Publication
Development of functional finishes based on natural products for leather applications
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Ciências Químicas | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Barreiro, M.F. | |
| dc.contributor.advisor | Fernandes, Isabel P. | |
| dc.contributor.advisor | Sipoli, Caroline Casagrande | |
| dc.contributor.author | Colucci, Giovana | |
| dc.date.accessioned | 2019-10-16T15:56:05Z | |
| dc.date.available | 2019-10-16T15:56:05Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.date.submitted | 2018 | |
| dc.description | Dupla diplomação com a Universidade Tecnológica e Federal do Paraná - UTFPR | |
| dc.description.abstract | Nanoemulsions are biphasic systems characterized by having droplets with nanometer size range, which confers them several advantages, such as high hydration capacity and increased bio-efficacy of the functionalities incorporated therein. In this context, the objective of this work was to develop a water-in-oil (W/O) nanoemulsion system based on natural compounds, like sweet almond oil and Cinnamomum zeylanicum aqueous extract, in order to produce a moisturizing and antimicrobial spray for leather application. Firstly, a systematic study was performed by testing different base formulations to establish the procedure for nanoemulsion preparation using a high-pressure homogenizer (HPH). A total of 16 base formulations were prepared by varying the W/O ratio and emulsifier composition. These samples were then analyzed by microscopic and visual analysis in order to evaluate the droplets size and morphology together with stability along the time. Based on these results, the best formulation revealed to be the system S4, corresponding to a W/O ratio of 40/60 (v/v), and Span 80/Tween 80 mixture (54/46 ratio, v/v) as emulsifier. Using this formulation, nanoemulsions functionalized with cinnamon at contents of 1.25%; 2.5%; 3.75%; 5% (w/v; water base) were prepared. Afterwards, these products, together with the base system, were characterized by Confocal Laser Scanning Microscopic (CLSM), color parameters, evaluated concerning the antimicrobial and antioxidant bioactivities, and stability. As results, CLSM confirmed the nature of the water-in-oil system, revealing also a change in the nanoemulsions microstructure due to the increase of cinnamon extract concentration. The color measurement evidenced a luminosity diminishing and a color variation to yellow and red as the extract content was increased. In addition, the formulations containing the cinnamon extract evidenced antimicrobial and antioxidant activity. The absence of bioactivity for the base nanoemulsion corroborated the effect of the cinnamon extract in the detected antimicrobial and antioxidant. Furthermore, for the antimicrobial activity, the formulations containing the extract presented a prolonged effect against E. coli and S. aureus bacteria, being detected similar inhibition zones for all the tested extract concentrations. Regarding the antioxidant activity, the rise in the extract concentration resulted in a relevant increase of this property. Finally, and according to the performed accelerated stability tests, a high stability against centrifugation for the base nanoemulsion was detected, evidencing that the presence of the extract contributes to the formulation instability. Beyond this, all the formulations showed high stability against thermal stress. From a general perspective, the results obtained are of great importance for the product design and development having in view the application as leather preservative and moisturizer, since the formulations presented antioxidant and antimicrobial activity, parameters that contribute to the protection and preservation of the shoes. In addition, their stability points for a good shelf life of these systems, being suitable for storage under commercialization conditions. | pt_PT |
| dc.description.abstract | As nanoemulsões são sistemas bifásicos constituídas por gotículas de tamanho nanométrico que lhe conferem várias vantagens, tais como alta capacidade de hidratação e a promoção de elevada bioeficácia dos princípios ativos incorporados. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de nanoemulsões água-em-óleo (A/O) baseado em compostos naturais, óleo de amêndoas doces e extrato aquoso de Cinnamomum zeylanicum (canela), visando a produção de um spray com propriedades hidratantes e antimicrobianas destinado à aplicação no couro. Numa fase inicial deste trabalho procedeu-se a um estudo sistemático das condições de preparação e das formulações base, tendo estas sido produzidas utilizando um homogeneizador de alta pressão (HAP). No total produziram-se 16 sistemas base, onde se testaram diferentes razões A/O e composições de emulsionante. Seguidamente, estes sistemas foram caracterizados por análise microscópica e observação visual tendo por objetivo avaliar o tamanho da gotícula e a estabilidade ao longo do tempo de armazenamento. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que o sistema S4 , o qual corresponde à utilização de uma razão A/O de 40/60 (v/v) e uma mistura de emulsionantes composta por Span 80/Tween 80 (razão 54/46, v/v), foi o que apresentou a melhor estabilidade. Na etapa seguinte este sistema base foi utilizado para a preparação de nanoemulsões funcionalizadas com diferentes teores de extrato de canela (1.25%; 2.5%; 3.75%; 5% (m/v; base água)). Posteriormente procedeu-se à sua caracterização, conjuntamente com o sistema base, através de Microscopia Confocal (MC), avaliação da cor e das atividades antimicrobiana e antioxidante e estabilidade. Os resultados obtidos através de MC permitiram confirmar a natureza da tipologia água-em-óleo, revelando também alterações da microestrutura das nanoemulsões à medida que o teor de extrato foi incrementado. A medição da cor evidenciou uma diminuição da luminosidade com o aumento da concentração de extrato, assim como uma variação da cor para amarelo e vermelho. Adicionalmente, as formulações contendo o extrato apresentaram atividade antimicrobiana e antioxidante, permitindo também observar a ausência de atividades para a emulsão base. Estes resultados mostraram assim que a manifestação destas atividades está relacionada com a incorporação do extrato. No caso da atividade antimicrobiana, identificou-se um efeito prolongado da atividade contra as bactérias E. coli e S. aureus, tendo sido detetadas zonas com o mesmo diâmetro de inibição. Em relação à análise antioxidante, o aumento da concentração do extrato resultou num incremento significativo desta atividade. Relativamente aos testes de estabilidade acelerados, a nanoemulsão base apresentou maior estabilidade à centrifugação, indicando que a presença do extrato contribui para a instabilidade das formulações. No que respeita ao stress térmico, verificou-se que todas as formulações apresentaram uma elevada estabilidade. De uma forma geral, considera-se que os resultados obtidos neste trabalho são de grande importância para o desenvolvimento de um produto destinado à aplicação no couro, dado que as formulações apresentaram atividade antioxidante e antimicrobiana, contribuindo para a proteção e preservação do calçado. Adicionalmente, os testes de estabilidade das formulações evidenciaram um produto com boa estabilidade às condições de armazenamento necessárias à sua comercialização. | pt_PT |
| dc.description.sponsorship | This work was financially supported by Associate Laboratory LSRE-LCM (UID/EQU/50020/2019) funded by national funds through FCT/MCTES (PIDDAC), and Foundation for Science and Technology (FCT, Portugal). CIMO (UID/AGR/00690/2019) through FEDER under Program PT2020. Also, this thesis was done in the context of FAMEST Mobilizer Project (POCI-01-0247-FEDER-024529) co-financed by COMPETE2020 through PT2020 and FEDER. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202289605 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10198/19678 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.relation | Laboratory of Separation and Reaction Engineering | |
| dc.relation | Mountain Research Centre | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Nanoemulsions | pt_PT |
| dc.subject | Water-in-oil | pt_PT |
| dc.subject | Natural compounds | pt_PT |
| dc.subject | Leather application | pt_PT |
| dc.title | Development of functional finishes based on natural products for leather applications | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardTitle | Laboratory of Separation and Reaction Engineering | |
| oaire.awardTitle | Mountain Research Centre | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UID%2FEQU%2F50020%2F2019/PT | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UID%2FAGR%2F00690%2F2019/PT | |
| oaire.fundingStream | 6817 - DCRRNI ID | |
| oaire.fundingStream | 6817 - DCRRNI ID | |
| person.familyName | Colucci | |
| person.givenName | Giovana | |
| person.identifier.ciencia-id | 7C17-EC19-5F05 | |
| person.identifier.orcid | 0000-0002-8715-5843 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| rcaap.rights | restrictedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isAuthorOfPublication | 83d03823-c1ee-4787-a3a7-0d7f7046579e | |
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| thesis.degree.name | Engenharia Química | pt_PT |