ZnO katkılı fotokatalitik aktif ambalaj üretimi
Production of ZnO doped photocatalytic active packaging
Yazar: ELİF KARABAŞ
Danışman: DOÇ. DR. TUNCAY YILMAZ ; DOÇ. DR. METİN YURDDAŞKAL
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ambalajlama = Packaging ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Fotokatalitik = Photocatalytic ; Gıda ambalajı = Food packaging ; Nanoteknoloji = Nanotechnology

Özet:
Tez çalışması kapsamında çinko oksit nanopartikülü içeren fotokatalitik aktif ambalaj malzemesi üretilmiştir. Bunun için ilk olarak çinko oksit nanopartiküllerinin saflık analizi yapılmıştır. Ardından çinko oksit nanopartiküllerinin UV-görünür ışık altında ve karanlıkta Escherichia coli ve Aspergillus niger üzerindeki minimum inhibisyon konsantrasyonu ve minimum bakterisidal/fungisidal konsantrasyonu tespit edilmiştir. Filmlerin çinko oksit konsantrasyonu, kitosan konsantrasyonu ve dökme hacmindeki farklılıkların, filmlerin kimyasal ve fiziksel özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Bu doğrultuda filmlerin kalınlık, renk, nem içeriği, nem absorblama kapasitesi, hidrofobisite özellikleri incelenmiş ve maliyet değerlendirmesi yapılmıştır. En iyi özelliklere sahip film, optimum film olarak seçilmiştir. Seçilen filme ek olarak farklı konsantrasyonlarda çinko oksit içeren filmlerin fotokatalitik bozunma etkinlikleri, XRD desenleri, FT-IR spektroskopisi, suda çözünürlüğü ve antimikrobiyal etkinlikleri incelenmiştir. Sonuç olarak %0,2 ZnO ve %1,5 kitosan içeren filmler optimum film olarak seçilmiştir. Seçilen filmlere ek olarak kitosan konsantrasyonu sabit tutularak %0,1 ZnO ve %0,3 ZnO içeren filmler seçilmiştir. Seçilen filmlerde fotokatalitik bozunma, metilen mavisi sulu çözeltilerinin absorbans azalması takip edilerek %87±1 olarak tespit edilmiştir. Artan çinko oksit konsantrasyonunun filmlerin suda çözünürlüğü azalttığı tespit edilmiştir. XRD desenleri incelendiğinde çinko oksit nanopartiküllerine ait keskin pikler, çinko oksit içeren kitosan bazlı filmlerde düşük konsantrasyonlarda çinko oksit ile çalışıldığından gözlemlenememiştir. FT-IR spektrumları, çinko oksit içeren kitosan bazlı filmlerin organik bağ yapısını kanıtlar nitelikte olduğunu göstermiştir. Filmlerin antimikrobiyal özellikleri disk difüzyon yöntemiyle incelenmiştir. Escherichia coli için ışık altında ve karanlık inkübasyonda sadece filmlerin olduğu bölgede üreme gözlenmemiştir. Aspergillus niger için artan çinko oksit konsantrasyonu karanlık ve ışık altında inkübasyonda inhibisyon bölgesini arttırmıştır. A.niger için en büyük inhibisyon çapı ışık altında inkübasyonda %0,3 ZnO içeren filmlerde gözlenmiştir.

Abstract:
Within the scope of the thesis study, photocatalytic active packaging material containing zinc oxide nanoparticles was produced. For this, first, a purity analysis of zinc oxide nanoparticles was performed. Then, the minimum inhibition concentration and minimum bactericidal/fungicidal concentration of zinc oxide nanoparticles on Escherichia coli and Aspergillus niger were determined under UV-visible light and in the dark. The effects of the differences in zinc oxide concentration, chitosan concentration and bulk volume of the films on the chemical and physical properties of the films were investigated. In this direction, the thickness, color, moisture content, moisture absorption capacity, hydrophobicity properties of the films were examined and cost evaluation was made. The film with the best features was chosen as the optimum film. In addition to the selected film, the photocatalytic degradation activities, XRD patterns, FT-IR spectroscopy, water solubility and antimicrobial activities of films containing zinc oxide at different concentrations were investigated. As a result, films containing 0.2% ZnO and 1.5% chitosan were chosen as the optimum film. In addition to the selected films, films containing 0.1% ZnO and 0.3% ZnO were selected by keeping the chitosan concentration constant. Photocatalytic degradation in selected films was determined to be 87±1% by following the absorbance decrease of methylene blue aqueous solutions. It was determined that increasing zinc oxide concentration decreased the water solubility of the films. When the XRD patterns were examined, sharp peaks belonging to zinc oxide nanoparticles could not be observed since chitosan-based films containing zinc oxide were studied with low concentrations of zinc oxide. FT-IR spectra showed that chitosan-based films containing zinc oxide proved the organic bond structure. The antimicrobial properties of the films were investigated by disk diffusion method. No growth was observed for E.coli only in the region of the films in the light and dark incubation. For A.niger, increasing zinc oxide concentration increased the inhibition zone in dark and light incubation. The largest inhibition diameter for A.niger was observed in films containing 0.3% ZnO in incubation under light.