Alil izotiyosiyanat ilaveli PHB/PCL bazlı aktif biyobozunur film üretimi ve gıda ambalajlama uygulaması
Production of active biodegradable film based on PHB/PCL with allyl isothiocyanate addition and food packaging application
- Tez No: 970143
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH TÖRNÜK, DR. PERİHAN KÜBRA AKMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mikrobiyoloji, Food Engineering, Polymer Science and Technology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gıda ambalaj endüstrisi tarafından üretilen plastik atıkların neden olduğu çevresel zararı azaltmaya yönelik farkındalığın artması, gıda ambalaj endüstrisini ve bilimsel araştırmacıları biyobozunur ve biyolojik bazlı ambalaj malzemeleri üretimi üzerinde çalışmaya yöneltmiştir. Bununla birlikte, gıda güvenliğini iyileştiren daha etkili ve çevre dostu çözümler sağlamak amacıyla biyobozunur polimerik filmlere çeşitli doğal biyoaktif bileşenler ekleyerek yenilikçi filmler geliştirmeye ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, poli(3-hidroksibütirat) (PHB), polikaprolakton (PCL) ve PHB/PCL (1:2 g/g) bazlı, alil izotiyosiyanat (AITC) ilave edilmiş aktif biyobozunur film üretimi, karakterizasyonu ve gıda uygulamasının gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. PHB bazlı filmlerin kırılganlık ve yüksek maliyet dezavantajlarını aşmak amacıyla PHB, PCL ile harmanlanmış, elde edilen bu karışıma aktif bileşen olarak AITC eklenmiştir. Çözücü döküm (solvent casting) yöntemi ile hazırlanan, AITC içeren (PHB-A, PCL-A ve PHB/PCL-A) ve içermeyen filmler (PHB, PCL ve PHB/PCL), fizikokimyasal, termal, mekanik, bariyer, morfolojik özelliklerin yanı sıra antimikrobiyal ve antioksidan aktiviteleri açısından analiz edilmiştir. Saf PHB filmi 19,82 MPa ile en yüksek çekme dayanımı (TS) ve %1,13 ile en düşük kopma anındaki uzama (EB) değerini gösterirken, PHB/PCL filmi daha düşük TS (15,34 MPa) ve daha yüksek EB değeri (%21,33) sergilemiştir. AITC ilavesi, EB üzerinde önemli bir etki göstermezken, TS'yi önemli ölçüde azaltmıştır. PHB/PCL filmleri, artan gözenekliliklerinden dolayı en yüksek su buharı geçirgenliği (SBG) değerlerine sahipken, saf PCL ve PHB bazlı filmler sırasıyla daha iyi oksijen ve su buharı bariyer özellikleri göstermiştir. DSC analizi, PHB ve PCL filmlerinin kristalin faza sahip olduğunu ve karışım filmlerinde her iki polimerin de karakteristik erime davranışlarını koruduğunu ortaya koymuştur. AITC ilavesi, PHB filminin erime sıcaklığını artırırken, PCL filminin erime sıcaklığını azaltarak her iki polimerin termal kararlılığı üzerinde farklı etkiler göstermiştir. SEM analizlerinde, PHB ve PHB-A filmlerinin homojen bir yapıya sahip olduğu, PCL ve PCL-A filmlerinde ise düzensiz küresel yapılar ve çatlaklar olduğu gözlemlenmiştir. AITC'nin film örneklerine eklenmesi, dikkate değer antimikrobiyal (16,25 mm'den 37,25 mm'ye kadar inhibisyon zonları) ve antioksidan aktivite (CUPRAC ile ölçüldüğü üzere 1 g film örneği başına 281,85'ten 286,41 mg troloks eşdeğeri) gösterirken; AITC içermeyen filmlerde (PHB, PCL ve PHB/PCL) ise hiçbir aktivite gözlemlenmemiştir. Biyobozunur filmler ayrıca tavuk eti üzerinde test edilmiştir. Aktif biyobozunur filmlerle ambalajlanan tavuk eti örneklerinin depolama süresi boyunca pH, renk, tiyobarbütirik asit (TBA), duyusal ve mikrobiyolojik değişimleri ölçülmüştür. AITC içermeyen filmlerle paketlenmiş tavuk etinde lipid oksidasyon derecesinin daha yüksek olduğu bulunmuştur. Depolama süresince, Kontrol, PCL ve PHB/PCL filmlerine sarılı tavuk eti örneklerinin pH değerlerinde anlamlı (P<0,05) bir artış gözlemlenirken, AITC içeren filmlerle sarılmış örneklerde bu artış depolamanın 7. gününe kadar anlamlı (P>0,05) düzeyde olmamıştır. Film türüne ve depolama süresine bağlı olarak renk değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı farklılıklar meydana gelmiştir. Depolama süresi boyunca tüm örneklerin mikrobiyal yüklerinde artışlar olduğu, ancak bu artışın AITC içeren filmlerde AITC içermeyen filmlere kıyasla önemli ölçüde daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Kontrol, PHB, PCL ve PHB/PCL filmleri, AITC içeren filmlerle karşılaştırıldığında genel kabul edilebilirlik açısından daha stabil duyusal özellikler sergilemiştir. Sonuç olarak, AITC ile aktive edilmiş PHB, PCL ve PHB/PCL bazlı biyobozunur filmler, kazandırılan işlevsel özellikleriyle aktif ve biyobozunur gıda ambalaj uygulamaları için umut vadeden bir potansiyel ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
The increasing awareness to reduce the environmental damage caused by plastic waste produced by the food packaging industry has led the food packaging industry and scientific researchers to work on the production of biodegradable and bio-based packaging materials. However, there is a need to develop innovative films by adding various natural bioactive components to biodegradable polymeric films in order to provide more effective and environmentally friendly solutions that improve food safety This study aimed to produce and characterize active biodegradable films based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), poly(caprolactone) (PCL), and a PHB/PCL (1:2 g/g) blend, incorporated with allyl isothiocyanate (AITC), as well as to evaluate their application in food packaging. In order to overcome the fragility and high cost disadvantages of PHB based films, PHB was blended with PCL and allyl isothiocyanate (AITC) was added to this mixture as an active ingredient. Films prepared by the solvent casting method, both those containing AITC (PHB-A, PCLA, and PHB/PCL-A) and those without AITC (PHB, PCL, and PHB/PCL), were analyzed in terms of their physicochemical, thermal, mechanical, barrier, and morphological properties, as well as their antimicrobial and antioxidant activities. Pure PHB film showed the highest tensile strength (TS) value of 19.82 MPa and the lowest elongation at break (EB) value of 1.13%, while PHB/PCL film exhibited lower TS (15.34 MPa) and higher EB value (21.33%). AITC addition did not show a significant effect on EB, while it significantly decreased TS. PHB/PCL films had the highest water vapor permeability (WVP) values due to their increased porosity, while pure PCL and PHB-based films showed better oxygen and water vapor barrier properties, respectively. DSC analysis revealed that PHB and PCL films had crystalline phases and both polymers maintained their characteristic melting behaviors in the blend films. AITC addition showed different effects on the thermal stability of both polymers by increasing the melting temperature of PHB film and decreasing the melting temperature of PCL film. In SEM analyses, it was observed that PHB and PHB-A films had a homogeneous structure, while PCL and PCL-A films had irregular spherical structures and cracks. The addition of AITC to the film samples showed remarkable antimicrobial (inhibition zones from 16.25 mm to 37.25 mm) and antioxidant activity (281.85 to 286.41 mg trolox equivalent per 1 g film sample as measured by CUPRAC), while no activity was observed in films without AITC (PHB, PCL and PHB/PCL). Biodegradable films were also tested on chicken meat. pH, color, thiobarbituric acid (TBA), sensory and microbiological changes of chicken meat samples packaged with active biodegradable films were measured during the storage period. It was found that the degree of lipid oxidation was higher in chicken meat wrapped with films without AITC. During storage, a significant increase was observed in the pH values of chicken meat samples wrapped in Control, PCL and PHB/PCL films, while this increase was not significant in samples wrapped in AITC-containing films until the 7th day of storage. Statistically significant differences occurred in color values depending on the film type and storage period. It was observed that there were increases in the microbial loads of all samples during storage period, but this increase was significantly lower in AITC-containing films compared to AITC-free films. Control, PHB, PCL and PHB/PCL films exhibited more stable sensory properties in terms of overall acceptability compared to AITC-containing films. In conclusion, AITC-activated PHB, PCL and PHB/PCL-based biodegradable films have shown promising potential for active and biodegradable food packaging applications with the functional properties they impart.
Benzer Tezler
- Soğuk press keten yağı yan ürününden elde edilen gam bazlı aktif yenilebilir antimikrobiyal filmlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of active edible antimicrobial films from gums obtained from cold press flaxseed oil by-product
ŞEYMA KOPUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH KARASU
- Electrospinning of biocompatible polymeric nanofibers functionalized with cyclodextrin inclusion complex
Elektroeğirme yöntemi ile siklodekstrin inklüzyon kompleksleriyle fonksiyonlaştırılmış biyouyumlu nanoliflerin üretilmesi
ZEYNEP AYTAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
YRD. DOÇ. DR. TAMER UYAR
- Pirolidin halkası bulunduran potansiyel biyoaktif yeni bileşiklerin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Synthesis and structure determination of novel potential bioactive compounds including pyrrolidine ring
YAHYA NURAL
- N-alil morfelin kükürt dioksit kopolimeri sentezi
Başlık çevirisi yok
SEDAT ÇAKALOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. BAHATTİN SOYDAN
- 4-alil-1,2-dimetoksi benzenin elektrokimyasal polimerleşmesi
Electrochemical polymerization of 4-allyl-1.2- dimethoxy benzene
MELİKE KAYABAŞI ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
KimyaKırıkkale ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN NUR TESTERECİ