Ultrases işlemı uygulanarak hindistan cevizi kabuğu sıvı tütsüsü içeren zencefil nişastası bazlı yenilebilir filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of ginger starch based edible films incorporated with coconut shell liquid smoke by ultrasound treatment
Yazar: YOVITA RAHMASARI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKÇE POLAT YEMİŞ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ultrases işlemi uygulanarak hindistan cevizi kabuğu sıvı tütsüsü içeren zencefil nişastası bazlı nano-emülsiyon filmlerin özellikleri araştırılmıştır. Filmlerin inhibisyon etkisi, 12 gün boyunca 4°C'de kıyma üzerinde Escherichia coli O157:H7'ye karşı belirlenmiştir. Kıymanın oksidatif kararlılığı ve duyusal özellikleri de depolama sırasında test edilmiştir. Hindistan cevizi sıvı tütsüsü (CSLS) içeren film çözeltileri, 218,43 ila 242,40 nm arasında değişen küçük partikül büyüklüğü sergilemiş ve film formülasyonunun oldukça kararlı bir yüzey yüküne (-18,30 ile -17,90 mV) sahip olduğu görülmüştür. Ultrases işlemi, değişen parçacık özelliklerinden dolayı, filmlerin fiziksel, mekanik, bariyer, mikroyapısal ve antibakteriyel özelliklerini önemli derecede etkilemiştir. Filmlerin mikroyapısı, ultrases işleminden sonra daha homojen hale gelmiş ve bu da su buharı geçirgenliğinin (WVP) azalmasına neden olmuştur. Zencefil nişasta filmi için WVP değeri 1,54±0,10 g∙mm/m2h∙kPa'dır ve zencefil nişasta-CSLS filmlerinin WVP değerleri, CSLS içeriğinin artmasıyla kademeli olarak azalmıştır (p<0,05). CSLS'nin eklenmesi, filmlerin absorbsiyon bant konumlarını ve yapısını önemli ölçüde değiştirmemiştir. Bu bulgu, zencefil nişasta filmlerinin iyileştirilmiş su buharı bariyer özelliklerini desteklemektedir. Tütsünün eklenmesi, konsantrasyona bağlı olarak filmlerin optik özelliklerini etkilemiştir. Renk parametreleri analiz edildiğinde, filmlere tütsünün eklenmesi L* değerinde azalmaya ve hem a* hem de b* değerlerinde ise artışa neden olmuştur. CSLS, film formülasyonuna eklendiğinde opaklık artmış ve bu etki incelenen tüm CSLS konsantrasyonlarında gözlenmiştir (p<0,05). Mekanik test sonuçlarına göre, hem gerilme direnci (TS) hem de kopma anında uzama yüzdesi (EAB) değerleri kontrol filmine kıyasla önemli ölçüde artış gösterdiği için (p<0,05), CSLS ilavesi filmlerin mekanik özelliklerini iyileştirmiştir. Elde edilen sonuçlar, CSLS ve filmler arasındaki güçlü etkileşimlerin ni  şasta filmlerinin termal kararlılığını arttırdığını ve CSLS içermeyen nişasta filmlerine kıyasla, kompozit filmlerdeki bileşenler arasındaki etkileşimleri ayırmak için daha fazla miktarda termal enerjiye ihtiyaç duyulduğunu göstermiştir. Test bakterilerine karşı elde edilen antibakteriyel etki, ultrasonik işlemi sonucunda önemli ölçüde artmıştır (p<0,05). Kıyma örnekleri üzerindeki CSLS ilaveli zencefil nişasta filmlerinin E. coli O157: H7'ye karşı antimikrobiyal aktivitesi, konsantrasyona bağlıdır ve konsantrasyon E. coli O157: H7'yi inhibe etmede önemli bir faktördür. CSLS, depolama süresi boyunca tüm işlenmiş kıyma örnekleri için lipid oksidasyonunu etkili bir şekilde inhibe etmiştir. CSLS içeren zencefil nişasta filmi, kıyma etinin duyusal özellikleri üzerinde etki etmeden, E. coli O157: H7'ye karşı antibakteriyel aktivite göstermiştir. Bu sonuçlar, CSLS'nin, zencefil nişasta filmlerinde antimikrobiyal madde olarak kullanılma potansiyeline sahip olduğunu ve dolayısıyla gıda uygulamalarında aktif ambalaj malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this study, the properties of ultrasound treated ginger starch nano-emulsion films incorporated with coconut shell liquid smoke (CSLS) were investigated. Inhibitory effects of films were determined against Escherichia coli O157:H7 on ground beef at 4 °C for 12 days. Oxidative stability and sensory properties of ground beef were also tested during storage. The film forming solutions containing CSLS exhibited small particle sizes ranging from 218.43 nm to 242.40 nm and film formulation had quite stable surface charge (-18,30 and -17,90 mV). Ultrasound treatment significantly affected the physical, mechanical, barrier, microstructural, and antibacterial properties of films, due to changing particle properties of films. Microstructure of films became more homogeneous after ultrasound treatment and caused to lower water vapor permeability (WVP). The WVP for the ginger starch film was 1,54±0,10 g.mm/m2h.kPa, which decreased significantly with the impregnation of CSLS. The WVP values of ginger starch-CSLS films gradually decreased with the increase of CSLS content (p <0.05). The incorporation of CSLS did not significantly change the absorbance band positions and structure of the films. This finding supported the improved water vapor barrier properties of ginger starch films. The addition of liquid smoke affected optical properties of films depending on the concentration. Analyzing color parameters, the incorporation of liquid smoke into films caused a decrease in L* and an increase in both a* and b*. Opacity increased when CSLS was incorporated into film formulation, and this effect was observed at all CSLS concentrations evaluated (p <0.05). Mechanical testing results showed that the addition of CSLS improved the mechanical properties of the films, since both tensile strength (TS) and elongation at break (EAB) significantly increased compared to control film (p<0.05). The results indicated that strong interactions between CSLS and films increased the thermostability of starch films and an increased amount of thermal energy is needed to dissociate interactions among components in composite films compared to starch films without CSLS. The antibacterial effect against test bacteria was enhanced significantly with US treatment (p<0.05). The antimicrobial activity of ginger starch films containing CSLS against E. coli O157:H7 on ground beef samples was concentration dependent and concentration was a significant factor in inhibiting E. coli O157:H7. CSLS inhibited effectively lipid oxidation for all treated ground beef samples throughout the storage period. The ginger starch film containing CSLS showed antibacterial activity against E. coli O157:H7, without the impact on the sensory properties of ground beef. These results indicate that CSLS have the potential as antimicrobial agents in ginger starch films for use as active packaging materials in the food application.