Nanopartikül katkılı nanoliflerin elektroeğirme yöntemiyle üretilmesi, karakterizasyonu ve antimikrobiyal aktivitesinin belirlenmesi
Production, characterization and determination of antimicrobial activity of nanoparticle-doped nanofibers by electrospinning method
Yazar: MELİS FERAY AYHAN
Danışman: PROF. DR. HACI İBRAHİM EKİZ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Nanolif = Nanofiber ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Yeşil kimya = Green chemistry

Özet:
Son zamanlarda nanolifler ve nanopartiküllere ilgilinin artmasıyla araştırmalar ve ticari yönelimler de artmıştır. Gıda alanında da nanoteknoloji üzerine birçok alanda başarılı çalışmalar yapılmıştır. Özellikle günümüzde artan nüfus ve ticaret gibi faktörlerin de etkisiyle gıdalarda taşıma ve depolama sırasında minimum kaybın önemi artmıştır. Bu da paketleme endüstrisinde yeniliklerin gerekliliğini zorunlu hale getirmiştir. Çevre bilincinin de artmasıyla doğaya minimum zararla biyoçözünür paketleme materyallerine ilgi artmıştır.
Bu tez çalışmasında yeşil sentez yoluyla üretilen gümüş ve çinko nanopartiküllerin polivinil alkol (PVA) polimerine katkılanmasıyla nanolif elde edilmesi ve bu nanoliflerin yaban mersini meyvesi üzerine antimikrobiyal ve antifungal bir paketleme materyali olarak kullanılması amaçlamıştır. İlk olarak atık bir ürün olan nar kabuğunun değerlendirmesiyle nar kabuğu özütü elde edilmiş, gümüş ve çinko nanopartikül sentezi için gerekli olan optimum ekstrakt miktarı ve nanopartiküllerin varlığının tespiti UV-spektrofotometre yardımıyla belirlenmiştir. Elde edilen nanopartiküllü çözeltilerin antimikrobiyal aktivitesi disk difüzyon yöntemiyle incelenmiştir. Sentezlenen bu nanopartikül içerikli çözeltiler ambalaj materyali olarak kullanılması amaçlandığından polivinil alkol (PVA) biyobozunur polimeriyle besleme çözeltileri hazırlanmış bu çözeltilerin pH ve elektriksel iletkenlik değerleri ölçüldükten sonra elektroeğirme yöntemi kullanılarak nanolifler üretilmiştir. Üretilen nanoliflerin antimikrobiyal aktivitesi yine disk difüzyon yöntemiyle belirlenmiştir. Gümüş nanopartikül ve çinko nanopartikül katkılanmış bu nanoliflerin yüzey karakterizasyonu, yapısal ve termal özellikleri SEM, EDS, FTIR ve DSC analizleriyle incelenmiştir. Ambalaj materyali olarak kullanımının değerlendirilmesi amacıyla yaban mersini meyvesi seçilmiş ve bu meyveler elde edilen nanoliflerle kaplanarak 15 gün boyunca 20°C' de muhafaza edilmiştir. Periyodik olarak renk ve tekstür analizleri yapılan bu meyveler kontrol, PVA, eks/AgNO3/PVA, eks/ZnCl2/PVA nanolifleri olarak dört kategoride incelenmiş ve sonuçlar ANOVA Tukey testiyle istatistiksel olarak analiz edilmiştir. Bunun sonucunda nanopartikül içerikli nanoliflerle kaplanmış olan meyvelerde su kaybından dolayı gerçekleşen ve yüzeyde oluşan küflenmeler anlamlı bir fark oluşturacak kadar görülmezken özellikle kontrol örneğinde ilk güne kıyasla önemli faklılıklar gözlenmiştir. Bu sonuçlara bakılarak nar kabuğu ekstraktının gümüş ve çinko nanopartikül yeşil sentezinde kullanılmasının ve elektroeğirme yönteminin bu çözeltinin nanoliflere kapsüle edilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği görülmektedir. Renk ve tekstür analiz sonuçları incelendiğinde bu nanoliflerin yaban mersini muhafazasında başarılı bir ambalaj materyali olarak kullanılabileceği ve gıda ambalaj sistemlerine dahil edilebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Recently, with the increasing interest in nanofibers and nanoparticles, research and commercial orientations have also increased. Successful studies have been carried out in many areas on nanotechnology in the field of food. Especially today, with the effect of factors such as increasing population and trade, the importance of minimum loss during transportation and storage of foods has increased. This has necessitated the necessity of innovations in the packaging industry. With the increase in environmental awareness, interest in biodegradable packaging materials has increased with minimum harm to nature.
In this thesis, it was aimed to obtain nanofibers by adding silver and zinc nanoparticles produced by green synthesis to polyvinyl alcohol (PVA) polymer and to use these nanofibers as an antimicrobial and antifungal packaging material on blueberry fruit. First of all, pomegranate peel extract was obtained by evaluating the waste product of the pomegranate peel, and the optimum extract amount required for the synthesis of silver and zinc nanoparticles and the determination of the presence of nanoparticles were determined with the help of UV-spectrophotometer. The antimicrobial activity of the obtained nanoparticle solutions was investigated by disk diffusion method. Since these synthesized solutions containing nanoparticles are intended to be used as packaging material, feed solutions were prepared with polyvinyl alcohol (PVA) biodegradable polymer, and after measuring the pH and electrical conductivity values of these solutions, nanofibers were produced using the electrospinning method. The antimicrobial activity of the produced fibers was again determined by the disc diffusion method. The surface characterization, structural and thermal properties of these nanofibers doped with silver nanoparticles and zinc nanoparticles were investigated by SEM, EDS, FTIR and DSC analyses. In order to evaluate its use as packaging material, blueberry fruit was selected and these fruits were covered with the obtained nanofibers and stored at 20°C for 15 days. These fruits, for which color and texture analyzes were made periodically, were examined in four categories as control, PVA, eks/AgNO3/PVA, eks/ZnCl2/PVA nanofibers and the results were statistically analyzed with the ANOVA Tukey test. As a result, while the mold formations that occur on the surface due to water loss in fruits covered with nanofibers containing nanoparticles are not observed to make a significant difference, significant differences are observed especially in the control sample compared to the first day. Looking at these results, it is seen that the use of pomegranate peel extract in the green synthesis of silver and zinc nanoparticles and the encapsulation of this solution into nanofibers by electrospinning method have been successfully carried out. When the color and texture analysis results were examined, it was concluded that these nanofibers could be used as a successful packaging material in blueberry preservation and could be included in food packaging systems.