Gıda ve gıda ambalajlarında mikro ve nano plastiklerin karakterizasyonu ve vitaminlerle etkileşiminin incelenmesi
Characterization of the micro and nano plastics in foods and food packages and determination of their interaction with vitamins
- Tez No: 948354
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÖZYÜREK, PROF. DR. ASLI BAYSAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Mikro(nano)plastikler, farklı ortamlardan çeşitli inorganik ve organik yapıların taşıyıcısı olarak, çevre ve insan sağlığı üzerine etki etmektedir. Son zamanlarda, birçok çalışmada antibiyotikler de dâhil olmak üzere çeşitli organiklerin mikro(nano)plastiklerle sorpsiyonu incelenmiştir. Bununla birlikte, vitaminler insanlardan bitki yaşamına kadar çevre ve mikrosistemlerde kritik rollere sahipken, vitaminlerin mikro(nano)plastiklere sorpsiyonu hala araştırılmamıştır. Bu amaçla pH kontrollü ortamlarda ve simüle edilmiş bağırsak, mide ve oral sindirim sıvılarında gıda ambalajlarından elde edilen mikro(nano)plastiklerin B1, B2, B6 ve C vitaminleri ile etkileşimi incelenmiştir. Sorpsiyon tepkileri (kinetik ve izoterm modelleri), sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS/MS) ile batch tekniği kullanılarak incelenmiştir. Yine kontrollü ortam ve simüle sindirim sıvılarındaki bu etkileşim zayıflatılmış toplam yansıma-Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (ATR-FTIR), RAMAN ve tarama enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (SEM-EDX) gibi farklı spektroskopik teknikler ile sorpsiyon davranışları ortaya koyulmuştur. Genel olarak kontrollü ortamlarda daha yüksek sorpsiyon kapasiteleri elde edilmiş olup ortam pH'ı sorpsiyon kapasitesi ve vitaminlerin stabilitesi üzerinde etkin olmuştur. B grubu vitaminler genel olarak nötral ortamda yüksek sorpsiyon kapasitesi gösterirken, C vitamini için asidik koşullarda maksimum sorpsiyon kapasitesi elde edilmiştir. Oral, mide ve bağırsak ortam koşulları için maksimum sorpsiyon süresi ve kapasitesi polimer, vitamin ve ortam türlerine göre değişkenlik gösterdiği deneysel sonuçlar ile ortaya koyulmuştur. Tez kapsamında, PE, PP, PS ve PET mikro(nano)plastiklerin B1, B2, B6 ve C vitaminleri ile kontrollü ve simüle sindirim sıvıları ortamlarında gerçekleştirdiği sorpsiyon süreçleri nicel olarak değerlendirilmiştir. Kontrollü ortamda yapılan çalışmalarda, B6 vitamini PE üzerinde 270.0 µg/g, PP üzerinde 256.0 µg/g maksimum sorpsiyon kapasitesi ile en yüksek değerlere ulaşmıştır. B2 vitamini için ise PE'de 112.5 µg/g, PS'de 24.8 µg/g seviyeleri gözlenmiştir. Simüle sindirim koşullarında ise B1 vitamini mide ortamında PS üzerinde 100.2 µg/g, bağırsakta PE üzerinde 110.1 µg/g kapasite ile sorpsiyon göstermiştir. B2 vitamini bağırsak ortamında PET ve PS üzerinde sırasıyla 217.1 ve 217.0 µg/g, B6 vitamini oral ortamda PE ve PP üzerinde 86.2 µg/g, bağırsakta PE üzerinde 82.0 µg/g sorpsiyon kapasitesi sergilemiştir. C vitamini için elde edilmiş değerler; oral maruziyet ortamında PE, PP ve PET üzerinde sırasıyla 867.0, 874.2 ve 817.5 µg/g gibi yüksek sorpsiyon kapasitelerine ulaşılmıştır. Bu veriler, özellikle pH ve ortam koşullarının, mikro(nano)plastik-vitamin etkileşimlerinde belirleyici olduğunu ve C vitamini gibi asidik ortamda daha kararlı vitaminlerin mikro(nano)plastiklere yüksek oranda bağlandığını göstermiştir. Vitaminler ile mikro(nano)plastikler arasında etkileşimi anlayabilmek için kinetik ve izoterm modellemeleri kullanılmıştır. Bu amaçla sorpsiyon çalışmalarında kullanılan sözde birinci (PFO) ve sözde ikinci (PSO) dereceden denklemler kullanılmıştır. Sorpsiyon izotermi için Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılmıştır. Elde edilen korelasyon katsayısı değerlerine göre modellemelerin uygunluğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Micro(nano)plastics act as carriers of various inorganic and organic compounds in different environments, exerting potential effects on both environmental and human health. In recent years, numerous studies have investigated the sorption of various organic compounds-including antibiotics-onto micro(nano)plastics. However, despite the critical biological and ecological roles of vitamins across ecosystems, ranging from humans to plants, the sorption of vitamins onto micro(nano)plastics has remained largely unexplored. In this context, the interaction of micro(nano)plastics derived from food packaging with vitamins B1, B2, B6, and C was examined in both pH-controlled environments and simulated intestinal, gastric, and oral digestive fluids. Sorption behaviors, including kinetic and isotherm models, were evaluated using the batch technique in combination with liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Furthermore, spectroscopic techniques such as attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), RAMAN spectroscopy, and scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) were employed to characterize sorption in both controlled and simulated digestive environments. Overall, higher sorption capacities were observed under controlled conditions, with environmental pH significantly affecting both sorption efficiency and vitamin stability. While B-group vitamins exhibited higher sorption capacities under neutral pH, vitamin C showed maximum sorption under acidic conditions. The results demonstrated that maximum sorption capacity and time varied depending on the polymer type, vitamin type, and the specific digestive environment (oral, gastric, or intestinal). In the scope of this study, sorption processes between PE, PP, PS, and PET micro(nano)plastics and the selected vitamins (B1, B2, B6, and C) were quantitatively assessed under both controlled and simulated digestive fluid conditions. In controlled conditions, B6 vitamin exhibited the highest sorption capacity, reaching 270.0 µg/g on PE and 256.0 µg/g on PP. For B2 vitamin, sorption capacities were observed as 112.5 µg/g on PE and 24.8 µg/g on PS. Under simulated digestive conditions, B1 vitamin showed a capacity of 100.2 µg/g on PS in gastric fluid and 110.1 µg/g on PE in intestinal fluid. B2 vitamin showed capacities of 217.1 µg/g on PET and 217.0 µg/g on PS in the intestinal environment. B6 vitamin displayed sorption values of 86.2 µg/g on PE and PP in oral fluid, and 82.0 µg/g on PE in intestinal fluid. The results were obtained for vitamin C, which exhibited very high sorption capacities in oral fluid, reaching 867.0 µg/g on PE, 874.2 µg/g on PP, and 817.5 µg/g on PET. These findings highlight the critical influence of pH and environmental conditions on micro(nano)plastic-vitamin interactions and indicate that vitamins like C, which are more stable under acidic conditions, tend to bind more effectively to plastic surfaces. To better understand the interaction mechanisms between vitamins and micro(nano)plastics, kinetic and isotherm modeling approaches were applied. Pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO) models were used for kinetic evaluation, while Langmuir and Freundlich models were employed for sorption isotherms. The suitability of each model was determined based on the calculated correlation coefficient (R²) values.
Benzer Tezler
- Mikro/nano bor nitrür ilaveli polilaktik asit (PLA) kompozit filmlerin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve gıda validasyonu
Development and characterization of micro/nano boron nitride added polylactic acid (PLA) composite films and food validation
İLKNUR ARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiSakarya ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEHRA AYHAN
- Citric acid and dimer diol-based polyester membranes for food packaging applications
Gıda paketleme uygulamaları için sitrik asit ve dimer diol bazlı polyester membranlar
SARA AGHAEINEJAD AJBISHEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
PROF. DR. EMRAH ÇAKMAKÇI
- 6.35 mikron kalınlığında alüminyum folyo üretim sisteminin geliştirilmesi ve know-how tecrübesinin elde edilmesi (san-tez projesi)
Development of 6.35 micron aluminum foil production system and obtaining the how to know experiment(san-thesis project)
KADİR ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET CAN
- Zenginleştirilmiş kahvaltılık tahıl ürünlerinde depolama süresinin bazı B vitamini içerikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of storage on some B vitamins content of fortified breakfast cereal products
FEYZA BAŞAK COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜEDA ÇELİK
- Yüksek bariyer özellikli paketleme endüstrisinde kullanılacak ormoser bopp film geliştirilmesi
Development of bopp film with high barrier properties to be used in packaging industry
GÜLGÜN KAYIN ÇETİN