Gıda güvenliğinde nanoteknolojik yaklaşımlar: bor, alüminyum ve silikon nanopartikülleri ile sentezlenen ince filmlerin antimikrobiyal ve yapısal özelliklerinin incelenmesi
Nanotechnological approaches in food safety: investigation of antimicrobial and structural properties of thin films synthesized with boron, aluminum and silicon nanoparticles
- Tez No: 926434
- Danışmanlar: PROF. DR. DUYGU KIŞLA, PROF. DR. TAMER AKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Antimikrobiyal aktivite, Antimikrobiyal film, Bor, Gıda güvenliği, Nanoteknoloji, Silisyum, Aluminum, Antimicrobial activity, Antimicrobial film, Boron, Food safety, Nanotechnology, Silicon
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, gıda ile temas eden yüzeylerin hijyenik durumlarını değerlendirmek ve yenilikçi antimikrobiyal materyaller geliştirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, ilk olarak farklı kullanıcılara ait buzdolabı yüzeylerinden ve farklı gıda işletmelerine ait gıda ile temas eden yüzeylerden alınan swab örnekleri analiz edilmiştir. Gıda ile temas eden çeşitli yüzeylerden izole edilen bakteri kültürlerinin %79,49'u Gram-pozitif, %20,51'i Gram-negatif, %84,62'si katalaz-pozitif, %61,54'ü oksidaz-pozitif olarak bulunmuştur. İzolatların %65,81'inin biyofilm oluşturma kapasitesi zayıf, %29,92'si güçlü bulunmuştur. Uygulanan fenotipik ve genetik analizler sonucunda seçilen 20 adet bakteri kültürünün Bacillus, Exiguobacterium, Rothia, Kocuria, Staphylococcus, Acinetobacter, Epilithonimonas, Pseudomonas cinslerine; izole edilen 2 adet maya izolatının ise Rhodotorula mucilaginosa ve Candida parapsilosis türlerine ait olduğu tespit edilmiştir. Bor (B), alüminyum (Al) ve silikon (Si) nanopartiküllerinin (NP) antimikrobiyal aktiviteleri referans türler ve çalışma kapsamında izole edilen bakteri, maya ve küf izolatlarına karşı 96 kuyucuklu mikroplaka broth mikrodilüsyon yöntemiyle incelenirken, insan kolorektal adenokarsinom epitel (Caco-2) ve insan deri fibroblastı (BJ) hücrelerine karşı sitotoksisiteleri 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazolyum bromür (MTT) yöntemiyle belirlenmiştir. Al NP'lerinin B ve Si NP'lerine göre daha fazla sayıda bakteriyel türe karşı antimikrobiyal aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Al NP'lerinin en yüksek antibakteriyel aktivitelerinin (minimum inhibisyon konsantrasyonu, MİK: 5 mg/mL) BY43 (Bacillus sp. R6S3), BY44 (Bacillus sp. R7S1), IY1 (Pseudomonas sp. F2I1), IY10 (Acinetobacter sp. F4) ve IY36 (Epilithonimonas hispanica F11) izolatlarına karşı, B NP'lerinin en yüksek antibakteriyel aktivitelerinin BY63'e (Staphylococcus pasteuri R9S2) karşı (MİK: 1,25 mg/mL), Si NP'lerinin en yüksek antibakteriyel aktivitelerinin ise IY31'e (Staphylococcus sp. F10) karşı (MİK: 2,5 mg/mL) olduğu belirlenmiştir. Buna karşın, hiçbir nanopartikül çalışılan konsantrasyonlarda küf türlerine karşı antimikrobiyal aktivite göstermemiştir. Toksisite çalışmaları, BJ hücreleri için B (IC50: 93,3 μg/mL), Al (IC50: 242,5 μg/mL) ve Si (IC50: 1259,2 μg/mL); Caco-2 hücreleri için ise yalnızca B (IC50: 77,9 μg/mL) nanopartiküllerinin toksik etki gösterdiğini ortaya çıkarmıştır. Antimikrobiyal aktiviteye sahip sentetik yüzeyler geliştirmek için TVA sistemi ve sol-jel spin coating tekniği kullanılarak sentezlenen ince filmler (BAl ve BAlSi), HDPE, cam ve alüminyum yüzeylere kaplanmıştır. TVA sistemi ile kaplanan BAlSi ince filmlerinin, bakterilere karşı %99,9'a varan yüksek inhibisyon sağlarken, küflere karşı etkisiz olduğu tespit edilmiştir. Sol-jel spin coating tekniği ile cam substratlara kaplanan BAl ve BAlSi ince filmleri ise test edilen dört farklı bakteri türüne karşı yüksek antibakteriyel aktivite göstermiştir. SEM, EDX, XRD, XPS ve AFM analizleri, BAl ve BAlSi ince filmlerinin homojen olarak kaplandığını ve elemental düzeyde karakteristik özelliklerini doğrulamıştır. Son olarak, migrasyon testlerinde BAlSi kaplamaların, 10 günlük depolama süresi boyunca bor, alüminyum ve silikon elementlerinin gıda simulantlarına salınım değerlerinin belirlenen limitlerin altında olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, BAlSi kaplamaların gıda ile temas eden yüzeylerde güvenle kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aimed to evaluate the hygienic status of food-contact surfaces and develop novel antimicrobial materials. For this purpose, swab samples collected from domestic refrigerator surfaces and food-contact surfaces from various food facilities were analysed. Among the bacterial isolates obtained, 79.49% were Gram-positive, 20.51% were Gram-negative, 84.62% were catalase-positive, and 61.54% were oxidase-positive. Biofilm formation capacity was weak in 65.81% of isolates but strong in 29.92%. Phenotypic and genetic analyses revealed that 20 selected bacterial isolates belonged to the genera Bacillus, Exiguobacterium, Rothia, Kocuria, Staphylococcus, Acinetobacter, Epilithonimonas, and Pseudomonas, while two yeast isolates were identified as Rhodotorula mucilaginosa and Candida parapsilosis. The antimicrobial effects of boron (B), aluminum (Al), and silicon (Si) nanoparticles (NPs) were evaluated by 96-well microplate broth microdilution method against reference strains and wild-type strains isolated in this study, including bacteria, yeasts, and molds. The cytotoxicity of NPs was determined using human intestinal epithelial (Caco-2) and human skin fibroblast (BJ) cells by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) method. Al NPs exhibited higher antimicrobial activity against bacterial species compared to B and Si NPs, but none of the nanoparticles showed antifungal activity at tested concentrations. The highest antibacterial activities of Al NPs (minimum inhibitory concentration, MIC: 5 mg/mL) were determined against the isolates BY43 (Bacillus sp. R6S3), BY44 (Bacillus sp. R7S1), IY1 (Pseudomonas sp. F2I1), IY10 (Acinetobacter sp. F4), and IY36 (Epilithonimonas hispanica F11). Similarly, the highest antibacterial activity of B NPs was observed against BY63 (Staphylococcus pasteuri R9S2) (MIC: 1.25 mg/mL), while the highest antibacterial activity of Si NPs was identified against IY31 (Staphylococcus sp. F10) (MIC: 2.5 mg/mL). Toxicity studies identified IC50 values for BJ cells as B (93.3 μg/mL), Al (242.5 μg/mL), and Si (1259.2 μg/mL); for Caco-2 cells, only B NPs showed toxicity (IC50: 77.9 μg/mL). To develop synthetic surfaces with antimicrobial activity, thin films (BAl and BAlSi) synthesized by using the TVA system and sol-gel spin coating technique were deposited onto HDPE, glass, and aluminum surfaces. BAlSi thin films deposited using the TVA system exhibited high inhibition rates of up to 99.9% against bacteria, although they were found to be ineffective against molds. In contrast, BAl and BAlSi thin films coated on glass substrates by sol-gel spin coating technique demonstrated significant antibacterial activity against four tested bacterial species. Analyses conducted using SEM, EDX, XRD, XPS, and AFM confirmed the homogeneous deposition of BAl and BAlSi thin films and verified their characteristic properties at the elemental level. Finally, migration tests revealed that during a 10-day storage period, the releasing levels of boron, aluminum, and silicon elements from BAlSi coatings into food simulants remained below the established safety limits. These findings indicate that BAlSi coatings can be safely employed on surfaces in contact with food.
Benzer Tezler
- Otel işletmelerinde yiyecek ve içecek maliyet kontrolu
Başlık çevirisi yok
NÜKHET SALTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
TurizmGazi ÜniversitesiTurizm İşletmeciliği ve Otelcilik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİM BEKÇİOĞLU
- Süt formüllerinin tüketim uygulamaları ve süt formüllerinin C vitamini içeriği ile pH değerleri
Başlık çevirisi yok
GÖNÜL VAROL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul ÜniversitesiÇocuk Gelişimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜRKAN KUTLUAY
- Landsat uydusu aracılığı ile elde edilen görüntülerin sınıflandırılmaları ve bunlara ilişkin bilgisayar programlarının hazırlanması
Başlık çevirisi yok
G. FERZAN KÜÇÜKA
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİS PÜSKÜLCÜ
- Manisa yöresinde domateste anlaşmalı tarım ve karşılaşılan sorunlar
Başlık çevirisi yok
OSMAN MURAT KOÇTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ekonomisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TALİM
- Değişik derim zamanı ve önsoğutmanın Bursa siyahı incir çeşidinin meyve kalitesi ve pazarlama süresi üzerine etkileri
Effects of haruest time and precooling on fruit quality and shelf-life of the fig variety“Bursa siyahı”
FÜSUN GÜRSEL ÇELİKEL