Characterization of carrageenan films incorporated with flaxseed oil
Keten tohumu yağı içeren karragenan filmlerin karakterizasyonu
- Tez No: 637327
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Kimya, Food Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 58
Özet
Gıda paketleme endüstrisi, her yıl yeni teknolojiler ile gelişen en büyük endüstrilerden biridir. Gıda ambalajları, tüketicilerin satın alma eğilimlerini ve gıdaların raf ömrü boyunca stabil olarak kalmasında önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle, ambalajlar tüketiciler tarafından cazip olmalı ve yüksek bariyer özellikleri ile stabil raf ömrü sağlamalıdır. Gıda ambalajında; cam, karton, metal veya plastik gibi farklı malzeme türleri kullanılmaktadır. Plastikler, gıda ambalajlama endüstrisinde yüzyıllardır kullanılan önemli malzemelerdir. Raf ömrünü uzatmak, belirli gıda malzemelerini korumak ve tüketici taleplerini karşılamak amacıyla çeşitli özelliklere sahip plastikler geliştirilmiştir. Bu nedenle farklı plastik türleri kullanılmaktadır. Plastikler düşük üretim maliyetleri, kullanım kolaylığı, çeşitliliği ve uyarlanabilirliği açısından avantajlıdır. Gıda endüstrisinin gelişimiyle birlikte ambalajlı ürünlerin tüketimi artmıştır. Tüketim kaynaklı atık problemlerine çözüm olarak kullanılabilecek ve yüksek miktarda ithal edilen plastik hammaddeleri ikame edebilecek biyopolimer esaslı ambalaj materyallerinin geliştirilmesi önem kazanmıştır. Biyopolimerler, biyobozunur özellikleri sayesinde çevre dostu plastik çeşitlerindendir. Biyopolimerler karbonhidratlar veya proteinler gibi doğal kaynaklardan elde edilebilirler. Selüloz, kitosan ve karagenan, karbonhidrat bazlı biyoploymerler iken jelatin, gluten ve peynir altı suyu proteini protein bazlı biyopolimerlerdir. Doğal kaynaklı biyopolimere karşın biyopolimerler, polilaktik asit, polivinil alkol ve polihidroksi-alkanoatlar gibi sentetik olarak da üretilebilir. Yenilenebilir, çevreyle uyumlu ve daha kolay geri dönüştürülebilir olmalarının yanında ayrıca toksik olmamaları ve daha az enerji ile üretilebilinir olmaları doğal kaynaklı biyopolimerlerin avantajları arasında yer almaktadır. Doğal kaynaklara dayanan biyopolimerler, gıda ambalaj endüstrisinde birçok uygulama için incelenmiştir. Doğal bazlı biyopolimerler, gıda ambalaj malzemeleri olarak kaplamalar ve yenilebilir filmler geliştirmek için kullanılmaktadır. Kaplamalar ve yenilebilir filmler, daldırma, püskürtme, kaplama veya daha önce oluşturulan şekil ile kaplama metotları ile gıda maddelerine uygulanabilir. Genel olarak kaplamalar sıvı; yenilebilir filmler ise katı formlardır. Bununla birlikte, film çözeltisinin hem katı lamine olarak sarılması hem de kaplama olarak uygulandığı literatür çalışmaları bulunmaktadır. Araştırmacılar, daha iyi paketleme özelliklerine sahip yenilebilir filmlere odaklanmaktadırlar. Bu nedenle, farklı malzemelerle zenginleştirilmiş yenilebilir filmlerle yapılan çalışmalar, paketleme sektörü içinde popüler alanlardan biri haline gelmiştir. Bazı biyopolimerlerin mekanik ve bariyer özellikleri geleneksel olarak kullanılan plastiklere göre yetersiz kalabilmektedir. Bu sebeple biyopolimerlerin ticari kullanımı sınırlanmaktadır. Ancak, biyopolimere çeşitli ajanların eklenmesi ile bu özellikler uyarlanabilmektedir. Hedeflenen gıda maddelerine ve film özelliklerine bağlı olarak eklenecek malzemeler, örneğin renklendiriciler, antioksidanlar, bitkisel yağlar, bitki ekstraktları ve nanopartiküller değişkenlik gösterebilmektedir. Örnek olarak, taze kesilmiş meyvelerin kaplanması için düşük oksijen geçirgenliğine sahip filmler tercih edilmektedir. Bu amaç doğrultusunda film formülasyonuna oksijen geçirgenliğini düşürücü ajanlar eklenmektedir. Bir diğer örnek ise antimikrobiyal ajan ilavesi ile biyopolimere bu özellik kazandırılarak gıdaların raf ömrünce bozulması önlenebilir. Karragenan, gıda endüstrisinde çeşitli amaçlarla kullanılan karbonhidrat bazlı biyopolimerler çeşitlerinden biridir. Kırmızı deniz yosunlarından üretilirler ve gıdalarda kıvam arttırıcı, emülgatör ve stabilizatör olarak kullanılmaktadırlar. Yapısı sülfatlanmış galaktoz ünitelerinden oluşan polisakkaritlerden oluşmaktadır. Temel olarak üç çeşitte sınıflandırırlar; kappa, iota ve lambda. Karragenan çeşitlerinden hedeflenen amaca yönelik olarak kullanımı yapılmaktadır. Örneğin, karragenan çeşitleri arasında yüksek jelleşme kapasitesi ve stabil film dağılımı nedeniyle ĸ-karragenan, genellikle film formülasyonları geliştirme çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Karragenanın film oluşturma ve jelleşme özelliklerinin yüksek olduğu rapor edilmiştir. Sıcak suda çözünerek kuvvetli jel oluşumu sağlanmaktadır. Karragenanın film oluşturma mekanizması incelendiğinde uygun sıcaklıkta jelleşmenin ardınından kurutma işlemi uygulanmaktadır. Çözücünün buharlaştırılmasıyla karragenan yapısındaki polisakkaritlerin çift kat sarmal yapı oluşturarak film oluşumu gerçekleştirilir. Ayrıca film formülasyonuna ilave edilecek potasyum iyonları ile jelleşmesi desteklenebilmektedir. Bu durumda jelleşme ve erime sıcaklıklarının yükseldiği rapor edilmiştir. Bitki özleri, bitkisel yağlar ve nanopartiküller içeren karragenan filmleri günümüzde yeni yenilebilir film uygulamaları için araştırılmaktadır. İlave malzemelerle, karragenan filmlerinin fiziksel ve mekanik özellikleri iyileştirilir, böylece bariyer özellikleri de arttırılabilir. Mekanik ve bariyer özelliklerinin yanında film yapısının homojen dağılımı için plastikleştirici ve emülsifiye edici ajanların kullanımı da sıklıkla görülmektedir. Keten tohumu yağı aynı zamanda farklı endüstriyel kullanımlarında bezir yağı olarak da adlandırılmaktadır. Keten tohumu yağı, keten tohumundan elde edilen bitki bazlı yağlardandır. Keten tohumu, kompozisyonunda yaklaşık %40 yağ içerir. Bu yağ içeriğinin yarısından fazlası çoklu doymamış yağ asitlerinden oluşur. Çoklu doymamış yağ asitleri bileşiminde yaklaşık %60'ı alfa-linolenik asit içermektedir. Ayrıca, keten tohumu yağı, genel olarak en yüksek çoklu doymamış yağ asidi içeren bitki yağı olarak da ifade edilir. Günümüzde yenilebilir film geliştirme çalışmalarında keten tohumu yağı kullanımı sınırlıdır. Ancak, keten tohumu yağı eklenerek yapılan çalışmalarda termal ve bariyer özelliklerin geliştirildiğini rapor edilen çalışmalar bulunmaktadır. Bu sebeple keten tohumu yağı ile katkılandırılan kaplamaların ve yenilebilir film malzemelerinin gıda ambalaj endüstrisinde kullanılabilme potansiyeli mevcuttur. Bu çalışmada karragenan filmler, keten tohumu yağı ile zenginleştirildi ve filmlerin karakterizasyonu yapıldı. Yapılan çalışma keten tohumu yağı ile karagenan filmlerinin fiziksel ve bariyer özelliklerinin araştırılmıştır. Bu çalışmada karragenan filmler dökme metoduyla hazırlanmıştır. Yenilebilir film malzemesi olarak geliştirilmesi hedeflenmiştir. Filmin hazırlanmasında gliserol, plastikleştirici ajan olarak kullanmıştır. Film çözeltisine eklenen Tween 80 emülgatör ajan olarak kullanılmıştır. İlave olarak, film çözeltisine potasyum klorür eklenerek karragenanın jel oluşturması desteklenmiştir. Elde edilen filmlerin karakterizasyon çalışmalarında filmin kalınlığı, nem içeriği, şişme yüzdesi, su buharı geçirgenliği ve opasitesi incelenmiştir. Ayrıca bu çalışmada, emülgatör olan Tween 80 konsantrasyonunun etkisi de incelenmiştir. Yapılan karakterizasyon çalışmalarının sonuçlarına göre Tween 80 miktarı artırıldıkça daha yüksek kalınlıkta ve nem içeriğinde filmler elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, yüksek emülgatör konsantrasyonu ile filmlerin şişmesi ve opaklığı azaltılmıştır. Daha sonra, keten tohumu yağı konsantrasyonunun karagenan filmlerinin üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Filmdeki keten tohumu yağı konsantrasyonunun artması, daha düşük nem içeriğine, daha az şişme özelliklerine ve daha az su buharı geçirgenliğine sahip olan, daha kalın ve daha opak filmlerin oluşmasını sağlamıştır. Karrageenan filmlerin bitki yağı ile birleştirilmesinin filmlerin karakteristik özelliklerini geliştirdiği görülmüştür. Bu nedenle, keten tohumu yağı içeren karagenan filmler, gıda maddeleri için yenilebilir filmlerin uygulanma çalışmaları için potansiyel malzeme olarak önerilebilir.
Özet (Çeviri)
Food packaging industry is one of the major industry that has been developing each year with novel technology. Food packaging plays an important role in terms of purchasing by consumers and keeping food stable in their shelf life period. Therefore, packaging should be attractive by the consumers and also provide stable shelf life with high barrier properties. There are different types of materials used in food packaging such as glass, cardboards, metals or plastics. In food packaging industry, plastics are major materials that have been used for centuries. Plastics with various features has been developed for the purpose of prolonging the shelf life, protecting specific food material, and/or meet consumer demands. For this reason, different types of plastics are being used. Plastics are advantageous in terms of lower cost, ease of use, diversity, and adaptability. Biopolymers are one of the plastic type that are eco-friendly owing to its biodegredablity features. Biopolymers can be based on natural resources such as carbohydrates or proteins. Cellulose, chitosan, and carrageenan are carbohydrate based bioploymers while, gelatin, gluten, and whey are protein based biopolymers. In spite of natural based biopolymers, bioploymers can be produced synthetically such as polylactic acid, polyvinyl alcohol, and polyhydroxy-alkanoates. Natural sourced biopolymers have advantages as they are renewable, good for the environment, easier recycling, non-toxicity, and less energy to produce. Biopolymers based on natural resources are been studied for many application in food packaging industry. Natural based biopolymers are being used for developing coatings and edible films as food packaging materials. Coatings and edible films are applied food stuff by immersion, spraying, coating, or wrapping with previously formed shaped. In general, coatings are liquid forms and films are solid forms. However, there are studies that film solution is both applied as coating and wraping as solid laminates. Researchers focus on edible films with higher performance of packaging features. By this reason, studies with edible films enriched with different materials are one of the popular area in packaging sector. Additional materials such as colorants, antioxidants, oils, plant extracts and nanoparticles are varies depending on the target food stuff and film property. To illustrate, films with lower oxygen permeability is preferred for coating fresh-cut fruits. Carrageenan is one of the carbohydrate based biopolymers that are used in the food industry with different purposes. They are produced from red seaweeds and can be used as thickener, emulsifier and stabilizer in the food industry. In the purpose of usage, different types of carrageenans can be used. Carrageenan films with plant extracts, plant oils, and nanoparticles are investigated nowadays for novel edible film applications. With additional materials, carrageenan films' physical and mechanical properties are improved, thus its protective characterics are enhanced. Flaxseed oil, also expressed as linseed oil, is plant-based oil originated from flaxseed. Flaxseeds contain approximately 40% fat in its compositions. More than half of its fat content is composed of polyunsaturated fatty acids. Further, flaxseed oil is stated as highest polyunsaturated fatty acid containg plant oil in common. Flaxseed oil usage in edible film developments is limited as in today. However, there are potential features of flaxseed oil that can be utilized for food packaging industry. In this study, carrageenan films were incorporated with flaxseed oil and characterization of films were performed. This was the first report having the scope of investigation of physical and barrier properties of carrageenan films with flaxseed oil. Moreover, the effect of emulsifier, Tween 80, was also examined in this study. Films having a higher thickness and moisture content were obtained while Tween 80 amount was increased. As well as, swelling and opacity of films were reduced with higher emulsifier concentration. Then, flaxseed oil' concentration effect on carrageenan film was investigated. Increment of flaxseed oil concentration provided thicker and more opaque films which have lower moisture content, less swelling features, and less water vapor permeable. It has been seen that incorporation of carrageenan films with plant oil improved its film characteristics. Thus, carrageenan films containing flaxseed oil can be suggested for application of edible films for food stuff.
Benzer Tezler
- Antimicrobial properties of silk fibroin-carrageenan films incorporating grape seed extract
Üzüm çekirdeği özütü içeren ipek fibroin-karragenan filmlerin antimikrobial özellikleri
DILHUN KERİMAN ARSERİM UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Gıda Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİGEN KOREL
- Malik asit ile çapraz bağlı karboksimetil selüloz ve κ- karagenan filmlerinin hazırlanması ve bazı fiziksel testleri
Preparation and some physical tests of malic acid cross-linked, carboxymethyl cellulose and κ- carrageenan based films
EZGİ FİDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Bitkisel proteinlerden yenilebilir film elde edilmesi ve özelliklerinin belirlenmesi
Production and characterization of edible films from vegetable proteins
BERRİN ÖZKILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBalıkçılık Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KARAÇAM
- Poli(vinil alkol)/kappa karaginan ve poli(vinil alkol)/iota karaginan interpolimer komplekslerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve radyasyonla etkileşimi
Preparation, characterization and interaction with radiation of poly(vinyl alcohol)/kappa carrageenan and poly(vinyl alcohol)/iota carrageenan interpolymer complexes
ÖMER KANTOĞLU
- Kahverengi alglerden analitik saflıkta alginik asit elde edilmesi ve biyomalzeme olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Obtain analytical purity alginic acid from brown algae and investigation of usability as a biomaterial
HAVVA YAZAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaKastamonu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY EMİN