Evaluation of edible films with palmarosa oil as active food packaging for kashar cheese
Kaşar peyniri için aktif gıda ambalajı olarak palmarosa yağı ilaveli yenilebilir filmlerin değerlendirilmesi
- Tez No: 630636
- Danışmanlar: PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Besin Hijyeni ve Teknolojisi, Gıda Mühendisliği, Food Hygiene and Technology, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Gıda ürünlerinin kalitesini ve tazeliğini korumak için, paketleme malzemesi olarak birçok materyal kullanılır. En yaygın materyaller plastik, alüminyum, kağıt ve camdır. Ek olarak, bu materyaller ile yapılan ambalajlamanın raf ömrünü uzatmak ve gıda kalite standartlarını korumak için yetersiz olduğu durumlarda, ambalajlara veya ambalaj malzemesine kimyasal koruyucular eklenir. Bu ambalajlama sonucunda kalite özelliklerinin ve gıdaların insan sağlığı için önemli bileşenlerin kaybı kaçınılmaz hale gelmiştir. Ayrıca, kimyasal koruyucuların, plastik ve alüminyum ambalajların kullanımının hem çevre hem de canlılar üzerinde zararlı etkileri vardır. Bir kez kullanılan plastik ve alüminyum malzemelerin çoğunun bertaraf edilmesi ve geniş bir alan kaplaması çevre kirliliğini beraberinde getirmiştir. Rastgele atılan plastik atıklar rüzgarın etkisiyle doğaya kolayca yayılır. Bu durum hem doğada kötü bir görünüm yaratır hem de kirliliğe neden olan plastikler uzun sürede çözünür. Öte yandan, nehirlerimizde, göllerimizde ve denizlerimizde plastik kirlilik gözlenmektedir ve bu kirlilik göllerde ve denizlerde yaşayan canlılara zarar vermektedir. Bazı kimyasal koruyucuların insan sağlığına zararlı olduğu ve kardiyovasküler hastalıklara ve hatta uzun süreli maruziyette kansere neden olabileceği kanıtlanmıştır. Bu nedenlerle, tüketiciler kimyasal koruyucuların kullanımını onaylamaz ve çevreye zararlı ambalaj malzemesi kullanan gıdaları satın almayı tercih etmez. Son zamanlarda yaygın olarak kullanılan paketleme ve muhafaza yöntemleri yetersiz kalmıştır. Öte yandan, yenilikçi gıda muhafaza yöntemleri üreticiler için pahalı oldukları için yaygınlaştırılamamıştır. Tüm bu nedenleri göz önünde bulundurarak, üreticiler gıda ürünlerini korumak için daha sağlıklı, daha güvenli ve daha uygun maliyetli yeni paketleme sistemlerine yönelmiştir. Bunlardan en yaygın olanı modifiye atmosfer ambalajıdır. Modifiye atmosfer ambalajı, aktif ambalajı ve aktif ambalajın bir kolu olan yenilebilir film ve kaplamalar takip eder. Aktif ambalajın bir kolu olan yenilebilir film ve kaplamaların popülaritesi gün geçtikçe artmaktadır. Aktif paketleme, mevcut tüketici talepleri ve pazar trendlerindeki sürekli değişikliklere yanıt olarak tanıtılan yenilikçi gıda paketleme konseptlerinden biridir. Herhangi bir aktif ambalajlama sistemi uygulanmadan önce gıdaların bozulduğu mekanizmanın anlaşılması gerekir. Çünkü bir gıdanın raf ömrü, gıdanın doğası gibi çeşitli faktörlere bağlıdır; asitlik (pH), su aktivitesi (aw), besin içeriği, anti-mikrobiyal bileşenleri, ve dışsal faktörler ve bu faktörler, doğrudan gıda ürünlerinin kimyasal, fiziksel ve mikrobiyolojik bozulma mekanizmalarını ve bunların raf ömrünü etkileyecektir. Bu mekanizmalar göz önünde bulundurularak, ürünün kalitesini ve raf ömrünü uzatmak için farklı aktif ambalajlama teknikleri uygulanır, bunlar; aktif süpürme ve aktif serbest bırakma teknikleridir. Aktif süpürme tekniği için bağlayıcı maddeler kullanılırken, aktif serbest bırakma için yayıcı maddeler kullanılır. Bu maddelerin paketin içine veya yüzeyine eklenmesiyle pakette bulunan ürünle etkileşime girmesi sağlanır, ve bunun sonucunda gıdanın kalite özellikleri aynı kalırken, raf ömrü uzar. Bu tekniklerin uygulanmasıyla oksijen, karbondioksit, nem, antimikrobiyal, antioksidan bileşenler ve etilen pakete bağlanabilir veya ambalaj ortamına yayılabilir. Aktif ambalajlamanın en iyi örneklerinden biri yenilebilir kaplamalar ve filmlerdir. Yenilebilir kaplamalar ve filmler, film oluşturma ve yenilebilir makromoleküllerin uçucu yağlar gibi antimikrobiyal ajanlarla kullanımı gibi sistemleri içerir. Yenilebilir filmler ve kaplamalar çoğunlukla gıda ürünlerini korumak ve raf ömrünü uzatmak için et, peynir, taze meyveler, sebzeler ve deniz ürünlerinde kullanılır. Yenilebilir filmler ve kaplamalar, yiyecekleri hem mekanik hem de fiziksel darbelere karşı gıda ve çevre arasında bir bariyer olarak korur ve gaz geçişlerini önler. Bununla birlikte, yenilebilir filmler gıdaları korumak için tek başına yeterli olmayabilir, bu nedenle bu sorunun üstesinden gelmek için antimikrobiyal ve antioksidan bileşenler de eklenir. Polisakkaritler, proteinler, lipitler ve bunların karışımları genellikle yenilebilir filmlerde ve kaplamalarda kullanılır. Çalışmalarda en çok tercih edilen biyomolekül polisakkaritlerdir, çünkü polisakkaritler çok iyi gaz ve nem bariyeri özelliklerine sahiptir. Selüloz, kitosan ve nişasta yenilebilir film çalışmalarında en çok kullanılan polisakkaritler çeşitleridir. Polisakkaritler temelinde üretilen yenilebilir filmler, taze meyve ve sebzeleri korumak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Protein bazlı yenilebilir filmler, antimikrobiyal ve antioksidan taşıyıcılar olarak iyi adaylardır ve genellikle küçük boyutlu fındık, fıstık gibi gıdalar için kullanılır. Protein bazlı filmler iyi oksijen bariyerleridir, ancak neme karşı hassastırlar. En yaygın olarak kullanılan yenilebilir protein bileşenlerinden biri jelatindir. Sıklıkla kullanılan ve güçlü bir film oluşturma özelliğine sahip jelatin, oksijen ve ışık koruması sağlamak için kullanılır. Lipidler ise proteinlerin aksine çok iyi nem bariyerleridir. Bununla birlikte, lipit bazlı filmler diğerlerinden daha kırılgandır. Bu nedenle, lipit bazlı filmler, mekanik olarak daha sağlam bir paketleme sistemi elde etmek için genellikle protein ve/veya selüloz türevi film oluşturucu maddelerle birleştirilir. Öte yandan, kompozit filmlerde polisakkarit, protein ve lipitleri birlikte kullanılır ve filmi birbirlerinin zayıf noktalarını kapatarak istenilenden daha güçlü bir hale getirir. Esansiyel yağlar, yenilebilir filmlerin ve kaplamaların antimikrobiyal ve antioksidan özelliklerini arttırmak için kullanılır. Uçucu yağlar, çiçek, yaprak, kök, tohum veya ağaç kabuğu gibi bitki kısımlarından elde edilir. Güçlü ve yoğun yapıları nedeniyle, uçucu yağlar yenilebilir filmlerde dikkatlice ve az miktarda kullanılmalıdır. Uçucu yağ içeren yenilebilir film çalışmalarında, az miktarlarda kullanılan uçucu yağların bile çok yüksek antimikrobiyal değerlere sahip olduğu gözlenmiştir. Bu uçucu yağların en etkili olanlarından biri palmarosa yağıdır. Palmarosa yağı Cymbopogon martinii bitkisinin çiçeklerinden elde edilir. Palmarosa yağı GRAS listesindedir, antibakteriyel ve antifungal özellikleri ile öne çıkmaktadır. Bazı esans yağları karşılaştırılmış ve palmarosa yağının, Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerine karşı diğer yağlardan daha yüksek antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir. Bu araştırmada, raf ömrünü uzatmak ve kaşar peynirinin kalite özelliklerini korumak için ambalaj malzemesi olarak kullanılacak olan yenilebilir filmler için uygun bir formülasyon ve palmarosa yağı içeren filmler ile kaplanmış numunelerle ve kaplanmamış kontrol numunelerin mikrobiyal, fiziksel ve kimyasal profilleri karşılaştırılmıştır. Agar, jelatin ve gam arabik ile yapılan denemeler sonucunda agar-jelatin bazlı filmler seçilerek çözgen döküm yöntemi ile üretilmiştir. Seçilen filme %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında palmarosa yağı katılmış, filmlerin antimikrobiyal, antioksidan ve film karakterizasyon özellikleri araştırılmış ve en uygun oran olan %4 palmarosa yağı içeren filmin kaşar peyniri raf ömrü üzerindeki çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmanın ilk aşamasında, farklı miktarlarda gam arabik, jelatin, agar ve gliserin kullanılarak en dayanıklı ve stabil yenilebilir film oluşumu amaçlanmıştır. 23 farklı formül çalışılmış ve bunlardan sadece 10 tanesinin film oluşturabildiği saptanmıştır. Oluşan filmlere suda ve %15 NaCI içeren solüsyonda şişme analizi uygulanmıştır, sonuçlarında ise agar içeren filmlerin daha dayanıklı olduğu görülmüştür. Yapılan bütün analizlere göre, film materyali olarak agar ve jelatin 75:25 (v:v) kullanılmasının uygun olduğuna karar verilmiştir. Filme eklenecek yağ konsantrasyonunu belirlemek için farklı konsantrasyonlarda eklenen yağların olduğu filmlere agar diffüzyon testi yapılarak antimikrobiyal değerleri ölçülmüştür. Antioksidan analizi 2,2'-diphenyl-1picrylhydrazyyl (DPPH) serbest radikal süpürücü tayini yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, %1 palmarosa yağı içeren filmde hem E.coli hem de S.aureus için en düşük antimikrobiyal aktivite görüldü, değerler sırasıyla 0.25 ve 0.20 cm2 idi. %4 ve %5 palmarosa yağı içeren filmler en yüksek değerlere sahiptir, değerler arasında çok fazla fark bulunmamıştır. %4 ve %5 palmarosa yağı sonuçları E.coli için 0.84 ve 0.95 cm2, S.aureus için 2.01 ve 2.23 cm2'dir. %4 ve %5 palmarosa yağı içeren filmler antifungal analizde en başarılı sonuçları vermiştir, P.carneum için 0.7 ve 1 cm2, P.verrucosm için 0.75 ve 1.1 cm2 ve A.niger için 0.8 ve 1 cm2 inhibisyon alanı oluşturdukları gözlenmiştir. Antioksidan test sonuçları, %2, %3 ve %5 palmarosa yağı içeren yenilebilir filmlerin, sırasıyla 3 ve 3.1 mg/mL olmak üzere diğer konsantrasyonlardan daha düşük IC50 değerlerine sahip olmakla beraber daha yüksek antioksidan aktiviteye sahiplerdir. Tüm bu analizlerin sonuçları değerlendirildiğinde, %4 palmarosa yağı içeren yenilebilir film ile devam etmeye karar verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, 0.8 cm kalınlığında kaşar peynirleri, %4 palmarosa yağı içeren yenilebilir filmlerle kaplandı ve 29 gün boyunca 4°C'de kontrol örnekleri ile farklı cam kaplarda buzdolabında saklandı. Fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik analiz 0, 1, 8, 15, 22 ve 29. günlerde gerçekleştirildi. Analiz sonuçları, küf ve maya büyümesinin büyük ölçüde inhibe edildiğini, ancak renk gibi fiziksel özelliklerde anlamlı bir fark gözlenmediğini gösterdi. Sonuç olarak, antimikrobiyal, antifungal aktivitesi yüksek olan palmarosa yağının ve yenilebilir film oluşturma kabiliyeti ve mükemmel özelliklere sahip olan agar ve jelatinin, kaşar peynirinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini korumada çok başarılı olmadığı, ancak mikrobiyal büyümeyi büyük ölçüde inhibe etmede olağanüstü başarılı olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Many materials are used to pack the food and food products in order to maintain the quality and freshness of food products. The most common materials are plastic, aluminium, paper and glass. In addition, in cases where packaging with these materials is insufficient to extend the shelf life and maintain the quality standards of food, chemical preservatives are added to the packaging or to the packaging material. However, inevitable loss of quality features and the components important for human health of foods have been observed as a result of these packagings. Furthermore, the use of chemical preservatives, plastic and aluminium wrappers have detrimental effects both on environment and living being. The disposal of most of plastic and aluminium materials used once and take a large space brought environmental pollution. The plastic wastes that are discarded randomly are easily spread to the nature with the effect of the wind. This situation both creates a bad appearance in nature and dissolves these plastics, which take a long time to cause pollution. On the other hand, plastic pollution is observed in our rivers, lakes and seas, and this pollution damages the living creatures living in lakes and seas. It has been proven that some chemical preservatives are harmful for human health and can cause cardiovascular diseases and even cancer in prolonged exposure. For these reasons, consumers do not approve the use of chemical preservatives and do not prefer to buy foods that use environmentally hazardous packaging material, so packaging and preservation methods that have been widely used have been insufficient recently. On the other hand, innovative food preservation methods have not been widely disseminated as they are expensive for producers. When considering all these reasons, manufacturers have turned to new types of packaging systems that are healthier, safer and more cost-effective to protect food products. The most common of these is modified atmosphere packaging. Modified atmosphere packaging follows active packaging and edible films and coatings, a branch of active packaging. The popularity of edible films and coatings, a branch of active packaging is increasing day by day. Active packaging is one of the innovative food packaging concepts introduced in response to constant changes in current consumer demands and market trends. Before applying any active packaging system, the mechanism by which food is spoiled must be understood. Because the shelf life of a food depends on various factors such as the nature of the food; acidity (pH), water activity (aw), nutrient content, antimicrobial components, and external factors which will directly affect the chemical, physical and microbiological deterioration mechanisms of food products and their shelf life. Considering these mechanisms, different active packaging techniques are applied to extend the quality and shelf life of the product, these are; active sweeping and active release techniques. Binders are used for active sweeping technique, while spreading agents are used for active release. By adding these substances into or applying on the surface of the package, they interact with the product in the package, and as a result, the quality of the food remains the same, while the shelf life is extended. With the application of these techniques, oxygen, carbon dioxide, moisture, antimicrobial, antioxidant components, and ethylene can be connected to the package or spread into the package media. One of the best examples of active packaging is edible coatings and films. Edible coatings and films include systems such as film forming and the use of edible macromolecules with antimicrobial agents, such as essential oils. Edible films and coatings are mostly used in meat, cheese, fresh fruits, vegetables and seafood in order to protect food products and extend their shelf life. Edible films and coatings protect the food as a barrier between the food and the environment, both against mechanical or physical impacts and prevent gas passages. However, edible films may not be sufficient alone to protect foods, therefore to overcome this problem antimicrobial and antioxidant components are also added. Polysaccharides, proteins, lipids and mixtures of them are generally used in edible films and coatings. The most preferred biomolecule in the studies are polysaccharides, because polysaccharides have very good gas and moisture barrier properties. Cellulose, chitosan and starch are the mostly used polysaccharides in edible film studies. Edible films produced on the basis of polysaccharides are widely used to protect fresh fruits and vegetables. Protein-based edible films are good candidates as antimicrobial and antioxidant carriers and are generally used for foods such as small-sized nuts. Protein-based films are good oxygen barriers, but they are sensitive to moisture. One of the most commonly used edible protein component is gelatin. Gelatin, which is used frequently and has a strong film forming feature, is used to provide oxygen and light protection. Lipids, on the other hand, are very good moisture barriers, unlike proteins. However, lipid-based films are more fragile than others. For this reason, lipid-based films are often combined with protein and/or cellulose-derived film-forming agents to obtain a mechanically more robust packaging system. On the other hand, composite films make use of polysaccharide, protein and lipids together, making the film stronger than the desired product by closing each other's weak points. Essential oils are used to increase the antimicrobial and antioxidant properties of edible films and coatings. Essential oils are obtained from parts of plants such as flowers, leaves, roots, seeds, or bark. Due to their strong and dense structure, essential oils should be used carefully and in small amounts in edible films. In edible film studies containing essential oil, it was observed that even the essential oils used in small quantities had very high antimicrobial values. One of the most effective of these essential oils is palmarosa oil. Palmarosa oil is obtained from Cymbopogon martinii plant flowers. Palmarosa oil is in the GRAS list, it stands out with its antibacterial and antifungal properties. A number of essential oils were compared and showed that palmarosa oil has higher antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria than other oils. In this survey, a proper formulation generating edible films as packaging material is defined for extend the shelf life and preserve quality features of kashar cheese and the microbial, physical and chemical profile of the coated with palmarosa oil incorporated edible films and uncoated control samples has been compared. As a result of trials with agar, gelatin and gum arabic, agar-gelatin based films were selected as film forming materials and produced by solvent casting method. Palmarosa oil was added to the selected films at 1%, 2%, 3%, 4% and 5% and antimicrobial, antioxidant and film characterization properties of the films were investigated. Based on the experimental results, films containing 4% palmarosa oil was selected for kashar cheese application. In the first stage of this study, it was aimed to create the most durable and stable edible film using different ratios of gum arabic, gelatin, agar and glycerin. 23 different film formulas were studied and only 10 of them were found to be able to form films. Swelling analysis was applied to the formed films in water and a solution containing 15% NaCI, and the results showed that the films containing agar were more durable. According to the findings, it has been decided that it is appropriate to use agar and gelatin 75:25 (v:v) as film forming material. In order to determine the oil concentration to be incorporated into the film, antimicrobial activities were observed at all oil concentrations by applying agar diffusion test to the films. Antioxidant activity analysis were also performed by applying 2,2'-diphenyl-1picrylhydrazyyl (DPPH) free radical scavenger method. According to the results of the analysis, the lowest antimicrobial activity for both E.coli and S.aureus was seen in the film containing 1% palmarosa oil, respectively the values were 0.25 and 0.20 cm2. Films containing 4% and 5% palmarosa oil have the highest values, there is not much difference between the values. The results of 4% and 5% palmarosa oil are 0.84 and 0.95 cm2 for E.coli, 2.01 and 2.23 cm2 for S.aureus. 4% and 5% palmarosa oil incorporated films were the most successful result in antifungal analysis. It was observed that they formed an inhibition zone of 0.7 and 1 cm2 for P.carneum, 0.75 and 1.1 cm2 for P.verrucosm and 0.8 and 1 cm2 for A.niger. Antioxidant test results showed that edible films comprised 2%, 3% and 5% palmarosa oil had higher antioxidant activity with lower IC50 values than the other concentrations, respectively 3 and 3.1 mg/mL. When the results of all these analyzes are evaluated, it is decided to continue with a film containing 4% palmarosa oil. In the second part of the study, kashar cheeses at a thickness of 0.8 cm were covered with the obtained films containing 4% palmarosa oil and stored for 29 days in the refrigerator at +4°C in different glass containers with control samples. Physical, chemical and microbiological analysis were carried out on days 0, 1, 8, 15, 22, and 29. Results of the analysis showed that highly inhibition the growth of molds and yeasts, but no significant difference was observed in physical properties such as color between control cheese samples and samples coated with films containing 4% palmarosa oil To be conclude, it has been observed that the superior antimicrobial, antifungal activity of palmarosa oil and agar and gelatin having strong ability and great properties to form edible film, are not very successful in preserving physical and chemical properties of kashar cheese, but highly inhibition of microbial growth is extraordinarily successful.
Benzer Tezler
- Defne (Laurus nobilis) ve fesleğen (Ocimum basilicum) ekstraktları kullanılarak üretilen yenilebilir filmlerin alabalık (Oncorhynchus mykiss) filetolarına etkilerinin tespiti
Evaluation of effects of edible films produced using daphne (Laurus nobilis) and basil (Ocimum basilicum) extracts to trout fillets (Oncorhynchus mykiss)
GÖKNUR SÜRENGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Su ÜrünleriEge ÜniversitesiSu Ürünleri Avlama ve İşleme Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERNA KILINÇ
- Balmumu ve propolis içeren aljinat bazlı yenilebilir film üretimi ve bu filmlerin bazı özelliklerinin incelenmesi
Preparation of alginate based edible films formulated with beeswax and propolis and evaluation of some features of these films
RAPERİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN BORAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMRAN CANSU
- Evaluation of the use of niaouli volatile oil incorporated edible films as active food packaging for kashar cheese
Niaouli uçucu yağı ilaveli yenilebilir filmlerin kaşar peynirinde aktif gıda ambalajı olarak kullanımının değerlendirilmesi
ÖZDEN İLGÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Pyrus elaeagnifolia L. (ahlat) meyve ekstraktında sentezlenen gümüş nanopartikülleri (AGNP)+zein içeren filmin antioksidan ve antibakteriyal etkinliğinin araştırılması
Investigation of antioxidant and antibacterial activity of film containing silver nanoparticles (AGNP)+zein synthetic in Pyrus elaeagnifolia L. (ahlat) fruit extract
İSMAİL ESAT YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVCİHAN GÜRSOY
- Kırmızı hevhulma (Lythrum salicaria L.) ile zenginleştirilmiş sodyum aljinat filmlerin karakterizasyonu ve gıda endüstrisinde kullanılma potansiyelleri
Characterization of sodium alginate films enhanced with Lythrum salicaria L. and their usage potentials in food industry
FATMANUR ZAMAHAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiGiresun ÜniversitesiBiyosüreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SONER ENGİN