Ação antimicrobiana de filmes de polietileno de baixa densidade e polietileno de baixa densidade linear modificado com anidrido maleico incorporados com nanopartículas de óxido de zinco

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2015.

As inovações proporcionadas pela redução de tamanho de partículas tornam o estudo de materiais nanométricos de enorme importância. Entre essas propriedades, a ação antimicrobiana de nanopartículas de óxido de zinco (NPs-ZnO) vem se destacando. O objetivo deste trabalho foi incorporar NPs-ZnO em filmes de polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de baixa densidade linear modificado com anidrido maleico (PEBDL-AM) e avaliar a atividade antimicrobiana frente às bactérias Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa e Salmonella Typhimurium. Os filmes foram incorporados com 10,0; 5,0; 1,0 e 0,5 % de NPs-ZnO por extrusão e por aspersão das NPs-ZnO sobre o filme. As NPs-ZnO foram identificadas como nanobastões com comprimento entre 90,1 e 100,0 nm (10,5 %) e espessura entre 80,1 e 90,0 nm (21 %). As dispersões das nanopartículas em água Milli-Q e os filmes foram avaliados em relação à ação antimicrobiana pelo método de difusão em ágar e diluição em caldo e pelo comportamento do crescimento microbiano. A concentração inibitória mínima e a concentração bactericida mínima das dispersões das NPs-ZnO foram estabelecidas como 0,05 mg/mL e 0,5 mg/mL, respectivamente, para Staphylococcus aureus e Salmonella Thiphymurium. A bactéria Pseudomonas aeruginosa mostrou-se pouco sensível as NPs-ZnO em dispersão ou incorporadas aos filmes. Frente ao Bacillus cereus, as NPS-ZnO não apresentaram efeito antimicrobiano. Os filmes incorporados com NPs-ZnO por extrusão apresentaram superfície lisa e não apresentaram ação antimicrobiana, sugerindo que as NPs-ZnO ficaram aprisionadas no interior da matriz polimérica, não permitindo o contato com os micro-organismos. Efeito bacteriostático foi observado nos filmes incorporados com NPs-ZnO por aspersão frente à Staphylococcus aureus. Frente a Salmonella Typhimurium, o filme de PEBDL-AM incorporado com 10 % de NPs-ZnO apresentou efeito bactericida e o filme de PEBD para mesma concentração reprimiu o crescimento microbiano, porém para as demais concentrações a bactéria mostrou-se pouco sensível. A análise de FTIR dos filmes de PEBDL-AM indica a reação entre as NPs-ZnO e o anidrido maleico presente no polímero. Não foi observada diferença na molhabilidade dos filmes. Este estudo amplia o interesse da aplicação de NPs-ZnO para a garantia da segurança dos alimentos.<br>

Abstract : The innovation provided by the reduction in particle size turned into the study of nanometric materials of great importance. Among these properties, the antimicrobial action of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) has been outstanding. The aim of this work was to incorporate ZnO-NPs on films low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene modified with maleic anhydride (LLDPE-MA) and evaluate the antimicrobial activity against the bacterias Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Salmonella Typhimurium. Films were incorporated with 10,0; 5,0; 1,0 e 0,5 % de ZnO-NPs by extrusion and spraying the ZnO-NPs onto the films. ZnO-NPs were identified as nanorods with a length of 90.1 to 100,0 nm (10.5%) and a thickness of 80.1 to 90,0 nm (21%). Dispersions of nanoparticles in Milli-Q and films were evaluated for antimicrobial activity by the disk diffusion and broth dilution and by behavior of microbial growth. The minimum inhibitory concentration and minimum bactericidal concentration of dispersions ZnO-NPs were determined to be 0.05 mg/mL and 0.5 mg/mL, respectively against Staphylococcus aureus and Salmonella Thiphymurium. Bacteria Pseudomonas aeruginosa showed little sensitivity ZnO-NPs in dispersion or incorporated into the films. Against Bacillus cereus, ZnO-NPS showed no antimicrobial effect. The films incorporated ZnO-NPs by extrusion showed smooth surface and showed no antimicrobial action, suggesting that the ZnO-NPs were entrapped within the polymeric matrix, preventing contact with the micro-organisms. Bacteriostatic effect was observed in ZnO-NPs films by spraying against Staphylococcus aureus. Against Salmonella Typhimurium, LLDPE-MA film incorporated with 10,0 % ZnO-NP showed bactericidal effect and LDPE film for same concentration suppressed microbial growth, however for the other concentrations of bacteria showed little sensitive. FTIR analysis of the LLDPE-MA films indicated a reaction between ZnO-NPs and maleic anhydride present in the polymer. No significant difference was observed in the wettability of the films. These results further the interest of the application of ZnO-NPs to food safety.