Avaliação do potencial tintorial do extrato da cúrcuma sobre fibras têxteis e a liberação do seu princípio ativo curcumina

Abstract

A cúrcuma é uma planta originária do subcontinente indiano e é amplamente utilizada em indústrias alimentícias, cosmética, têxtil e farmacêutica por suas características colorísticas e terapêuticas comprovadas (antioxidante, anti-inflamatória, cicatrizante). Nos últimos anos, houve um aumento industrial considerável no uso de produtos naturais e ecologicamente corretos, em especial na indústria têxtil, que cada vez mais vem buscando opções sustentáveis em seus processos e produtos. Diante disso, o presente estudo buscou entender os fenômenos físicos e químicos relacionados à adsorção do extrato da cúrcuma sobre as fibras de algodão e poliamida, pelo processo de tingimento têxtil por esgotamento, assim como o mecanismo de liberação de seu princípio ativo a partir dos têxteis tingidos. Foram avaliados diferentes métodos de extração de curcumina a partir da cúrcuma em pó comercial, e diferentes concentrações de extrato no processo de tingimento, assim como, diferentes proporções de volume de etanol para dessorção. A extração pelo método de agitação na temperatura de 60ºC com etanol, apresentou os melhores resultados de rendimento em curcumina. Nos ensaios de tingimento, observou-se que todas as concentrações apresentaram cor amarelo intenso, entretanto, maiores concentrações de corante proporcionaram maiores quantidades de corante na fibra. Para ambas as fibras, o tempo de equilíbrio de adsorção foi inferior a 25 min, e o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor representou os dados cinéticos do tingimento, indicando que o tingimento pode ser controlado pelo processo de quimissorção. Nas isotermas de adsorção do tingimento, o modelo de Freundlich se adequou melhor para o algodão, mostrando uma interação fraca entre a fibra e a curcumina, e o modelo de Langmuir para a poliamida, mostrando interação superior devido a curcumina e a fibra possuírem polaridades opostas. Os parâmetros termodinâmicos indicam que as interações entre a curcumina e as fibras não são espontâneas para o algodão, assumindo um processo endotérmico e espontânea. Para a fibra de poliamida foi observado um processo exotérmico, mostrando novamente o diferente comportamento das fibras no processo de adsorção da curcumina. Por meio da análise de FTIR, observaram-se alterações na fibra de poliamida tingida, sugerindo a existência de interações químicas, e a análise microscópica não indicou alterações morfológicas na superfície das fibras. Os testes de solidez à lavagem, fricção e água indicaram uma maior resistência da cor para a poliamida, principalmente em meio úmido. Já os ensaios de solidez à luz apresentaram baixa resistência de cor para ambas as fibras. Os ensaios de dessorção da curcumina com os tecidos tingidos apresentaram melhores resultados em solução de 100% etanol, porém com um total liberado de apenas 0,88% e 0,97% para a poliamida e algodão, respectivamente. A dessorção apresentou um comportamento sustentado por 12 horas, adequando-se ao modelo matemático de Higuchi, que indica um processo de liberação puramente difusivo. Nos ensaios antimicrobianos, as amostras tingidas não apresentaram atividades inibitórias, sugerindo uma concentração ineficiente de curcumina e influência na metodologia de extração.

Abstract: Turmeric is a plant originally from the Indian subcontinent and is widely used in the food, cosmetic, textile and pharmaceutical industries for its proven color and therapeutic characteristics (antioxidant, anti-inflammatory, healing). In recent years, there has been a considerable industrial increase in the use of natural and ecologically correct products, especially in the textile industry, which is increasingly seeking sustainable options in its processes and products. Therefore, the present study sought to understand the physical and chemical phenomena related to the adsorption of turmeric extract on cotton and polyamide fibers, by the textile dyeing process by exhaustion, as well as the mechanism of release of its active principle from dyed textiles. Different methods of extracting curcumin from commercial turmeric powder were evaluated, and different concentrations of extract in the dyeing process, as well as different proportions of volume of ethanol for desorption. The extraction by the method of stirring at a temperature of 60ºC with ethanol, showed the best results in curcumin yield. In the dyeing tests, it was observed that all concentrations presented an intense yellow color, however, higher concentrations of dye provided greater amounts of dye in the fiber. For both fibers, the adsorption equilibrium time was less than 25 min, and the pseudo-second order model was the one that best represented the dyeing kinetic data, indicating that dyeing can be controlled by the chemisorption process. In the dye adsorption isotherms, the Freundlich model was better suited for cotton, showing a weak interaction between fiber and curcumin, and the Langmuir model for polyamide, showing superior interaction due to curcumin and fiber having opposite polarities. The thermodynamic parameters indicate that interactions between curcumin and fibers are not spontaneous for cotton, assuming an endothermic and spontaneous process. For the polyamide fiber, an exothermic process was observed, showing again the different behavior of the fibers in the curcumin adsorption process. Through the FTIR analysis, alterations were observed in the dyed polyamide fiber, suggesting the existence of chemical interactions, and the microscopic analysis did not indicate morphological alterations on the fiber surface. The tests of fastness to washing, friction and water indicated a greater resistance of the color for the polyamide, mainly in humid environment. On the other hand, the light fastness tests showed low color resistance for both fibers. The curcumin desorption tests with the dyed fabrics showed better results in a 100% ethanol solution, but with a total release of only 0.88% and 0.97% for polyamide and cotton, respectively. The desorption showed a sustained behavior for 12 hours, adapting to the mathematical model of Higuchi, which indicates a purely diffusive release process. In the antimicrobial tests, the dyed samples did not present inhibitory activities, suggesting an inefficient concentration of curcumin and influence on the extraction methodology.