Skip navigation

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38262
Tipo: Tese
Título: Filme inteligente à base de colágeno incorporado com antocianinas da flor de catharanthus roseus e sua aplicabilidade no monitoramento do frescor de oreochromis niloticus por meio de inteligência artificial
Autor(es): Florentino, Gabrielle Ingred Bizerra
Orientador: Silva, Fábio Anderson Pereira da
Coorientador: Grisi, Cristiani Viegas Brandão
Membro da Banca: Bezerra, Taliana Kenia Alencar
Membro da Banca: Souza, Antônia Lucia de
Membro da Banca: Cordeiro, Angela Maria Tribuzy de Magalhães
Membro da Banca: Garcia, Mário Estévez
Resumo: O presente estudo objetivou avaliar o impacto de diferentes concentrações de extrato de antocianina (CAE), extraído das flores de Catharanthus roseus, no desenvolvimento de filmes inteligentes aplicados ao monitoramento do frescor de filés de tilápia (Oreochromis niloticus), utilizando inteligência artificial para detecção em tempo real das mudanças de qualidade do pescado. A extração hidroalcoólica das antocianinas foi realizada a partir das flores, enquanto o colágeno foi obtido da pele de tilápia por extração em água quente, sendo ambos caracterizados quanto às propriedades físico-químicas. Para a elaboração dos filmes, utilizou-se colágeno e pectina como matriz polimérica, com incorporação de diferentes concentrações do extrato de antocianina nas formulações FC (controle), F10, F20 e F30. As propriedades físicas, mecânicas, térmicas, funcionais e morfológicas foram avaliadas, incluindo a resposta a variações de pH. O filme com melhor desempenho foi selecionado para aplicação em filés de tilápia armazenados sob refrigeração por oito dias. As alterações cromáticas do filme, associadas aos valores de nitrogênio básico volátil total (TVB-N) e pH, foram utilizadas para compor um banco de dados para treinamento de modelos de inteligência artificial. Análises complementares foram realizadas para validar a correlação entre a resposta colorimétrica e o grau de deterioração do pescado, incluindo TBARS, contagem de microrganismos, textura, compostos voláteis e avaliação sensorial. Os resultados indicaram rendimento de extração de colágeno de 6,31%, com teor de hidroxiprolina de 4,83 g/100 g, e preservação da estrutura de tripla hélice confirmada por FTIR. O extrato de antocianina apresentou concentração de 4,78 mg CGE/g e elevada atividade antioxidante, com perfil fenólico composto por ácidos fenólicos, flavonoides e antocianinas, além de variação de cor em função do pH, evidenciando seu potencial como indicador de frescor. Os filmes apresentaram alterações nas propriedades físicas e morfológicas, como redução da espessura, transparência, luminosidade e elasticidade, devido às interações com a matriz polimérica. A incorporação do extrato não comprometeu a não toxicidade, a permeabilidade ao vapor d’água nem a integridade mecânica, mantendo solubilidade e estabilidade térmica adequadas. A formulação F30 destacou-se pela maior atividade antioxidante e sensibilidade à amônia. Durante o armazenamento, observou-se aumento de pH e TVB-N, redução da dureza e mastigabilidade e formação de compostos de deterioração, acompanhados de perda da aceitabilidade sensorial. A resposta colorimétrica do filme correlacionou-se com esses parâmetros e foi aplicada em um sistema de aprendizagem de máquina integrado ao aplicativo SmartFish, que classificou o frescor da tilápia em três níveis com acurácia de 93%. Assim, o sistema demonstrou elevada eficiência e potencial para aplicação prática no monitoramento do frescor de pescado. Os filmes inteligentes com antocianinas de Catharanthus roseus mostraram-se eficazes, especialmente a formulação F30, e a integração com inteligência artificial evidenciou uma abordagem promissora para aumentar a segurança alimentar e reduzir desperdícios.
Abstract: This study aimed to evaluate the impact of different concentrations of anthocyanin extract (CAE), extracted from Catharanthus roseus flowers, on the development of smart films applied to monitoring the freshness of tilapia fillets (Oreochromis niloticus), using artificial intelligence for real-time detection of changes in fish quality. Hydroalcoholic extraction of anthocyanins was performed from the flowers, while collagen was obtained from tilapia skin by hot water extraction; both were characterized in terms of their physicochemical properties. For the elaboration of the films, collagen and pectin were used as polymeric matrices, incorporating different concentrations of anthocyanin extract in the FC (control), F10, F20, and F30 formulations. The physical, mechanical, thermal, functional, and morphological properties were evaluated, including the response to pH variations. The film with the best performance was selected for application to tilapia fillets stored under refrigeration for eight days. The film's color changes, associated with total volatile basic nitrogen (TVB-N) and pH values, were used to create a database for training artificial intelligence models. Complementary analyses were performed to validate the correlation between the colorimetric response and the degree of fish deterioration, including TBARS, microorganism count, texture, volatile compounds, and sensory evaluation. The results indicated a collagen extraction yield of 6.31%, with a hydroxyproline content of 4.83 g/100 g, and preservation of the triple helix structure confirmed by FTIR. The anthocyanin extract showed a concentration of 4.78 mg CGE/g and high antioxidant activity, with a phenolic profile composed of phenolic acids, flavonoids, and anthocyanins, in addition to color variation as a function of pH, highlighting its potential as a freshness indicator. The films exhibited alterations in physical and morphological properties, such as reduced thickness, transparency, luminosity, and elasticity, due to interactions with the polymeric matrix. The incorporation of the extract did not compromise non-toxicity, water vapor permeability, or mechanical integrity, maintaining adequate solubility and thermal stability. The F30 formulation stood out for its higher antioxidant activity and sensitivity to ammonia. During storage, an increase in pH and TVB-N, a reduction in hardness and chewiness, and the formation of deterioration compounds were observed, accompanied by a loss of sensory acceptability. The colorimetric response of the film correlated with these parameters and was applied in a machine learning system integrated into the SmartFish application, which classified the freshness of tilapia into three levels with 93% accuracy. Thus, the system demonstrated high efficiency and potential for practical application in monitoring fish freshness. Smart films with anthocyanins from Catharanthus roseus have proven effective, especially the F30 formulation, and integration with artificial intelligence has shown a promising approach to increase food safety and reduce waste.
Palavras-chave: Colágeno de peixe
Pigmento natural
Flor boa-noite
Embalagem inteligente
Aplicativo de smartphone
Fish collagen
Natural pigment
Four o'clock flower
Smart packaging
Smartphone app
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Alimentos
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38262
Data do documento: 24-Fev-2026
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos



Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons