é descrito filmes de embalagem que compreende filme de quitosana e amido, adicionado de cúrcuma, açafrão e malha de algodão, com características antimicrobianas e de resistência à tração. Seu preparo foi realizado por agitação simples e secagem em temperatura ambiente com umidade relativa controlada a 30%, diferindo-se da presente invenção.[0018] Document IN201711047003 describes packaging films comprising chitosan film and starch, added turmeric, saffron and cotton mesh, with antimicrobial and tensile strength characteristics. Its preparation was carried out by simple stirring and drying at room temperature with relative humidity controlled at 30%, differing from the present invention.

[0019] No documento US10494493 são reveladas membranas de embalagem, que compreendem filmes biodegradáveis com propriedades antimicrobianas, composta por fibrilas de nanocelulose, quitosana e S-nitroso-Nacetilpenicilamina para aplicação em alimentos. Nesta patente a solução filmogênica foi preparada por homogeneização simples dos componentes, seguido da secagem ao ar, sendo realizada a adição de outras duas camadas de solução de membrana a cada 24h, e deixadas ao ar até completa secagem, diferindo-se da presente invenção.[0019] In document US10494493 packaging membranes are disclosed, which comprise biodegradable films with antimicrobial properties, composed of nanocellulose fibrils, chitosan and S-nitroso-Nacetylpenicillamine for application in food. In this patent, the film-forming solution was prepared by simple homogenization of the components, followed by air drying, with the addition of another two layers of membrane solution every 24 hours, and left in the air until completely dry, differing from the present invention.

[0020] No documento WO2018117885 é divulgado a obtenção de biocompósitos através de uma matriz polimérica de ácido polilático, quitosana e aditivos com atividade antimicrobiana e antioxidante. Para sua produção são realizados a secagem separadamente da solução de ácido polilático e o plastificante, e da solução de quitosana encapsulada com rosa mosqueta e/ou argila, sendo ambas posteriormente fundidas e prensadas a quente.[0020] Document WO2018117885 discloses the obtaining of biocomposites through a polymeric matrix of polylactic acid, chitosan and additives with antimicrobial and antioxidant activity. For its production, the polylactic acid solution and the plasticizer, and the chitosan solution encapsulated with rosehip and/or clay are dried separately, and both are subsequently melted and hot pressed.

[0021] No documento US20080254104 é revelado uma matriz polimérica biocompatível funcional avançada contendo nanocompartimentos, da qual fornece um filme em rede biopolimérica de suportes de quitosana modificados hidrofóbicamente. Esta não apresenta um processo específico, mas sim modalidades exemplares preferidas de produção do referido filme.[0021] In document US20080254104 an advanced functional biocompatible polymeric matrix containing nanocompartments is disclosed, which provides a biopolymeric network film of hydrophobically modified chitosan supports. This does not present a specific process, but rather exemplary preferred methods of producing said film.

[0022] No documento US20180125110 são fornecidas as composições adequadas para a fabricação de filmes ou revestimentos comestíveis que contenham pelo menos um biopolímero, um composto ativo, um bioemulsificante e uma solução de ácido orgânico. A produção do filme é realizada por agitação da solução filmogênica em temperatura ambiente por 12h, seguido de homogeneização em alta pressão e secagem por 24h, diferindo-se da presente invenção.[0022] In document US20180125110, compositions suitable for the manufacture of edible films or coatings containing at least one biopolymer, an active compound, a bioemulsifier and an organic acid solution are provided. Film production is carried out by stirring the film-forming solution at room temperature for 12h, followed by homogenization at high pressure and drying for 24h, differing from the present invention.

[0023] Com base na pesquisa realizada verificou-se que algumas patentes se referem à elaboração de filmes ou revestimentos a base de quitosana ou contendo-a em sua formulação, no entanto, tais trabalhos não antecipam nem o produto, nem o processo do presente pedido de invenção.[0023] Based on the research carried out, it was found that some patents refer to the preparation of films or coatings based on chitosan or containing it in their formulation, however, such works do not anticipate either the product or the process of the present invention application.

[0024] Outrossim, o processo de obtenção do biofilme no presente pedido de patente envolve etapas simples de produção, como repouso, agitação a temperatura ambiente e secagem em estufa. Processos estes que resultam em um menor tempo e custo de produção, quando comparados aos processos citados, dos quais empregam altas temperaturas, refrigeração, altas pressões, vácuo, prensas, ultrassom, extrusoras, controle de umidade relativas, entre outros.[0024] Furthermore, the process of obtaining the biofilm in the present patent application involves simple production steps, such as resting, stirring at room temperature and drying in an oven. These processes result in less production time and cost, when compared to the aforementioned processes, which employ high temperatures, refrigeration, high pressures, vacuum, presses, ultrasound, extruders, relative humidity control, among others.

[0025] Na busca de referências não patentárias foram encontradas as seguintes dissertações de mestrado: - ALVARENGA, G. F. Avaliação do potencial antimicrobiano e antioxidante de espécies vegetais para aplicação como aditivo em filmes/ revestimentos para alimentos. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2018. O referido trabalho objetivou avaliar o potencial bioativo de dez extratos metanólicos de diversas espécies vegetais: jatobá (casca e polpa), tamarindo (casca, polpa e semente), folha de bananeira, folha de jabuticaba, ora-pro-nóbis, estigmas (cabelo) de milho e pó de café torrado, através da capacidade antioxidante por diferentes métodos, do teor de fenólicos totais (TFT) e da capacidade antimicrobiana frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, selecionar o extrato com melhor resultado nas referidas análises para produção de filmes. Tendo sido selecionado e incorporado apenas o extrato de tamarindo. No presente pedido de patente foi utilizado na produção dos filmes o extrato etanoico da casca do fruto do jatobá, diferenciando-se da dissertação relatada. - RODRIGUES, M. A. V. Biomateriais de quitosana/gelatina com resina de jatobá: influência do grau de acetilação da quitosana e da inclusão da resina. Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo, 2016. Neste trabalho foram desenvolvidos filmes a partir de uma blenda de quitosana/gelatina adicionados ou não de resina de jatobá extraídas do caule da árvore. As películas foram avaliadas quanto a sua potencial atividade biológica para aplicação em cicatrização de feridas cutâneas. Além da composição, os filmes descritos neste estudo se diferenciam do presente pedido de patente no seu método de preparo, caracterizado por realizar uma única agitação com todos os constituintes previamente misturados e, após a secagem, realiza-se neutralização das películas em solução de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e água deionizada. Na proposta do presente pedido de invenção, utiliza-se somente o polímero quitosana para a produção dos filmes, incorporados de extratos etanoicos da casca do fruto do jatobá e diferentes etapas para o preparo dos mesmos.[0025] In the search for non-patent references, the following master's theses were found: - ALVARENGA, G. F. Assessment of the antimicrobial and antioxidant potential of plant species for application as additives in films/coatings for food. Postgraduate Program in Food Science and Technology at the Federal University of Vales do Jequitinhonha and Mucuri, 2018. This work aimed to evaluate the bioactive potential of ten methanolic extracts from different plant species: Jatobá (peel and pulp), tamarind (peel , pulp and seed), banana leaf, jabuticaba leaf, ora-pro-nóbis, corn stigmas (hair) and roasted coffee powder, through the antioxidant capacity by different methods, the total phenolic content (TFT) and the antimicrobial capacity against Gram-positive and Gram-negative bacteria, select the extract with the best results in the aforementioned analyzes for film production. Only tamarind extract was selected and incorporated. In this patent application, the ethanoic extract from the peel of the Jatobá fruit was used in the production of the films, differentiating itself from the reported dissertation. - RODRIGUES, M. A. V. Chitosan/gelatin biomaterials with Jatobá resin: influence of the degree of acetylation of chitosan and inclusion of the resin. Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2016. In this work, films were developed from a chitosan/gelatin blend with or without the addition of Jatobá resin extracted from the tree's stem. The films were evaluated for their potential biological activity for application in skin wound healing. In addition to the composition, the films described in this study differ from the present patent application in their preparation method, characterized by carrying out a single agitation with all the constituents previously mixed and, after drying, the films are neutralized in a bicarbonate solution. sodium (NaHCO3) and deionized water. In the proposal of the present invention application, only the polymer chitosan is used to produce the films, incorporated with ethanoic extracts from the peel of the Jatobá fruit and different steps for their preparation.

[0026] A busca de anterioridades referente aos extratos do jatobá foi realizada nas plataformas INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual), WIPO (World Intellectual Property Organization), Espacenet, USPTO (United States Patent and Trademark Office) patentes, Japan Patent Office e periódicos Capes, utilizando-se as palavras chaves “Hymenaea courbaril” e “jatobá”. Foram encontrados documentos dos quais fornecem composições antimicrobianas, antioxidantes, fotoprotetoras, antinociceptivas, diferentes composições cosméticas antissenescência celular, agente encapsulante, composição para a modulação de genes da pele e antissinais, produtos de ação anti-hipertensiva, obtenção de polissacarídeos espessantes, gelatinizantes, estabilizantes para fins de suspensão ou emulsão, adesivos tissulares, produtos de higiene pessoal, composições inibidoras da liberação de histamina, composições inibidores de enzimas, produtos para crescimento de cabelo, remédios para doenças autoimunes, entre outras. No entanto, não foi encontrado nenhum documento de patente dos quais apliquem extratos ou produtos do jatobá em filmes, embalagens ativas ou produtos similares.[0026] The search for prior information regarding Jatobá extracts was carried out on the platforms INPI (National Institute of Intellectual Property), WIPO (World Intellectual Property Organization), Espacenet, USPTO (United States Patent and Trademark Office) patents, Japan Patent Office and Capes periodicals, using the keywords “Hymenaea courbaril” and “jatobá”. Documents were found providing antimicrobial, antioxidant, photoprotective, antinociceptive compositions, different cosmetic compositions for anti-cellular senescence, encapsulating agent, composition for the modulation of skin genes and anti-signals, antihypertensive action products, obtaining thickening, gelatinizing, stabilizing polysaccharides for suspension or emulsion purposes, tissue adhesives, personal hygiene products, histamine release inhibitor compositions, enzyme inhibitor compositions, hair growth products, remedies for autoimmune diseases, among others. However, no patent documents were found that apply Jatobá extracts or products to films, active packaging or similar products.

[0027] Reitera-se que nenhum dos documentos encontrados antecipou a invenção descrita neste pedido de patente, caracterizada por filmes ativos biodegradáveis a base de quitosana contendo extratos da casca do fruto do jatobá e método de produção.[0027] It is reiterated that none of the documents found anticipated the invention described in this patent application, characterized by biodegradable chitosan-based active films containing extracts from the peel of the Jatobá fruit and production method.

[0028] Desta forma, o problema técnico proposto a ser resolvido pela presente invenção consiste na obtenção de filmes bioativos para embalagens, com consideráveis propriedades de barreira mecânica, com propriedades antimicrobianas e antioxidantes e método de produção dos filmes com tempo reduzido.[0028] In this way, the technical problem proposed to be solved by the present invention consists of obtaining bioactive films for packaging, with considerable mechanical barrier properties, with antimicrobial and antioxidant properties and a method of producing the films with reduced time.

[0029] O filme desenvolvido possui vantagens quanto à sua composição, por ser atóxico e biodegradável, combinado da adição de extrato da casca do fruto de jatobá, em diferentes concentrações, como alternativa ao uso de aditivos químicos.[0029] The film developed has advantages in terms of its composition, as it is non-toxic and biodegradable, combined with the addition of Jatobá fruit peel extract, in different concentrations, as an alternative to the use of chemical additives.

[0030] Os filmes ativos podem proporcionar a liberação de compostos bioativos, com propriedades antioxidantes e antimicrobianas, extraídas da casca do fruto do jatobá, sem alterar as propriedades sensoriais (cor, sabor, odor, consistência) do produto a ser envolto. Sumário da Invenção[0030] Active films can provide the release of bioactive compounds, with antioxidant and antimicrobial properties, extracted from the skin of the Jatobá fruit, without altering the sensorial properties (color, flavor, odor, consistency) of the product to be wrapped. Summary of the Invention

[0031] Uma primeira categoria de invenção apresenta um FILME BIODEGRADÁVEL, caracterizado por conter biopolímero, ácido orgânico, glicerol, ácido cítrico e composto ativo do jatobá.[0031] A first category of invention presents a BIODEGRADABLE FILM, characterized by containing biopolymer, organic acid, glycerol, citric acid and Jatobá active compound.

[0032] Em uma melhor concretização do filme biodegradável caracterizado pelo fato de que o biopolímero, está presente em uma concentração que varia entre 1% e 2,5% (p/v), preferencialmente quitosana a 2% (p/v); o ácido orgânico está presente em uma concentração que varia entre 0,5% e 5% (p/v), preferencialmente sendo o ácido acético a 1% (p/v); o glicerol está presente em uma concentração que varia entre 0,5% e 2% (p/v), preferencialmente a 1% (p/v); o ácido cítrico está presente em uma concentração que varia entre 0,5% e 2% (p/v), preferencialmente a 1% (p/v); e o composto ativo do jatobá, sendo preferencial o extrato da casca do fruto do jatobá em uma concentração de até 500mg (p/v).[0032] In a better embodiment of the biodegradable film characterized by the fact that the biopolymer is present in a concentration that varies between 1% and 2.5% (w/v), preferably chitosan at 2% (w/v); the organic acid is present in a concentration ranging between 0.5% and 5% (w/v), preferably acetic acid at 1% (w/v); glycerol is present in a concentration ranging between 0.5% and 2% (w/v), preferably 1% (w/v); citric acid is present in a concentration ranging between 0.5% and 2% (w/v), preferably 1% (w/v); and the active compound of istobá, with preference being the extract of the peel of the lojabá fruit in a concentration of up to 500mg (w/v).

[0033] O presente pedido de invenção apresenta ainda o processo de obtenção do filme biodegradável, caracterizado por dissolver a quitosana (2% p/v) em solução aquosa de ácido acético (1% p/v), seguindo-se de homogeneização e descanso por 1h da solução filmogênica obtida. Logo após, a solução é agitada por 1h e acrescida de glicerol (1,5% p/v), sendo agitada novamente por mais 30 minutos. Ao final, adiciona-se o ácido cítrico (1% p/v) e agita-se por 3h. O gel obtido é filtrado e adicionado do extrato, esta solução é agitada novamente até homogeneização do extrato no meio e mantido em repouso por 15 minutos para desaeração e remoção de bolhas formadas. Por fim, o gel é vertido em forma e seco em estufa à 50°C por cerca de 48 horas.[0033] The present application also presents the process for obtaining the biodegradable film, characterized by dissolving chitosan (2% w/v) in an aqueous solution of acetic acid (1% w/v), followed by homogenization and rest for 1h of the film-forming solution obtained. Afterwards, the solution is stirred for 1h and added with glycerol (1.5% w/v), being stirred again for another 30 minutes. Finally, add citric acid (1% w/v) and stir for 3h. The gel obtained is filtered and added to the extract, this solution is stirred again until the extract is homogenized in the medium and kept at rest for 15 minutes to deaerate and remove bubbles formed. Finally, the gel is poured into mold and dried in an oven at 50°C for around 48 hours.

Detailed Description of the Invention 34

[0034] Podem ser empregados diversas partes da planta para extração de bioativos, como folhas, flores, caule, resina, partes do fruto como as cascas, polpas e sementes, preferencialmente, utiliza-se a casca do fruto do jatobá. Na extração podem ser utilizados diferentes solventes, como água e soluções aquosas de solventes orgânicos como álcoois (etanol, metanol, propílico, etc), cetonas (acetona, etc); hidrocarbonetos, éteres, ésteres, etc, em diferentes concentrações, preferencialmente, emprega-se o álcool etílico.[0034] Various parts of the plant can be used to extract bioactives, such as leaves, flowers, stem, resin, parts of the fruit such as peels, pulps and seeds, preferably, the peel of the Jatobá fruit is used. Different solvents can be used in extraction, such as water and aqueous solutions of organic solvents such as alcohols (ethanol, methanol, propyl, etc.), ketones (acetone, etc.); hydrocarbons, ethers, esters, etc., in different concentrations, preferably ethyl alcohol is used.

[0035] Os frutos utilizados neste estudo foram obtidos na zona rural do município de Campo Verde, Mato Grosso, Brasil. As cascas do fruto foram trituradas e peneiradas, preferencialmente em peneira de 32 mesh, para obtenção da farinha. A extração dos compostos bioativos foi realizada por maceração, misturando-se a farinha da casca do fruto do jatobá com solvente etanol, na proporção de 1:5 (farinha: solvente), submetendo-o à agitação à 30°C, por 1 hora, sendo preferencialmente utilizado agitador tipo Shaker orbital à 200rpm. Realizou-se logo em seguida a filtração do extrato obtido em filtros de papel quantitativo. Para o presente pedido de patente, foi utilizado o etanol na concentração de 60%, sendo que, para a posterior incorporação na solução filmogênica, o extrato foi concentrado à 40°C em evaporador rotativo, sob baixa pressão, e determinado o seu teor de sólidos totais em mg/mL, do qual foi utilizado para os cálculos de incorporação.[0035] The fruits used in this study were obtained in the rural area of the municipality of Campo Verde, Mato Grosso, Brazil. The fruit peels were crushed and sieved, preferably through a 32 mesh sieve, to obtain the flour. The extraction of bioactive compounds was carried out by maceration, mixing the flour from the peel of the Jatobá fruit with ethanol solvent, in a ratio of 1:5 (flour: solvent), subjecting it to agitation at 30°C for 1 hour. , preferably using an orbital Shaker type agitator at 200rpm. The extract obtained was then filtered using quantitative paper filters. For the present patent application, ethanol was used at a concentration of 60%, and for subsequent incorporation into the film-forming solution, the extract was concentrated at 40°C in a rotary evaporator, under low pressure, and its content of total solids in mg/mL, which was used for incorporation calculations.

[0036] Para produção da solução filmogênica, misturou-se 2 g de quitosana em 100mL de solução aquosa de ácido acético à 1% (p/v). A mistura deve ser homogeneizada e repousada por 1 h para que ocorra a hidratação da quitosana. Na sequência, essa solução deve ser submetida a agitação constantemente, preferencialmente em agitador orbital tipo “shaker” à 200rpm, à 25°C por 1h. Logo após, adicionou-se 1,5g de glicerina P.A. (1,5% p/v), seguindo-se de nova agitação por 30 min em agitado orbital tipo “shaker”. Por fim, acrescentou-se 1g de ácido cítrico anidro (1% p/v) e agitou-se por mais 3h, também preferencialmente em agitador orbital tipo “shaker” à 200rpm e 25°C. O gel obtido ao final deve ser filtrado para retirada de possíveis resíduos da quitosana. No presente pedido de patente, utilizou-se de tecido de organza para este processo.[0036] To produce the film-forming solution, 2 g of chitosan was mixed in 100mL of 1% (w/v) aqueous acetic acid solution. The mixture must be homogenized and left for 1 hour for the chitosan to hydrate. Afterwards, this solution must be constantly stirred, preferably in an orbital shaker at 200rpm, at 25°C for 1h. Soon after, 1.5g of PA glycerin (1.5% w/v) was added, followed by further shaking for 30 min in an orbital shaker shaker. Finally, 1g of anhydrous citric acid (1% w/v) was added and stirred for another 3h, also preferably in an orbital shaker at 200rpm and 25°C. The gel obtained at the end must be filtered to remove possible chitosan residues. In the present patent application, organza fabric was used for this process.

[0037] Para a incorporação do extrato da casca do fruto do jatobá (ECFJ), o gel filmogênico filtrado deve ser pesado e acrescido do volume de extrato correspondente ao peso desejado para incorporação, conforme cálculo a partir do teor de sólidos totais do mesmo. No presente pedido de patente foram utilizadas as seguintes formulações: formulação controle – 100 g de gel e 0,0 mg de ECFJ; formulação 1 – 99,975 g de gel e 25 mg de ECFJ; formulação 2 – 99,95 g de gel e 100 mg de ECFJ; formulação 3 – 99,925g de gel e 75 mg de ECFJ; formulação 4 – 99,90g de gel e 100 mg de ECFJ; formulação 5 – 99,8 g de gel e 200 mg de ECFJ; formulação 6 – 99,7g de gel e 300 mg de ECFJ e formulação 7 – 99,5g de gel e 500 mg de ECFJ.[0037] To incorporate the Jatobá fruit peel extract (ECFJ), the filtered film-forming gel must be weighed and added with the volume of extract corresponding to the desired weight for incorporation, as calculated from its total solids content. In this patent application, the following formulations were used: control formulation – 100 g of gel and 0.0 mg of ECFJ; formulation 1 – 99.975 g of gel and 25 mg of ECFJ; formulation 2 – 99.95 g of gel and 100 mg of ECFJ; formulation 3 – 99.925g of gel and 75 mg of ECFJ; formulation 4 – 99.90g of gel and 100 mg of ECFJ; formulation 5 – 99.8 g of gel and 200 mg of ECFJ; formulation 6 – 99.7g of gel and 300 mg of ECFJ and formulation 7 – 99.5g of gel and 500 mg of ECFJ.

[0038] Após incorporação, as formulações foram agitadas (preferencialmente em agitador tipo Shaker orbital à 200rpm/25°C/15 min) para homogeneização do extrato no gel. Ao final, se necessário, a solução deve ser colocada em repouso para eliminação de bolhas formadas e, logo após, vertidas em fôrmas de poliestireno lisas e submetidas à secagem em estufa, preferencialmente sem circulação de ar, à 50°C por 40 a 48horas. Por fim, após secagem, as películas formadas foram destacadas das placas e mantidas em umidade relativa (UR) de 32,5% à 25°C até o momento do uso. Neste estudo foi utilizado de placa de petri de poliestireno de 9cm de diâmetro, com adição de 30g de gel nas placas para secagem, dessecadores com UR controlada a partir do sal saturado cloreto de magnésio.[0038] After incorporation, the formulations were shaken (preferably in an orbital Shaker shaker at 200rpm/25°C/15 min) to homogenize the extract in the gel. At the end, if necessary, the solution must be left to rest to eliminate any bubbles formed and, immediately after, poured into smooth polystyrene molds and dried in an oven, preferably without air circulation, at 50°C for 40 to 48 hours. . Finally, after drying, the films formed were detached from the plates and kept at a relative humidity (RH) of 32.5% at 25°C until use. In this study, a 9cm diameter polystyrene petri dish was used, with the addition of 30g of gel to the plates for drying, desiccators with RH controlled from the saturated magnesium chloride salt.

[0039] O teor de umidade dos filmes foi determinado pelo método de secagem em estufa da amostra. O teor de umidade foi determinado pela diferença entre o peso úmido e o peso seco dividido pelo úmido, multiplicando por 100. A análise de solubilidade em água foi realizada por secagem em estufa. Nesta, as amostras secas foram imergidas em água destilada, agitadas a 180rpm por 10 min e secas novamente em estufa. A solubilidade do filme foi calculada pela diferença entre o peso seco inicial e o final dividido pelo peso seco multiplicado por 100.[0039] The moisture content of the films was determined by the sample oven drying method. The moisture content was determined by the difference between the wet weight and the dry weight divided by the wet weight, multiplying by 100. Water solubility analysis was performed by oven drying. In this case, the dried samples were immersed in distilled water, shaken at 180 rpm for 10 min and dried again in an oven. Film solubility was calculated as the difference between the initial and final dry weight divided by the dry weight multiplied by 100.

[0040] A espessura dos filmes foi medida em mm com o auxílio de um paquímetro digital. A análise foi realizada em pelo menos 6 pontos diferentes do filme.[0040] The thickness of the films was measured in mm with the aid of a digital caliper. The analysis was carried out at at least 6 different points in the film.

[0041] A permeabilidade ao vapor de água foi determinada seguindo-se o método gravimétrico, que consiste na avaliação do ganho de massa do conjunto dessecante em UR 0% (béquer, sílica gel e filme), exposto em ambiente com UR equilibrada em 100%, e calculado pela Equação 1. Onde: - A é a área de permeação (m2 ); - g é a alteração da massa em g; - t é o tempo total em s, x é a espessura dos filmes em m; - P a pressão de vapor saturado da água em 30°C em Pa; - UR é a diferença da umidade relativa do ambiente úmido pelo ambiente seco em termos de porcentagem.[0041] Water vapor permeability was determined following the gravimetric method, which consists of evaluating the mass gain of the desiccant set at 0% RH (beaker, silica gel and film), exposed in an environment with RH balanced at 100 %, and calculated by Equation 1. Where: - A is the permeation area (m2); - g is the change in mass in g; - t is the total time in s, x is the thickness of the films in m; - P the saturated vapor pressure of water at 30°C in Pa; - RH is the difference in relative humidity between the humid environment and the dry environment in terms of percentage.

[0042] Eq. 3

[0042] Eq. 3

[0043] A transparência dos filmes foi medida utilizando espectrofotômetro de UV a 600nm e a transparência calculada pela Equação 4, onde: - %T é a porcentagem de transmitância obtida; - x é a espessura do filme.[0043] The transparency of the films was measured using a UV spectrophotometer at 600nm and the transparency calculated by Equation 4, where: - %T is the percentage of transmittance obtained; - x is the thickness of the film.

[0044] Eq. 4

[0044] Eq. 4

[0045] A cor dos filmes foi medida em colorímetro utilizando-se os parâmetros L, a e b*.[0045] The color of the films was measured in a colorimeter using the parameters L, a and b*.

[0046] A espessura é um parâmetro importante dos filmes por afetarem diretamente propriedades mecânicas e de barreira dos revestimentos, como a permeabilidade ao vapor de água e a outros gases. As espessuras dos filmes incorporados do extrato da casca do fruto do jatobá, assim como os teores de umidade e solubilidade em água, não variaram significativamente quando comparadas ao controle, conforme mostrado na Tabela 1.

[0046] Thickness is an important parameter of films as it directly affects mechanical and barrier properties of coatings, such as permeability to water vapor and other gases. The thicknesses of the films incorporated from the Jatobá fruit peel extract, as well as the moisture content and water solubility, did not vary significantly when compared to the control, as shown in Table 1.

[0047] A permeabilidade ao vapor de água (PVA) relaciona-se à quantidade de água que o filme seco absorve/adsorve após um período de tempo e pode ser usada para prever a perda ou ganho de água do produto revestido pelo filme. Os filmes das formulações 1, e 3 não variaram substancialmente o valor da PVA quando comparados ao controle, enquanto que as formulações 4 e 5 resultaram em um aumento dessa propriedade.[0047] Water vapor permeability (PVA) relates to the amount of water that the dry film absorbs/adsorbs over a period of time and can be used to predict the loss or gain of water from the film-coated product. The films of formulations 1 and 3 did not substantially vary the PVA value when compared to the control, while formulations 4 and 5 resulted in an increase in this property.

[0048] Na Tabela 2 estão apresentadas as propriedades de transmissão de luz UV e de cor dos filmes. Tais parâmetros são importantes para a determinação da aparência das películas, relacionando-se a aceitabilidade do consumidor por produtos embalados com o mesmo, além de desempenhar um papel importante para produtos suscetíveis a fotoxidação.[0048] Table 2 shows the UV light transmission and color properties of the films. Such parameters are important for determining the appearance of the films, relating to consumer acceptability of products packaged with them, in addition to playing an important role for products susceptible to photooxidation.

[0049] Em relação ao controle, a porcentagem de transmitância de luz diminuiu gradativamente conforme o aumento da incorporação de extratos, sendo considerada baixa para os filmes estudados. Os valores de a, b e L obtidos para os filmes produzidos demonstraram que os mesmos apresentam cor amareloavermelhada com escurecimento conforme o aumento da adição de extratos.

[0049] In relation to the control, the percentage of light transmittance gradually decreased as the incorporation of extracts increased, being considered low for the films studied. The values of a, b and L obtained for the films produced demonstrated that they have a reddish-yellow color with darkening as the addition of extracts increases.

[0050] O presente pedido de invenção apresentou formulações de filmes biodegradáveis, incorporadas com extratos da casca do fruto do jatobá e seu método de produção. Tais filmes podem ser utilizados para embalagens diversas, atribuindo propriedades de barreira de trocas gasosas entre o produto embalado e o ambiente, além de serem carreadores de agente antimicrobiano e antioxidante.[0050] The present invention application presented biodegradable film formulations, incorporated with extracts from the peel of the Jatobá fruit and its production method. Such films can be used for various packaging, providing barrier properties for gas exchange between the packaged product and the environment, in addition to being carriers of antimicrobial and antioxidant agents.

Claims

BIOADEGRADABLE FILM, characterized by containing biopolymer, organic acid, glycerol, citric acid and active Jatobá compound.

BIOADEGRADABLE FILM, according to claim 1, characterized by the presence of the biopolymer in a concentration ranging from 1% to 2.5% (w/v), preferably chitosan at 2% (w/v); presence of organic acid in a concentration ranging between 0.5% and 5% (w/v), preferably acetic acid at 1% (w/v); presence of glycerol in a concentration ranging between 0.5% and 2% (w/v), preferably 1% (w/v); presence of citric acid in a concentration ranging between 0.5% and 2% (w/v), preferably 1% (w/v); and presence of the active Jatobá compound, with preference being the extract from the peel of the Jatobá fruit in a concentration of up to 500mg (w/v)

PROCESS FOR OBTAINING BIODEGRADABLE FILM, characterized by:
1. Dissolve chitosan in aqueous acetic acid solution
2. Homogenize and rest the film-forming solution
3. Shake
4. Add glycerol to the film-forming solution
5. Shake
6. Add citric acid
7. Shake
8. Filter
9. Add extracts
10.Shake
11. Rest
12. Dry in an oven