Gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss) derisinden elde edilen jelatin ekstraktı kullanılarak yeşil kimya yöntemi ile organik-inorganik hibrit nanoyapıların sentezlenmesi ve sentez mekanizmasının incelenmesi ve antimikrobiyal özellikleri
Synthesization of organic-inorganic hybrid nanostructures by green chemistry method using gelatin extract from the skin of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and investigation of the synthesis mechanism and antimicrobial properties
Yazar: ÖMER FARUK SARITAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE DEMİRBAŞ
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Günümüz teknolojisinde nanoteknolojik ürünlerin yüksek verimlilik ve kararlılık göstermesi, yüksek yüzey hacim alanı oranına sahip olması nedeni ile neredeyse her alanda tercih edilmektedir. Nanoteknoloji gıda sanayinde yeni gıda ürünlerinin geliştirilmesi, gıdaların besin değerlerinin artırılması, patojenlerin tespiti, gıda kalitesinin izlenmesi gibi pek çok faydalar sağlamaktadır. Nanoteknoloji uygulamaları ile geleneksel paketleme teknikleri yerini akıllı ambalajlara bırakacaktır. Bu şekilde gıdaların bozulma belirtilerinin önceden tespit edilmesi, gıda güvenilirliği ve raf ömrünün güvence altına alınması sağlanacaktır.
Bu çalışma, balık (gökkuşağı alabalığı) derisinden elde edilen jelatin kullanılarak farklı çözücülerin (su, etanol ve kloroform) ve farklı bakır konsantrasyonlarının (0.5 mM, 2 mM, 4 mM, ve 5 mM) bakır hibrit nanoçiçeklerin (Cu-HNÇ) morfolojisi üzerindeki etkisini araştırmayı amaçlamaktadır. Yapılan bu çalışma ile ilk kez gökkuşağı alabalığı atıkları olarak bilinen derilerden elde edilen jelatin kullanılarak metalik nanoyapılar (Cu-HNÇ ve Ag-NPs) sentezlenmiştir. Ayrıca bu çalışmada, gökkuşağı alabalığı derisinden elde edilen jelatin içindeki biyopeptitlerin bakır ve gümüş metalini stabilize edici ve indirgeyici bir ajan olarak kullanılması ve elde edilen çiçek şeklinde hibrit nanoyapılar (Cu-HNÇ) ile jelatin esaslı sentezlenen gümüş nanoyapıların (Ag-NPs) karakterize edilmesi sonrasında antimikrobiyal özellikleri incelenmiş ve kıyaslanmıştır.  Elde edilen Cu-HNÇ ve Ag-NPs lerin karakterizasyonları için; X-Işınları Difraktometresi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), UV-VIS Spektrofotometre, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometri (FT-IR) analizleri ile gerçekleştirilmiştir.Elde edilen metalik nanoyapıların antimikrobiyal çalışmalarında Escherichia coli O157:H7 (ATCC 43895), Staphylococcus aureus (ATCC 23235), Listeria monocytogenes (ATCC 35152) ve Salmonella enterica (ATCC 35664) bakterilerine karşı test edilmiştir. Ag-NPs'ler etkisini tüm bakteriler üzerinde belirgin bir şekilde gösterirken Cu-HNÇ'ler de hiçbir etki gözlenmemiştir. Cu-HNÇ'lerin sentez aşamasında kullanılan bakır konsantrasyonu ve jelatinin çözündürüldüğü farklı çözücülerde yapıların daha farklı morfolojilere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan bu çalısma ile su ürünleri işleme atığı olarak bilinen balık derisi kullanlarak organik-inorganik yapıda Cu-HNÇ ve Ag-NPs yapıları elde edilebileceği literatürde ilk kez ortaya konulmuştur.

Abstract:
In the current technological landscape, nanotechnological products are widely utilized in a multitude of fields due to their high efficiency, stability, and high surface-to-volume ratio. Nanotechnology offers numerous advantages, including the development of novel food products in the food industry, the enhancement of nutritional value in foods, the detection of pathogens, and the monitoring of food quality. With the advent of nanotechnology applications, traditional packaging techniques will be superseded by smart packaging. In this manner, the signs of food spoilage will be identified in advance, thereby ensuring food safety and shelf life.
The objective of this study is to investigate the effect of different solvents (water, ethanol, and chloroform) and different copper concentrations (0.5 mM, 2 mM, 4 mM, and 5 mM) on the morphology of copper hybrid nanoflowers (Cu-HNF) using gelatin obtained from fish (rainbow trout) skin. In this study, metallic nanostructures (Cu-HNFs and Ag-NPs) were synthesized for the first time using gelatin obtained from fish skins, which are commonly referred to as "rainbow trout waste." Furthermore, in this study, biopeptides in gelatin obtained from rainbow trout skin were employed as a stabilizing and reducing agent for copper and silver metals. The antimicrobial properties of the flower-shaped hybrid nanostructures (Cu-HNF) and silver nanostructures (Ag-NPs) synthesized based on gelatin were characterized and compared. To characterize the obtained Cu-HNF and Ag-NPs, a series of analytical techniques were employed, including X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), UV-VIS Spectrophotometer, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and Fourier Transform Infrared Spectrometry (FT-IR).
The obtained metallic nanostructures were tested against Escherichia coli O157:H7 (ATCC 43895), Staphylococcus aureus (ATCC 23235), Listeria monocytogenes (ATCC 35152) and Salmonella enterica (ATCC 35664). The results demonstrated that Ag-NPs exhibited a significant effect on all bacteria, while no effect was observed for Cu-HNFs. It was observed that the structures exhibited different morphologies at varying copper concentrations utilized in the synthesis of Cu-HNFs and distinct solvents in which gelatin was dissolved. This study represents the inaugural documentation in the literature of the synthesis of Cu-HNF and Ag-NPs structures in an organic-inorganic composite utilizing fish skin, a byproduct of aquaculture processing.