Hidrogéis semi-IPN baseados em rede de alginato-Ca2+ com PNIPAAm entrelaçado: propriedades hidrofílicas, morfológicas e mecânicas

Hydrolysis of lactose using β-d-galactosidase immobilized in a modified Arabic gum-based hydrogel for the production of lactose-free/low-lactose milk

β-d-galactosidase was immobilized in a modified Arabic gum-based hydrogel for the hydrolysis of standard lactose and lactose contained in UHT milk with the aim of producing lactose-free/low-lactose milk. The hydrogel was synthesized by cross-linking the modified Arabic gum with acrylamide, using potassium persulfate as initiator. Fourier-transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy confirmed the formation of the hydrogel and its three-dimensional porous network. Swelling degrees in distilled water, drinking water, phosphate buffer solution at pH7.0 and acetate buffer solution at pH4.0 were 12.56 and 17.72, 10.65 and 12.58, 8.58 and 10.71, and 6.49 and 8.16g water per g dried hydrogel at room temperature and 37.0±1.0°C, respectively. The immobilization capacities of β-d-galactosidase in acetate and phosphate buffer solutions at room temperature were 242.52±0.13 and 118.42±0.23mg enzyme per g dried hydrogel, respectively, after 1440min of contact. Higher enzymatic activities were found after immobilization in phosphate buffer solution due to the isoelectric point of β-d-galactosidase. Hydrolysis of standard lactose and lactose contained in UHT milk was more efficient using immobilized β-d-galactosidase than free β-d-galactosidase. Immobilized β-d-galactosidase was applied for three cycles of hydrolysis of lactose without significantly losing enzymatic activity.

Sistemas inteligentes de embalagens utilizando filmes de quitosana como indicador colorimétrico de temperatura

Clorofila, um pigmento natural termossensível, foi incorporado à matriz de filmes de quitosana visando a obter sistemas inteligentes de indicação de variação de temperatura. A quitosana é um polímero biodegradável que forma filmes flexíveis com eficiente barreira ao oxigênio, podendo ser alternativa ao uso de polímeros sintéticos. Clorofila foi adicionada (0,25 g/100 g) à suspensão de quitosana (2,00 g/100 g) formando filmes inteligentes de quitosana (FIQ). Os efeitos da temperatura (10 °C a 50 °C) e luminosidade (0 a 1000 lx) foram estudados utilizando um planejamento experimental, avaliando os parâmetros de cor (L*, a*, b*) e propriedades mecânicas. As suspensões de quitosana contendo clorofila foram aplicadas como revestimento em superfície de papel cartão formando o sistema de material flexível filme-papel cartão (S-FP), reduzindo significativamente o tempo de secagem. Os filmes caracterizaram-se pela homogeneidade, flexibilidade, coloração esverdeada e fácil manuseio. A variação de cor foi visualmente observada no sistema S-FP, alterando irreversivelmente de verde para amarelo quando submetido a temperaturas acima de 50 °C, independentemente da luminosidade. Desta forma, o sistema proposto tem potencial de aplicação como indicador colorimétrico de temperatura na faixa de 50 °C a 75 °C, com a vantagem de simples fabricação, biodegradabilidade e uso de materiais seguros para aplicação em contato direto com alimentos e fármacos, além do baixo custo.

Morfologia de hidrogéis-ipn termo-sensíveis e ph-responsivos para aplicação como biomaterial na cultura de células

No presente trabalho, foram sintetizados hidrogéis com ambas as propriedades, termo-sensíveis e pH-responsivos, pela formação de redes de alginato de cálcio (alginato-Ca) dentro de redes de poli(N-Isopropil Acrilamida) (PNIPAAm), resultando em um sistema IPN (sistema de redes poliméricas interpenetradas). Através das análises por microscopia de varredura eletrônica (MEV) e ensaios de intumescimento foi possível observar que os hidrogéis IPN exibiram forte contração quando aquecidos acima da LCST (temperatura critica inferior de solubilização) da PNIPAAm, ou seja, acima de temperaturas de 30-35 ºC. Observou-se ainda que devido à contração do hidrogel, houve uma diminuição significativa nos tamanhos de poros os quais foram observados pelas micrografias. Observou-se também que no intervalo de pH estudado os hidrogéis de IPN sofreram significativa variação da estrutura com a variação desse parâmetro. Tal efeito foi atribuído à presença de grupos químicos carregados com alginato, os quais possuem carga elétrica negativa. Os resultados indicaram que o hidrogel formado por alginato-Ca e PNIPAAm possuíram características especificas após variação de pH e temperatura, e que tais características são derivadas dos compostos individuais envolvidos na síntese. Nesse caso, as propriedades de alginato-Ca e PNIPAAm livres foram preservadas dentro do hidrogel. Tal hidrogel ficou mais resistente à aplicação de uma tensão de compressão. Como conclusão, observou-se que os hidrogéis apresentaram morfologia característica para variações controladas de pH e temperatura, podendo ser eficientemente aplicados como biomaterial na cultura de células.