Termoplastik nişasta (TPS)/ poli(bütilen adipat-kotereftalat) (PBAT) biyobazlı aktif ambalaj filmi üretimi ve gıda raf ömrüne etkilerinin belirlenmesi
Development of TPS/PBAT biobased active packaging film material and determination of its effects on food shelf life
Yazar: İDİL TEKİN
Danışman: DOÇ. DR. SEDA ERSUS
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Yapılan bu tez çalışmasında termoplastik nişasta ve poli(bütilen adipat-ko-tereftalat) biyobazlı aktif filmleri üretimi ekstrüzyon yöntemiyle gerçekleştirilerek film özelliklerinin belirlenmesiyle birlikte gıda raf ömrü üzerine etkileri de belirlenmiştir. 4 aşamada gerçekleştirilen tez çalışmasının ilk kısmında termoplastik nişastanın üretimi gerçekleştirilmiştir. Ön denemelerle belirlenen sonuçlar doğrultusunda 135±5 °C ekstrüzyon sıcaklığı ve %30 gliserol konsantrasyonu kullanılmıştır. İkinci aşamada ise üretim koşulları belirlenen termoplastik nişasta (%90-60) farklı oranlarda poli(bütilen adipat-ko-tereftalat) (%10-40) ve aktif madde olarak seçilen üzüm çekirdeği yağı (%0,5-4), alfa-tokoferol (%0,5-4) ve pirinç kabuğu (%1-5) ile karıştırılarak optimum parametrelerin belirlenmesi amacıyla yanıt yüzey yöntemi kullanılarak optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Üçüncü aşamada ise optimizasyon sonucunda üretilen optimum ve kontrol filmlerine fiziksel, kimyasal, mekanik, termal, bariyer ve biyobozunurluk testleri uygulanarak değerlendirilmiştir. Özellikle üzüm çekirdeği yağının aktif madde olarak kullanıldığı filmlerde gerilme kuvvetinde yaklaşık 8 katlık bir artış sağlanarak kontrole kıyasla mukavemeti daha yüksek bir film elde edildiği sonucuna varılmıştır. Pirinç kabuğunun aktif madde olarak kullanıldığı filmlerde ise bu üretim yöntemiyle gıda ambalajı olabilecek genişlikte film üretilemediği tespit edilerek gıda uygulaması analizlerine dahil edilmemiştir. Son aşamada ise üretimi gerçekleştirilen filmler minimal işlem görmüş roka örneklerinin ambalajlanmasında kullanılmıştır. 14 günlük depolama süresi boyunca fiziksel, kimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal analizler gerçekleştirilerek sonuçlar değerlendirilmiştir. Depolama süresi boyunca en iyi özelliklere üzüm çekirdeği yağı içeren aktif filmlerin sahip olduğu tespit edilmiştir. Alfa-tokoferol içeren filmlerin de kontrol filmlerine kıyasla minimal işlem görmüş rokaların üzerinde daha etkili olduğu belirlenmiştir. Üzüm çekirdeği yağı ve alfa-tokoferolün aktif biyobazlı ambalaj filmi üretiminde kullanım potansiyelinin olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the production of thermoplastic starch and poly(butylene
adipate-co-terephthalate) biobased active films was carried out by extrusion
method, and the effects on food shelf life were determined along with the
determination of film properties. In the first step of the thesis study, which was
carried out in 4 stages, the production of thermoplastic starch was carried out. In
line with the results determined by preliminary experiments, an extrusion
temperature of 135±5 °C and 30% glycerol concentration were used. In the second
step, production conditions were determined by mixing thermoplastic starch (90-
60%), poly(butylene adipate-co-terephthalate) in varying ratios (10-40%), selected
active ingredients such as grape seed oil (0.5-4%), alpha-tocopherol (0.5-4%), and
rice husk (1-5%) with the aim of determining optimum parameters using response
surface methodology for optimization. In the third stage, the optimum and control
films produced as a result of the optimization were evaluated by applying physical,
chemical, mechanical, thermal, barrier, and biodegradability tests. It was concluded
that especially in the films in which grape seed oil was used as the active ingredient,
an approximately 8 times increase in tensile strength was achieved, resulting in a
film with higher strength compared to the control. In the films in which rice husk
was used as the active ingredient, it was determined that this production method
could not produce a film wide enough to be suitable for food packaging and was
not included in the food application analysis. In the final stage, the produced films
were used in the packaging of minimally processed arugula samples. Physical,
chemical, microbiological and sensory analyses were performed and the results
were evaluated during the 14-day storage period. It has been determined that active
films containing grape seed oil have the best properties during storage. Films
containing alpha-tocopherol were also determined to be more effective on
minimally treated arugula compared to control films. It was concluded that grape
seed oil and alpha-tocopherol have the potential for use in the production of active
biobased packaging films.
Key words: Thermoplastic starch, poly(butylene adipate-co-terephthalate),
grape seed oil, alpha-tocopherol, rice husk, extrusion, active packaging