Um novo conjugado polissacarídeo/zeína como plástico verde alternativo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13161 (2023) Citar este artigo

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A torta de linhaça é um resíduo da extração do óleo de linhaça. Agregar valor a esse material desperdiçado está alinhado ao conceito de circularidade. Neste estudo, exploramos a conjugação da proteína zeína com mucilagem de linho para o desenvolvimento de materiais de embalagem. Embora tanto a mucilagem do linho quanto a zeína tenham excelentes propriedades formadoras de filme, elas não possuem as propriedades mecânicas necessárias para o processamento industrial e são sensíveis à alta umidade. Apresentamos um método simples e não tóxico para o desenvolvimento do novo conjugado mucilagem/zeína de linho. Onde a mucilagem do linho sofre oxidação para formar grupos aldeído, que então reagem com os grupos amino da zeína em um processo de glicação. Os conjugados foram analisados ​​utilizando diferentes técnicas. O conjugado de mucilagem de linhaça tinha capacidade de retenção de água de 87–62%. O aumento do teor de zeína melhorou a lisura superficial dos filmes. Por outro lado, níveis mais elevados de zeína levaram a uma diminuição significativa na solubilidade do filme (p <0,05). O conjugado de mucilagem de linho exibiu propriedades termoplásticas e elásticas; revelando módulo de Young de 1–3 GPa, temperatura de transição vítrea entre 49 °C e 103 °C e excelente processabilidade com diversas técnicas industriais. Mostrando o seu potencial como alternativa sustentável aos plásticos tradicionais.

O campo da ciência dos polímeros tem visto um progresso notável desde a descoberta e avanços nas ciências petroquímicas. Os plásticos, com suas propriedades únicas e vantajosas, incluindo alta relação resistência-peso, rigidez, tenacidade, ductilidade, resistência à corrosão e custo relativamente baixo, tornaram-se onipresentes. No entanto, a produção e o transporte destes materiais contribuíram significativamente para as emissões de CO2, resultando numa pegada de carbono consideravelmente elevada1,2. Além disso, os plásticos são incinerados no final da sua vida útil, libertando mais CO2 ou acumulando-se em aterros e oceanos, representando uma ameaça ambiental significativa3,4. Como resultado, o descarte de plásticos tornou-se uma grande preocupação para os cientistas de polímeros5,6,7,8.

Para mudar para uma Economia Circular e reduzir a nossa dependência de combustíveis fósseis, é crucial substituir os plásticos à base de petróleo por bioplásticos sustentáveis ​​derivados de polissacarídeos, proteínas ou lípidos de várias plantas e organismos. Exemplos de tais biopolímeros incluem amido9,10 e celulose11,12, proteína de soja13,14,15, pectina16,17, caseína18, proteína de soro de leite (WP)19, alginato5,20,21, gelatina22, quitina e quitosana23,24 e queratina25. De particular interesse são os bioplásticos à base de plantas, que oferecem uma vantagem dupla, absorvendo CO2 durante o seu crescimento através da fotossíntese e integrando-se e degradando-se facilmente no ambiente no final do seu ciclo de vida, resultando numa pegada de carbono reduzida em comparação com o seu petróleo. contrapartes baseadas em 2.

Uma das principais preocupações associadas aos bioplásticos de origem vegetal é a concorrência com os recursos alimentares humanos primários, levando a um aumento dos preços dos alimentos e à desflorestação, semelhante ao biogás de origem vegetal26. Para evitar estes problemas e alcançar uma bioeconomia, os bioplásticos devem ser derivados de resíduos vegetais e animais, permitindo uma melhor gestão de resíduos e proporcionando valor adicional.

Os polissacarídeos são moléculas versáteis que contêm diferentes grupos funcionais, incluindo hidroxila, amino, ácido carboxílico e aldeídos, tornando-os ideais para conjugação. Os conjugados polissacarídeo-proteína emergiram como um potencial material bioplástico sustentável devido à sua maior solubilidade, emulsão, hidrofobicidade, barreira e propriedades mecânicas, superando as de polissacarídeos e proteínas individuais. Esses conjugados foram extensivamente pesquisados, desenvolvidos e aplicados nas áreas biomédicas como transportadores de medicamentos, curativos para feridas e emulsificantes em alimentos.