Endüstriyel simbiyoz: Tavuk yan ürünlerinden elde edilen kolajen ve glukozaminoglikan (GAG) ile oluşturulan hidrojellerin karakterizasyonu ve fonksiyonel meyveli jel geliştirilmesinde kullanımı
Industrial symbiosis: Characterization of hydrogels formed with collagen and glycosaminoglycan (GAG) derived from chicken by-products and their use in the development of functional fruity gels
- Tez No: 937293
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Bu tez çalışmasında, sürdürülebilirlik ilkesi doğrultusunda tavuk işleme yan ürünleri değerlendirilerek, yüksek katma değerli biyoaktif bileşenler olan kolajen ve kondroitin sülfatın eldesi hedeflenmiştir. İzleyen aşamada, elde edilen kolajen ve kondroitin sülfatın hyalüronik asit ile sinerjik etkileşimini hedefleyen yenilikçi bir hidrojel sistemi tasarlanmıştır. Bu kapsamda, polimer oranlarının ve genipin konsantrasyonlarına bağlı olarak değişen çapraz bağlama yoğunluğunun, oluşturulan jel matriksinin morfolojisi, mekanik özellikleri ve stabilitesi üzerindeki etkileşimleri kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Optimize edilen parametreler altında üretilen hidrojel, meyveli jel formülasyonlarında yenilikçi bir yaklaşımla duyusal olarak kabul edilebilir potansiyel bir fonksiyonel gıda ürünü geliştirmek üzere kullanılmıştır. Tavuk işleme yan ürünlerinden sternum, soluk borusu, taşlık zarı ve ön sırt kolajen ve kondroitin sülfat eldesinde hammadde olarak değerlendirilmiştir. Laktik asit ve pepsin ile enzimatik hidroliz sonucu elde edilen kolajen ekstraktlarının kolajen içerikleri, sternum için %71.23 ± 0.61, soluk borusu için %41.52 ± 3.07, ön sırt için %20.72 ± 0.87 olarak belirlenmiştir. Taşlık zarıyla yapılan denemelerde kolajen elde edilememiştir. SDS-PAGE ve FTIR analizi sonuçları, sternumdan elde edilen kolajenin Tip II, soluk borusundan elde edilen kolajenin ise Tip I olduğunu ortaya koymuştur. Her iki kolajen örneği de pH 6'da maksimum çözünürlüğü göstermiştir. Kolajen örneklerinde triptofan haricindeki esansiyel aminoasitler de dahil olmak üzere on sekiz farklı amino asit tanımlanmıştır. Örneklerin yüzey morfolojisi incelendiğinde, kolajen için karakteristik olan gözenekli ve lifli yapılar belirgin olarak gözlenmiştir. Fosfat tamponu ve papain ile enzimatik hidroliz sonucu elde edilen kondroitin sülfat (CS) ekstraktlarının CS içeriği sternum için %74.94 ± 3.23, soluk borusu için %63.55 ± 5.15 olarak tespit edilmiştir. Ön sırt ve taşlık zarı ile yapılan denemelerde CS elde edilememiştir. FTIR analizi sonuçları, her iki CS ekstraktında da baskın CS tipinin kondroitin-4-sülfat olduğunu ortaya koymuştur. Kondroitin sülfatın çekirdek proteinlerle oluşturduğu kümelenmiş yapılar ekstraktlarda yoğun olarak gözlenmiştir. Hidrojel üretiminde, tavuk sternumundan elde edilen kolajen ve kondroitin sülfat ile ticari hyalüronik asit (HA) kullanılmıştır. Elde edilen hidrojeller, pH 7.4'teki kolajen çözeltisi ve pH 3'teki CS/HA karışımı kullanılarak hazırlanmıştır. Üç farklı polimer oranı (1:3, 1:5 ve 1:8) ile genipin konsantrasyonunun (0.25 mM, 0.5 mM ve 0.75 mM) hidrojellerin yapısal ve reolojik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kontrol örnekleriyle (0 mM GP) kıyaslandığında, GP ile çapraz bağlanan hidrojellerin G' değerlerinde dört kattan fazla artış gözlenmiştir. Tüm hidrojeller, LAOS bölgesinde kayma ile incelme ve gerinimle sertleşme davranışlarını daha belirgin bir şekilde göstermiştir. Kolajen oranı ve genipin konsantrasyonu arttıkça, hidrojellerin elastikiyeti ve deformasyona karşı dayanımı artmıştır. 1:8 polimer oranı ve 0.75 mM GP konsantrasyonunda hazırlanan meyveli jellerin, sitotoksik etki göstermediği ve mikrobiyal açıdan güvenli olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, jellerin sindirim sürecinde yapısal bütünlüğünü önemli ölçüde koruduğu ve gıda uygulamaları açısından umut vadeden tekstürel özellikler gösterdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, in line with the principle of sustainability, poultry processing by-products were valorized to obtain high value-added bioactive compounds, namely collagen and chondroitin sulfate. In the subsequent stage, an innovative hydrogel system was designed to explore the synergistic interaction of the obtained collagen and chondroitin sulfate with hyaluronic acid. In this context, the effects of varying polymer ratios and genipin concentrations—hence different crosslinking densities—on the morphology, mechanical properties, and stability of the resulting gel matrix were comprehensively analyzed. The hydrogel produced under optimized conditions was utilized in fruit-based gel formulations to develop a potential functional food product with an innovative approach. Among poultry by-products, the sternum, trachea, gizzard membrane, and thoracic vertebrae were evaluated as raw materials for the extraction of collagen and chondroitin sulfate. Following enzymatic hydrolysis using lactic acid and pepsin, the collagen contents of the extracts were determined as 71.23 ± 0.61% for sternum, 41.52 ± 3.07% for trachea, and 20.72 ± 0.87% for thoracic vertebrae. No collagen could be obtained from the gizzard membrane. SDS-PAGE and FTIR analyses revealed that the collagen extracted from the sternum was predominantly Type II, whereas that from the trachea was Type I. Both collagen samples exhibited maximum solubility at pH 6. A total of eighteen amino acids, including all essential ones except tryptophan, were identified in the collagen samples. Surface morphology analysis showed the characteristic porous and fibrous structure of collagen. Chondroitin sulfate (CS) was obtained via enzymatic hydrolysis using phosphate buffer and papain. The CS contents were determined as 74.94 ± 3.23% for the sternum and 63.55 ± 5.15% for the trachea, while no CS was obtained from the thoracic vertebrae or gizzard membrane. FTIR analysis revealed that chondroitin-4-sulfate was the dominant CS type in both extracts. Aggregated structures, formed due to the presence of core proteins associated with chondroitin sulfate, were prominently observed in the extracts. For hydrogel production, collagen and chondroitin sulfate extracted from chicken sternum, along with commercial hyaluronic acid (HA), were used. The hydrogels were prepared using a collagen solution at pH 7.4 and a CS/HA mixture at pH 3. The effects of three different polymer ratios (1:3, 1:5, and 1:8) and genipin concentrations (0.25 mM, 0.5 mM, and 0.75 mM) on the structural and rheological properties of the hydrogels were investigated. Compared to the control samples (0 mM GP), more than a fourfold increase in G' values was observed in genipin-crosslinked hydrogels. All hydrogels exhibited more pronounced shear-thinning and strain-stiffening behavior in the LAOS region. As the collagen ratio and genipin concentration increased, the elasticity and resistance to deformation of the hydrogels also improved. Fruit gels prepared with a 1:8 polymer ratio and 0.75 mM GP concentration were found to be free from cytotoxic effects and microbiologically safe. Additionally, the gels were observed to significantly preserve their structural integrity during the digestion process and to exhibit promising textural properties for food applications.
Benzer Tezler
- Endüstriyel simbiyoz ağları için iki seviyeli matematiksel programlama modelleri ve çözüm yaklaşımları
Bi-level mathematical programming models and solution approaches for industrial symbiosis networks
BÜŞRA ALTINKAYNAK
Doktora
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLESİN SENA DAŞ
PROF. DR. TOLUNAY GÖÇKEN
- Ege bölgesindeki tarım ve gıda endüstrisi atıklarının endüstriyel simbiyoz ile değerlendirilmesi
Assessment of agriculture and food industry wastes in the aegean region through industrial symbiosis
ASLIHAN KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSürdürülebilir Tarım Gıda Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM TAVMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİHAN ÇOLAK
- Şanlıurfa'da endüstriyel simbiyoz döngüsü için bir öneri
A recommendation for industrial symbiosis cycle in Sanliurfa
BÜŞRA ŞENOCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ALİ YÜZER
- Synthesis of green calcium sulfoaluminate cements using an industrial symbiosis approach
Endüstriyel simbiyoz yaklaşimi ile yeşil kalsiyum sülfoaluminat çimentolarinin sentezi
MELTEM TANGÜLER BAYRAMTAN
Doktora
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Endüstriyel simbiyoz ağı oluşturmak için analitik ağ süreci yaklaşımı
Analytical network process approach for the establishment of industrial symbiosis network
EZGİ ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BANU YÜKSEL ÖZKAYA