Sucuk baharatı karışımı uçucu yağları ile zenginleştirilen poli laktik asit esaslı nano-liflerin çözelti üflemeli eğirme tekniği ile üretimi
Production of poly lactic acid based nanofibers enriched with essential oils of sujuk spice mixture by solution blow spinning method
Yazar: İKLİME ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. FURKAN TÜRKER SARICAOĞLU
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıda kaynaklı atıkların azaltılmasında; gıdaların bozulmasının yavaşlatılması ve raf ömrünün uzatılması amacıyla geliştirilen yenilikçi ambalajlama teknolojileri büyük önem arz etmektedir. Nanoteknoloji de sıklıkla gıda ambalalajlarının geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Nanoteknolojik yöntemler ile geliştirilen ambalajlara entegre edilebilen biyobozunur özellikler sayesinde petro-kimyevi esaslı ambalajlara göre çevreye verilen zarar azaltılabilmektedir. Dizayn edilen ambalajların ve sistemlerin fonksiyonel olması, endüstride kullanılabilmesi için de ekonomik ve kolay üretilebilir bir yönteme sahip olması gerekmektedir. Nanolif üretiminde çözelti üflemeli eğirme yöntemi sanayide uygulanabilirliğinin kolay olması, düşük maliyet, biyobozunur özellikteki maddeler ile üretilebilir olması açısından umut vaat etmektedir. Bu çalışmada biyobozunur özelliğe sahip olan polilaktik asit (PLA) içerikli biyoaktif bileşen katkılı nanoliflerin çözelti üflemeli eğirme yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonunun belirlenmesi amaçlanmıştır. Biyoaktif bileşen olarak Kırmızıbiber, kimyon ve karabiberden oluşan baharat karışımından clavenger düzeneği ile baharat karışımı esansiyel yağı elde edilmiş ve kullanılmıştır. Elde edilen esansiyel yağ nanolif üretiminde kullanılacak olan PLA çözeltisine PLA miktarı üzerinden %5, %10, %15, %20, %25 %30 oranlarında eklenerek nanolifler üretilmiştir. Nanolifler üretildikten sonra SEM analizi ile morfolojik karakteri hakkında bilgi edinmek amacıyla esansiyel yağ katkılı olan ve sadece PLA içeren nanoliflerin ortalama lif çapları ölçülmüştür. Esasiyel yağın nanolif yapısında homojen olarak disperse olduğu, pürüzsüz bir yapıya sahip olduğu tespit edilmiştir. Ortalama lif çapı PLA bazlı nanolifte 71,15 nm, esansiyel yağ ilaveli olan nanoliflerde ise 58,17-107,35 nm arasında bulunmuştur. AFM analizi ile nanoliflerin yüzey pürüzlülükleri analiz edilmiş SEM analizi ile benzer sonuçlar gözlenmiştir. Üretilen nanoliflerin termal özelliklerini belirlemek için öncelikle DSC analizi ile nanoliflerin camsı geçiş, kristalizasyon ve erime sıcaklıkları belirlenmiştir. Esansiyel yağ konsantrasyonunun artışı ile kristalizasyon sıcaklığının düştüğü tespit edilmiştir. Diğer litaratür çalışmalarında da tespit edildiği üzere esansiyel yağ ilavesinin nanolifin termal stabilizasyonunu arttırdığı TGA analizi sonuçları tespit edilmiştir. Nanoliflerin suda çözünürlükleri analiz edilmiş olup, esansiyel yağ ilavesi ile nanoliflerin sudaki çözünürlüklerinin 4-18 mg/L arasında arttığı tespit edilmiştir. DPPH indirgeme yöntemi ile yapılan antioksidan aktivite analizlerinde esansiyel yağın artan konsantrasyonlarına göre nanoliflerde %26 ile %40 arasında değişen antioktioksidan aktivite gösterdiği belirlenmiştir. PLA esaslı nanolifin %4 antioksidan aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak yapılan çalışma göstermiştir ki, PLA içerikli nanoliflere baharat esansiyel yağının ilave edilmesi nanolif yapısına iyi disperse olabilmektedir. Nanolifler esansiyel yağ içeriği sayesinde de antioksidan aktivite sergilemiştir.

Abstract:
Innovative packaging technologies developed to extend shelf life of food and slowing down the food spoilage are great importance in reducing food-borne waste. Nanotechnology is also often used in the development of food packaging. Thanks to biodegradable properties that can be integrated into packaging developed by nanotechnological methods, environmental damage can be reduced compared to petro-chemical-based packaging. Designed packages and systems are should be functional and have an economical and easy-to-produce method to be used in industry. Nanofiber fabrication by solution blowing spinning method is promising in terms of its easy applicability in industry, low cost, biodegradable materials. In this study, it was aimed to determine the fabrication and characterization of bioactive components in polylactic acid (PLA) based nanofiber that have biodegradable properties by the SBS method. Essential oil of the spice mixture that consisting of red pepper, cumin and pepper as the bioactive components was gained from the spice mixture by clevenger system. PLA-based polymer solution that was added to the gained essential oil with different concentrations from %5 to %30 was used for fabrication of nanofiber. After the fiber was fabricated, the average fiber diameters of the nanofiber that contains essential oil and contain only PLA were measured to examine their morphological character by SEM analysis. It has been found that the essential oil is homogeneously dispersed in nanofiber structure and it has a smooth structure. The average fiber diameter was found 71.15 nm in PLA-based nanofiber and 58.17-107.35 nm in nanofiber with essential oil added. Surface roughness of nanofibers was analyzed by AFM analysis and similar results were observed by SEM analysis. Primarily, glass transition, crystallization and melting temperatures of nanofibers were determined to define thermal characterization by DSC analysis. It has been found that the crystallization temperature is decreased with an increase in the concentration of essential oil. It has been observed that the addition of essential oil increases the thermal stabilization of the nanofiber by TGA analysis. Antioxidant activity in nanofiber is been found variable range from 26% to 40% according to increased concentrations of essential oil by antioxidant activity analyses performed by DPPH inhibition method. Antioxidant activity of PLA-based nanofiber has been found as 4%. As a result, the study showed that adding spice essential oil to nanofiber with PLA content can be well dispersed to the nanofiber structure. Thanks to its essential oil content, nanofibers also showed antioxidant activity.