Antimikrobiyal ambalajlama için pickering emülsiyon yöntemi ile yenilebilir biyoplastik filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of edible bioplastic films by pickering emulsion method for antimicrobial packaging
- Tez No: 1001741
- Danışmanlar: PROF. DR. HAVVA TUTAR KAHRAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, kolay bozulmayan, kalitesini koruyan ve raf ömrü uzun gıdalar sunabilmek, dolayısıyla gıdalardaki mikroorganizma üremesini kontrol altına alabilmek için antimikrobiyal ambalajlama sisteminin geliştirilmesine yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Artan çevre bilinciyle bu alandaki plastik ambalaj kullanımının en aza indirgenmesi ve tüketicilerin sürdürülebilir ambalaj çözümlerine olan talebi, biyopolimer bazlı biyolojik olarak parçalanabilir yenilebilir filmler ve kaplamalar üzerine yapılan araştırmaları teşvik etmektedir. Tarımsal kökenli, doğal veya biyolojik olarak geri dönüşümlü maddelerden oluştukları için çevreyi kirletmeyen kaynaklardan elde edilen yenilebilir filmler, gıda ambalajlamaları için potansiyel faydaları açısından dikkate değer ilgi görmektedir. Doğal kaynaklı protein, polisakkarit ve lipit bazlı biyopolimerlerın kullanımı ile üretilen antibakteriyel yenilebilir filmler, aktif ambalajlama yöntemleri altında tüm gıda ürünlerinde uygulama alanı bulan dikkat çekici bir koruma tekniği olarak değerlendirilmektedir. Bu tez çalışmasında, çevresel etkileri azaltan, insan sağlığına uygun biyobozunur özelliğe sahip ambalaj alternatifi geliştirmek amacıyla pullulan/kitosan biyopolimer matrisi kullanılarak Pickering Emülsiyon (PE) yöntemi ile antibakteriyel özellikte yenilebilir biyoplastik filmler hazırlanmıştır. Filmlere antibakteriyel aktivite özelliği, gümüş nanoparçacık (AgNP) ve iki farklı esansiyel yağ kullanımı (palmarosa yağı ve kekik yağı) ile kazandırılmıştır. Yeşil kimya yaklaşımı ile Andız otu (Inula viscosa L.) ekstraktından gümüş nanoparçacık sentezi yapılmış ve zein proteininin taşıyıcı olarak kullanıldığı Pickering emülsiyon yöntemi ile uçucu yağların stabilizasyonu sağlanmıştır. Sentezlenen AgNP için karakterizasyon çalışmaları (FTIR, XRD, TEM) yapılarak film matrisine dahil edilmiş, değişen miktarlarda esansiyel yağ içeren Pickering emülsiyonları ile son film formülasyonları oluşturulmuştur. Elde edilen yenilebilir biyoplastik filmlerin ilk aşamada kalınlık ölçümleri yapılarak; yapısı ve içeriği fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ve X−ışını kırınım yöntemi (XRD) analizleri ile aydınlatılmıştır. Filmlerin antibakteriyel aktivite davranışları, disk difüzyon yöntemi ile Escherichia coli ve Staphylococcus aureus bakterilerine karşı değerlendirilmiştir. Aynı zamanda filmlerin genel performans değerlendirmesi için nem içeriği, su buharı iletim hızı, çözünürlük, şişme indeksi, ıslanabilirlik, opaklık, UV bariyer özelliği, mekanik dayanım, biyobozunurluk gibi kapsamlı karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Disk difüzyon testi sonucunda, tüm yenilebilir filmlerin kaydadeğer antibakteriyel aktiviteye sahip olduğu tespit edilmiştir. Sentezlenen AgNP ile antimikrobiyal etkinlik sağlanmış, detaylı ve karşılaştırmalı değerlendirme yapıldığında; palmarosa yağı içeren filmlerin belirli ölçüde antibakteriyel etki gösterdiği, ancak film yapısı içinde tutulan yağ bileşenlerinin gıda yüzeyine yeterince geçememesi nedeniyle bu etkinin sınırlı kaldığı belirlenmiştir. Buna karşılık kekik yağı içeren filmler, depolama süresi boyunca daha güçlü koruyucu etki göstermiş ve gıda yüzeyinde mikrobiyal gelişimi daha etkin şekilde baskılamıştır. Gıda koruma uygulamasından elde edilen sonuçlara göre, çalışma içeriğinde üretilen tüm filmlerin ticari polietilen filme kıyasla daha aktif bir koruma yeteneğine sahip olduğu tespit edilmiş, kekik yağı içeren filmlerin performansının daha etkin olduğu gözlenmiştir. Elde edilen tüm sonuçlar, Pickering emülsiyon destekli pullulan/kitosan bazlı yenilebilir biyoplastik filmlerin antimikrobiyal ambalajlama amacıyla kullanılabilecek güçlü bir alternatif oluşturduğunu; özellikle kekik yağı ile zenginleştirilmiş AgNP içerikli film sistemlerinin gıdaların raf ömrünün uzatılmasında yüksek potansiyel taşıdığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, efforts have been increasingly focused on the development of antimicrobial packaging systems to provide foods that are less perishable, maintain their quality, and have extended shelf life, thereby controlling microbial growth in food products. With the growing environmental awareness, the reduction of plastic packaging usage and the increasing consumer demand for sustainable packaging solutions have encouraged research on biopolymer-based, biodegradable, edible films and coatings. Due to being derived from agricultural, natural, or biologically renewable resources, edible films produced from environmentally friendly materials that do not cause pollution have attracted considerable interest because of their potential benefits in food packaging applications. Antibacterial edible films produced using natural protein-, polysaccharide-, and lipid-based biopolymers are regarded as a promising protection technique under active packaging systems, with applications across various food products. In this thesis, antibacterial edible bioplastic films were prepared using a pullulan/chitosan biopolymer matrix through the Pickering emulsion (PE) method, aiming to develop an environmentally friendly, biodegradable packaging alternative suitable for human health. Antibacterial activity was imparted to the films through the incorporation of silver nanoparticles (AgNPs) and two different essential oils (palmarosa oil and thyme oil). Silver nanoparticles were synthesized from Inula viscosa L. (Andız otu) extract using a green chemistry approach, and the stabilization of volatile essential oils was achieved through the Pickering emulsion method, employing zein protein as a carrier. The synthesized AgNPs were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM) prior to their incorporation into the film matrix. Final film formulations were obtained by integrating Pickering emulsions containing varying amounts of essential oils. Initially, the thicknesses of the edible bioplastic films were measured, and their structural characteristics were investigated using FTIR and XRD analyses. The antibacterial activity of the films was evaluated against Escherichia coli and Staphylococcus aureus using the disk diffusion method. In addition, comprehensive characterization studies—including moisture content, water vapor transmission rate, solubility, swelling index, wettability, opacity, UV barrier properties, mechanical strength, and biodegradability—were conducted to assess the overall performance of the films. The results of the disk diffusion tests demonstrated that all edible films exhibited considerable antibacterial activity. While antimicrobial effectiveness was achieved through the incorporation of synthesized AgNPs, detailed comparative evaluations revealed that films containing palmarosa oil exhibited a certain level of antibacterial activity; however, this effect was limited due to the insufficient release of oil components retained within the film structure onto the food surface. In contrast, films containing thyme oil exhibited stronger protective effects throughout the storage period and more effectively suppressed microbial growth on the food surface. Based on the food preservation application results, all films produced in this study demonstrated more active protective performance compared to commercial polyethylene film, with thyme oil–containing films showing superior efficacy. Overall, the findings indicate that Pickering emulsion–assisted pullulan/chitosan-based edible bioplastic films represent a strong alternative for antimicrobial packaging applications, and that AgNP containing film systems enriched with thyme oil, in particular, exhibit high potential for extending the shelf life of food products.
Benzer Tezler
- Feasibility of eugenol encapsulated poly(lactic acid) (PLA) films via electrospinning as a novel delivery system for volatile compounds in food packaging systems
Elektroeğirme ile eugenol enkapsüle edilmiş PLA filmlerin uçucu bileşikler için yeni taşınım sistemi olarak gıda ambalaj sistemlerinde uygulanabilirliği
DILHUN KERİMAN ARSERİM UÇAR
Doktora
İngilizce
2017
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KOREL
PROF. DR. KIT L. YAM
- The cultivation of diatoms species for encapsulation of antimicrobial agent in active food packaging applications
Aktif gıda ambalaj uygulamalarında antımikrobiyal ajanın kapsüllenmesi için diatom türlerinin yetiştirilmesi
FATIMAH ALZAHRAA ALAWEER
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Biyomühendislikİstanbul Bilgi ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSEN BETÜL AKTAŞ
- Development of a novel active packaging system based on layer-by-layer deposition of natural antioxidants and antimicrobials to extend food products' shelf life
Gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmak için doğal antioksidanların ve antimikrobiyellerin katmanlı depozisyonuna dayalı yeni aktif ambalajlama sisteminin geliştirilmesi
BEGÜM AKGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KOREL
PROF. DR. LUCİANO PİERGİOVANNİ
- Gıda sektörü için biyoaktif ve biyobozunur özelliklere sahip kompozit filmlerin geliştirilmesi
Development of composite films with bioactive and biodegradable properties for food industry
GONCA GÜLFEM TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBiyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR AYTAR ÇELİK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM ERDAL ALTINTAŞ
- Gıda ambalaj uygulamaları için antibakteriyel özellikte pullulan temelli yenilebilir film üretimi
Development of pullulan based edible film with antibacterial activity for food packaging application
DEMET ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAVVA TUTAR KAHRAMAN