Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 926434
  2. Yazar: GÖKHAN GURUR GÖKMEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DUYGU KIŞLA, PROF. DR. TAMER AKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 262

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

  1. Tez No

    770363

    Graphene oxide/calcium titanate composite preparation for humidity sensing by quartz crystal microbalance

    Kuvars kristal mikrobalans ile nem tayinine yönelik grafen oksit/kalsiyum titanat kompozitlerin üretimi

    ZEYNEP DEMİRTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ

  2. Tez No

    920563

    Karayemiş (Prunus laurocerasus L.) meyvesi ve çekirdeklerinden sentez edilen metal nanoparçacıkların gıda güvenliği açısından kullanımlarının araştırılması

    Investigation of the use of metal nanoparticles synthesized from the fruit and seeds of cherry laurel (Prunus laurocerasus L.) in terms of food safety

    HAVVA NUR KOBYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Gıda MühendisliğiGümüşhane Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEMALETTİN BALTACI

  3. Tez No

    746795

    Synergistic effects of foliar application of zinc oxide and copper oxide nanoparticles in barley grown in metal polluted soil

    Metal kirli toprakta yetiştirilen arpada çinko oksit ve bakır oksit nanopartiküllerinin yapraktan uygulanmasının sinerjik etkileri

    HAZRAT AMIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    ZiraatOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    ASST. ASSOC. DR. VISHNU D. RAJPUT

    PROF. DR. ORHAN DENGİZ

  4. Tez No

    925318

    Farklı bitkilerden yeşil sentez ile elde edilen metal nanoparçacıkların gıda patojenlerinin kontrolü üzerindeki potansiyel etkilerinin araştırılması

    Investigation of the potential effects of metal nanoparticles obtained by green synthesis from different plants on the control of food pathogens

    NURDAN SANDALCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Gıda MühendisliğiGümüşhane Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEMALETTİN BALTACI

  5. Tez No

    309917

    Türkiye'de gıda güvenliğinde karşılaşılan sorunlar ve gıda güvenliğinin benimsenmesinde eğitim yöntemlerinin uygulanabilirliği

    Food safety problems in Turkey and feasibility of educational methods in embracement of food security

    CENNET ERDEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    ZiraatNamık Kemal Üniversitesi

    Tarım Ekonomisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDIN GÜREL

Geri Dön