Timol yüklü nanolif film üretimi, karakterizasyonu ve kaşar peyniri yüzeyinde antifungal kaplama materyali olarak kullanılması
Thymol-loaded nanofiber film production, characterization and usage of antifungal coating material on kashar cheese surface
Yazar: NEVRUZ BERNA TATLISU
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET ARICI ; PROF. DR. MUSTAFA TAHSİN YILMAZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Uzun yıllardır gıda ürünlerinin stabilitelerinin ve fonksiyonlarının artırılması, raf ömürlerinin geliştirilmesi ve besin içeriklerinin zenginleştirilmesi gibi alanlarda yapılan çalışmalar, teknolojik ilerlemeler sayesinde farklı bir boyut kazanmıştır. Nanoteknoloji, bu anlamda giderek önem kazanan bir alandır. Özellikle, gıda ve bileşenlerinin bilinen özelliklerinin nanoboyutlara indirgendiğinde farklı fonksiyonlar sergiliyor olmaları, nanoteknolojinin gıda alanındaki önemini artırmaktadır. Bu çalışmada, polimerlerden elde edilen biyotaşıyıcı ve biyoaktif madde kullanılarak elektrospin yöntemiyle nanolifler üretilmiş ve üretilen bu nanoliflerin mikotoksijenik küf inoküle edilen gıda ürünü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Fonksiyonelliği ve biyoyararlılığı iyi bilinen peynir altı suyu proteini ve nanolif üretme yeteneğine sahip polivinil alkol (PVA) polimeri farklı oranlarda karıştırılarak en uygun oranı morfolojik analizlerle belirlenen karışıma, biyoaktif madde olarak antifungal etkisi olduğu bilinen timol yüklenerek besleme çözeltisi hazırlanmıştır. Oluşturulan besleme çözeltisi ile elektrospin metodu kullanılarak nanolif üretilmiş ve bu nanolifler ile Aspergillus parasiticus küfü inoküle edilen kaşar peyniri küpleri kaplanmıştır. Ayrıca üretilen nanoliflerin morfolojik, moleküler, termal, reolojik ve biyoaktif özellikleri belirlenmiştir. Bu amaçla, öncelikle elektrospin parametreleri belirlenmiştir. Toplayıcı plaka ile enjektörün ucu arasındaki mesafe 12 cm, çözelti besleme hızı 0,3 mL/sa ve voltaj değeri 20 kV olarak belirlenmiş ve bu parametrelere dayalı nanolif üretilmiştir. Morfolojik analiz sonuçlarına göre, en iyi nanolif yapısı 60PVA:40PASP karışımının kullanıldığı örnekte oluşmuştur. Ayrıca besleme çözeltilerindeki PVA oranı arttıkça, 60PVA:40PAST oranına kadar nanoliflerin çapında artış gözlemlenmiştir. Bu nedenle biyo-taşıyıcı olarak kullanılmasına karar verilmiştir. Bu sonuçlara göre Üretilen timol yüklü nanoliflerin ortalama çapları 371±38 nm değerinde ölçülmüştür. Reolojik analizler sonucu, besleme çözeltilerinin K değerleri 0,016 - 0,415 Pasn aralığında olduğu ve PVA oranı arttıkça kıvam katsayısı değerinin de arttığı görülmüştür. İstatistiksel olarak K değerleri ve PVA konsantrasyonu arasında anlamlı bir korelasyon bulunmuştur. Nanoliflerin zeta potansiyel değerleri -6,34 mV ile -9,43 mV aralığındadır ve bu sonuçlara göre örneklerdeki PASP konsantrasyonu arttıkça emülsiyon stabilitesinin de arttığı gözlemlenmiştir. Buna ek olarak emülsiyon stabilitesindeki kararlılığa geçiş arttıkça, emülsiyon iletkenliği de pozitif yönde artış göstermiştir. Antifungal etkinliği testlerinin değerlendirmeleri sonucunda timol yüklü nanoliflerin kaşar peynirine inoküle edilen aflatoksijenik küf olan A. parasiticus (NRRL 2999)'u inhibe etmede etkili olduğu belirlenmiştir. Enkapsüle edilen timolün serbest timole göre daha etkin olduğu ve enkapsülasyonun biyoaktif maddenin etki gücünü artırdığı belirlenmiştir. Sonuç olarak; timolün enkapsüle edilmesiyle üretilen nanolifler kaşar peyniri küplerine başarılı bir şekilde kaplanmıştır. Bu sonuçlardan yola çıkarak timol yüklü nanoliflerin yüzey kaplama materyali olarak kullanılabileceği ve antifungal maddelere alternatif oluşturabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The studies have been conducted for many years on the areas such as increasing the stability and function of food products, improving shelf life and enriching the nutrient content have gained a different dimension thanks to technological advances. Nanotechnology is a field that has gradually gained importance in this sense. Especially, the fact that known properties of food and its compounds exhibit different functions when decreased to nano-sizes, raises the importance of nanotechnology in the field of food science. In this study, nanofibers were produced by electrospining method using biocarrier and bioactive matter obtained from polymers and the effect of these nanofibers on mold inoculated food product was measured. The feed solution was obtained by mixing whey protein which is known for its functionality and bioavailability and PVA polymer capable of producing nanofibers were mixed at different rates and the optimized rate were loaded with thymol bioactive matter which is known to have antifungal effect. Nanofibers were produced by electrospining method from obtained feed solution and Aspergillus parasiticus inoculated kashar cheese cubes were coated with these nanofibers. Additionally, morphological, molecular, thermal, rheological and bioactive properties of the produced nanofibers were determined. With this aim, primarily electrospinning parameters were determined. The distance between the collector plate and the tip of the syringe was set to 12 cm, the solution feed speed was regulated at 0,3 mL/h while the voltage value was determined as 20 kV and nanofibers were produced based on these parameters. Depending on the morphological analysis results, the best nanofibre structure was formed in 60PVA:40PASP mixture sample. In addition, it was observed that as PVA ratio in the feed solution increases the diameter of the nanofibers increased until 60PVA:40PAST ratio. Therefore, it was decided to be used as biocarrier. According to these results, the average diameters of thymol loaded nanofibers were measured at 371 ± 38 nm. As a result of rheological analysis, it was observed that K values of feed solution were in the range of 0,016 to 0,415 Pasn and the consistency coefficient value increased as PVA ratio increased. A statistically significant correlation was found between K values and PVA concentration. The zeta potential values of the nanofibers were in the range of -6,34 mV to -9,43 mV, and it was observed that the emulsion stability increased with the increase of PASP concentration in the samples. In addition, as the transition to stability in the emulsion increased, the emulsion conductivity also increased positively. As a result of the antifungal activity tests, thymol loaded nanofibers were found to be effective in inhibiting aflatoxigenic mold A. parasiticus (NRRL 2999), which was inoculated into kashar cheese. It was determined that encapsulated thymol was more effective than free thymol and encapsulation increased the potency of bioactive matter. As a result, kashar cheese cubes were coated successfully with nanofibers that were produced by encapsulating thymol. Based on these results, it has been concluded that thymol loaded nanofibers can be used as surface coating material and can be an alternative to antifungal agents.