An investigation of the potential of green synthesized zinc oxide nanoparticles for food packaging applications
Yeşil sentez yöntemi ile üretilen çinko oksit nanopartiküllerinin gıda ambalaj uygulamalarına yönelik potansiyelinin araştırılması
- Tez No: 983703
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞÖLEN KINAYYİĞİT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Kimya, Biyoteknoloji, Food Engineering, Chemistry, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Metal nanopartiküller, Yeşil sentez, Çevresel sürdürülebilirlik, Metal nanoparticles, Green synthesis, Sustainable environment
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, petrol bazlı gıda ambalajlarının çevresel etkileri konusundaki artan endişeler, sürdürülebilir alternatiflere yönelik araştırmalarda artışa neden olmuştur. Kitosan ve jelatin gibi biyopolimerlerden elde edilen filmler, biyobozunurluk, biyouyumluluk ve yenilenebilirlik özellikleri sayesinde cazip yeşil alternatifler olarak öne çıkmıştır. Gümüş (Ag), Çinko oksit (ZnO), Titanyum dioksit (TiO2) ve Alüminyum oksit (Al2O3) gibi metal ve metal oksit nanopartiküller, gıda ambalaj uygulamalarında çekme dayanımını, gaz ve UV bariyer özelliklerini ve etilen giderimini artırırken antimikrobiyal etki sağlayarak raf ömrünü uzatmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar arasında ZnO nanopartiküller, güçlü antibakteriyel aktiviteleri, UV bariyer özellikleri ve maliyet avantajları nedeniyle özel bir ilgi görmektedir. Bu tez kapsamında, Helichrysum arenarium (ölmez çiçek) ekstraktı kullanılarak ZnO nanopartiküllerinin yeşil sentezi ve bunların gıda ambalajındaki uygulamaları üzerine kapsamlı bir çalışma yapılacaktır. Analjezik, anti-inflamatuar, antidiyabetik ve antioksidan özellikleriyle tanınan H. arenarium, flavonoidler, kalkonlar, fenolik asitler, kumarinler ve pironlar dahil olmak üzere zengin biyoaktif bileşikler içermekte olup, ideal bir doğal indirgeyici ve stabilize edici ajan oluşturmaktadır. Çalışmada, nanopartikül oluşumunu sağlamak için pH, sıcaklık ve öncül konsantrasyonu dahil olmak üzere sentez koşullarını optimize edilmiştir. Sentezlenen ZnO-HA nanopartikülleri, yapısal, morfolojik, optik ve kimyasal özelliklerini aydınlatmak için SEM, EDX, FTIR, XRD ve UV-Görünür Spektroskopi kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Antimikrobiyal etkinlik, hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif bakterilere karşı Kirby-Bauer disk difüzyon test yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Daha sonra, yeşil sentezlenmiş ZnO-HA nanopartikülleri, muz koruma uygulamaları için değişen konsantrasyonlarda (%0.2, %0.5, %0.8 ve %1.0) kitosan/arap zamkı (CH/AG) kompozit kaplamalarına dahil edilmiştir. Bu nanokompozit kaplamaların etkinliği, renk değişimi, kütle kaybı ve sertlik gibi temel kalite parametreleri izlenerek 20 günlük bir depolama çalışması ile sistematik olarak değerlendirilmiştir. Yeşil sentezden pratik uygulamaya kadar bu entegre yaklaşım, sürdürülebilir nanoteknolojinin gıda atığı zorluklarını ele almadaki potansiyelini göstermektedir. Bulgular, hem yeşil nanopartikül sentezinin temel anlaşılmasına hem de çevre dostu gıda ambalajı çözümlerinin geliştirilmesine katkıda bulunmakta, gıda kalitesi ve güvenliğini korurken geleneksel ambalajlara potansiyel olarak uygulanabilir alternatifler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, escalating environmental concerns about petroleum-based food packaging have prompted a surge in research on sustainable alternatives. Biopolymer-based films, such as those derived from chitosan and gelatin, have emerged as attractive greener options due to their biodegradability, biocompatibility, and renewability. Metal and metal oxide nanoparticles, including Silver (Ag), Zinc oxide (ZnO), Titanium dioxide (TiO2), and Aluminum oxide (Al2O3), are commonly used in food packaging applications to enhance tensile strength, gas and UV barrier properties, and ethylene scavenging while providing antimicrobial effects and extending shelf life. Among these, ZnO nanoparticles have garnered particular interest for their potent antibacterial activity, UV-blocking properties, and cost-effectiveness. This thesis presents a comprehensive study on the green synthesis of ZnO nanoparticles using Helichrysum arenarium (dwarf everlasting) extract and their application in food packaging. H. arenarium, renowned for its analgesic, anti-inflammatory, antidiabetic, and antioxidant properties, contains rich bioactive compounds including flavonoids, chalcones, phenolic acids, coumarins, and pyrons, making it an ideal natural reducing and stabilizing agent. The study optimizes synthesis conditions including pH, temperature, and precursor concentration to achieve controlled nanoparticle formation. The synthesized ZnO-HA nanoparticles were thoroughly characterized using SEM, EDX, FTIR, XRD, and UV-Visible Spectroscopy to elucidate their structural, morphological, optical, and chemical properties. Antimicrobial efficacy was evaluated using Kirby-Bauer disk diffusion test method against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. Subsequently, the green-synthesized ZnO-HA nanoparticles were incorporated into chitosan/arabic gum (CH/AG) composite coatings at varying concentrations (0.2%, 0.5%, 0.8%, and 1.0%) for banana preservation applications. The effectiveness of these nanocomposite coatings was systematically evaluated through a 20-day storage study, monitoring key quality parameters including color change, mass loss, and firmness. This integrated approach from green synthesis to practical application demonstrates the potential of sustainable nanotechnology in addressing food waste challenges. The findings contribute to both fundamental understanding of green nanoparticle synthesis and the development of eco-friendly food packaging solutions, potentially offering viable alternatives to conventional packaging while maintaining food quality and safety.
Benzer Tezler
- Diospyros kaki bitki kabuklarından yeşil sentez yöntemi ile üretilen çinko oksit (ZnO) nanoparçacıklarının boyar madde çözeltilerindeki fotokatalitik ve antibakteriyel etkisinin araştırılması
Investigation of the photocatalytic and antibacterial effects of zinc oxide (ZnO) nanoparticles synthesized via green synthesis using diospyros kaki peel extract in dye solutions"
SULTAN TÜRKOĞLU
Doktora
Türkçe
2026
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAYTO KESKİNKAN
PROF. DR. REMZİYE AYSUN KEPEKÇİ
- Abelmoschus esculentus meyvesinin özütü kullanılarak çinko oksit nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles using abelmoschus esculentus fruit extract
NURULLAH DENİZ
- Yüzey pürüzlülüğü farklı metalik yüzeylerin yeşil yaklaşımla sentezlenen çinko oksit nanoyapılarla kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi
Coating of metallic surfaces with different surface roughness with zinc oxide nano-structures synthesized with a green approach and investigation of their properties
TUGÇE DİLBER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURAY BEKÖZ ÜLLEN
- Udi hindi (Aquilaria agallocha) ekstresi kullanılarak hidrotermal olarak sentezlenen çinko oksit nanopartiküllerinin (ZnO NP) kurkumin ve kafeik asit ile modifiye edilmesi ve İn Vitro yara iyileşmesi modelinde etkilerinin incelenmesi
Modification of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) synthesized hydrothermally using agarwood (Aquilaria agallocha) extract with curcumin and caffeic acid, and investigation of their effects on In Vitro wound healing model
GÜLSÜM TAŞLIÇUKUR
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2025
Diş HekimliğiAtatürk ÜniversitesiPeriodontoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT DEMİR
- Yeşil sentez yöntemi ile salvıa forskahleı ekstraktları kullanılarak ZnO nanoparçacık sentezi, karakterizasyonu ve antibakteriyel aktivitelerinin araştırılması
Investigation of ZnO nanoparticle synthesis, characterization and antibacteri̇al activities using salvia forskahlei extracts with the green synthesis method
ŞEYMA DEVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YILDIRIM