Preparation of polymer multilayer films for food technology applications
Gıda teknolojileri için çok katmanlı polimer filmlerin hazırlanması
- Tez No: 781315
- Danışmanlar: PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE, PROF. DR. YEŞİM SOYER KÜÇÜKŞENEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Kimya, Food Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Gıda ambalaj teknolojilerinde gıdanın kalite ve güvenliğini artırmak üzerine son yıllarda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Doğal polimerler kullanılarak hazırlanan ya da kaplanan gıda ambalaj malzemeleri, gerek tüketici sağlığı üzerindeki riskleri azaltmaları gerek ise daha az işlenmiş ve daha çevre dostu gıda ambalajları üretme imkânı vermelerinden ötürü tercih edilmektedir. Aljinat ve kitosan biyo-uyumlu, biyo-bozunabilir ve göreceli olarak düşük toksik özellik göstermelerinden dolayı gıda teknolojisi uygulamaları için uygun polimerlerdir. Kitosanın antibakteriyel özelliğinin yanısıra, hem kitosan hem aljinatin pH duyarlı özellikleri, bu polimer ikilisini işlevsel moleküllerin enkapsülasyon/salım uygulamaları için de cazip kılmaktadır. Öte yandan antibiyotik ilaçların yaygın kullanımından dolayı bakterilerin direnç kazanması, bilim dünyasını farklı yöntemler aramaya itmiştir. Bakteriyofajlar doğal bakteri avcıları olmalarından ötürü umut vadeden bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, katman-katman kendiliğinden yapılanma yöntemi kullanılarak kitosan/aljinat çok katmanlı filmleri hazırlanmıştır. Çok-katmanlı filmler büyüme profilleri, stabiliteleri ve yüzey morfolojisi gibi fizikokimyasal özelliklerini takip etmek üzere karakterize edilmiştir. Çok-katmanlı filmlerin hazırlanması sırasında her katman arasında uygulanan kurutma sürecinin film büyüme profilini belirlemede önemli bir parametre olduğu sonucuna varılmıştır. Sadece bütün polimer katmanları kaplandıktan sonra kurutulan filmler üstel büyüme trendini takip eden kalınlık artışı gösterirken, her katman birikimi sonrasında kurutulan filmlerin kalınlığı doğrusal artış göstermiştir. Katmanlar arası kurutma işlemi uygulanmayan filmler pratik hazırlık aşaması sağladıkları için tercih edilmiştir. Çok-katmanlı filmlerin asidik ve nötr pH değerlerinde stabil oldukları gözlemlenmiştir. Filmlerin yüzey pürüzlülükleri artan katman sayısıyla dikkat çekici şekilde artış göstermiştir. Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis karşısında aktivite gösteren T4 fajı filmlerin içine yüklenmiştir. Katman sayısı, bakteriyofaj yükleme ve salım pH değerinin bakteriyofaj yüklü çok-katmanlı filmlerin antibakteriyel aktivitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bakteriyofaj yüklenmiş CHI/ALG filmler nötr pH'ta antibakteriyel etki göstermiştir. Diğer yandan hafifçe asidik ortam koşullarında antibakteriyel etki gözlemlenmemiştir. Son olarak, kurkumin, timol, laktik asit ve tannik asit gibi bazı antibakteriyel ajanlar çok-katmanlı CHI/ALG film katmanlarının arasına yüklenmiş ve bu filmlerin antibakteriyel özellikleri bakteriyofaj yüklü filmlerle kıyaslanmıştır. Bahsi geçen ajanlarla hazırlanan filmlerin disk-difüzyon deneyi sonucunda bakterisiz alan oluşturmaması bakteriyofajların üstün antibakteriyel etkisini işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, there has been intense research going on to develop new packaging technologies to improve the safety and quality of the food. Natural polymers not only reduce the consumer health risks but also provide less processed and more environment friendly food packages. Alginate and chitosan are suitable polymers for food technology due to their biocompatibility, biodegradability, and non-toxicity. In addition to the antibacterial properties of chitosan, pH responsive behaviour of alginate and chitosan makes them promising materials for encapsulation and controlled release of functional molecules from surfaces. On the other hand, due to intensive usage of antibiotic drugs, scientists are in the search of substitute strategies. Bacteriophages are strong candidates for this purpose due to being natural predators of bacteria. In this thesis study, multilayer films of alginate (ALG) and Chitosan (CHI) were prepared through layer-by-layer (LbL) self-assembly technique. Multilayers were characterized with respect to physicochemical properties such as growth profile, stability, and surface morphology. The drying process between each layer deposition during LbL assembly was found to be critical on the multilayer growth profile. Multilayers which were dried only at the end of LbL process showed exponential growth profile, whereas CHI/ALG multilayers which were prepared by applying a drying procedure after each layer deposition displayed linear growth profile. Multilayers which were not exposed to drying process between the layer depositions were preferred for phage loading studies due to higher film thickness, rough surface morphology, and practicality in preparation. Multilayers were found to be stable at both acidic and neutral pH conditions. The roughness of multilayers increased remarkably as the layer number increased. Bacteriophages, termed T4, which show infection activity towards Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis were loaded into the films. The effects of layer number, loading pH and release pH on the antibacterial activity of bacteriophage loaded multilayers have been investigated. The pH at which phages were incorporated into multilayers was also found to be critical on the antibacterial activity of the multilayers. Zone formation was observed when phages were loaded at pH 7.0. In contrast, a clear zone was not formed when phages were incorporated at pH 5.0. The pH was also critical on the antibacterial activity. Phage loaded CHI/ALG multilayers demonstrated antibacterial activity at neutral pH. However, zone formation was not observed at moderately acidic pH conditions. Finally, several antibacterial agents such as curcumin, thymol, lactic acid, and tannic acid were loaded into ALG/CHI LbL films, and their antibacterial properties were compared with those of phage loaded multilayers . No zone formation was obtained from disc-diffusion tests with the films containing antibacterial agents, pointing out the efficacy of bacteriophages as promising antibacterial entities.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of corn zein coated polypropylene (PP) films for food packaging applications
Gıda ambalajı uygulamaları için mısır proteini kaplı polipropilen (PP) filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
İSA DOĞAN ATİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU
YRD. DOÇ. DR. BANU ÖZEN
- Preparation and characterization of hydrogen-bonded layer-by-layer polymer films containing magnetic nanoparticles
Manyetik nanoparçacıklar içeren hidrojen-bağlı katman-katman polimer filmlerin hazırlanması ve tanımlanması
MUHAMMAD ALYAAN AHMED KHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İREM EREL GÖKTEPE
- Multilayers of block copolymer micelles with cores exhibiting upper critical solution temperature
Çekirdek bölgeleri üst kritik çözelti sıcaklığı gösteren blok kopolimer miseller içeren çok-katmanlı filmler
CANSU ÜSTOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. İREM EREL GÖKTEPE
- Preparation of anti-adhesive and antibacterial surfaces using polymers
Polimerlerin kullanımı ile antibakteriyel ve yapışma önleyici yüzeylerin hazırlanması
BORA ONAT
Doktora
İngilizce
2017
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Stimuli-responsive release of doxorubicin from layer-by-layer films of poly(2-isopropyl-2-oxazoline) and tannic acid
Poli(2-isopropil-2-oksazolin) ve tanik asit katman katman filmlerinden doksorubisin'in çevre koşullarına duyarlı salınımı
MELTEM HAKTANIYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İREM EREL GÖKTEPE