Yenilikçi, selüloz tabanlı gıda ambalajının geliştirilmesi ve limonun depolanmasında kullanımının incelenmesi
Development of innovative, cellulose-based food packaging and investigation of its use in lemon storage
Yazar: BUKET AMCA ULUTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. SEHER KUMCUOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Ambalajlama = Packaging ; Atomizasyon = Atomization ; Fulvik asit = Fulvic acid ; Püskürtme = Spraying ; Serisin = Sericine

Özet:
Bu tez çalışmasında; fulvik asit ve serisin içeren su bazlı çözeltinin kağıt üzerine elektropüskürtme uygulanarak selüloz esaslı aktif ambalaj malzemesi üretilmesi, bu ambalajın limon depolamada kullanılması ve limonun kalite özelliklerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Aktif madde olarak antioksidan, antimikrobiyal özellikleri olan fulvik asit, taşıyıcı ortam olarak esmerleşme önleyici serisin kullanılmıştır. Farklı konsantrasyonlarda ve farklı fulvik asit:serisin (FA:S) oranlarında hazırlanan çözeltilerin karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Fulvik asit-serisin (FA-S) çözeltilerinin konsantrasyonu arttıkça elektriksel iletkenlik değerinin azaldığı, viskozite değerlerinin arttığı ve serisin oranlarındaki artış ile ise çözeltilerin viskozite değerlerinin azaldığı belirlenmiştir. Fulvik asidin antimikrobiyal ve antioksidan aktivitelerinin serisinden daha yüksek olduğu bulunmuştur. FA-S çözeltilerinin konsantrasyonu arttıkça antioksidan aktivitenin artış gösterdiği ve elektropüskürtme işlemi uygulanmış kağıt örneklerinin de antioksidan aktiviteye sahip olduğu belirlenmiştir. FA-S çözeltilerinin Pseudomonas syringae'ye karşı üremeyi durdurucu (statik etki), inhibe edici ve öldürücü etki gösterdiği belirlenmiştir. Ancak çözeltilerin Penicillium digitatum ve Botrytis cinerea üzerinde üremeyi durdurucu ve Penicillium italicum'a karşı ise üremeyi durdurucu ve inhibe edici etkisi olmadığı tespit edilmiştir.
Elektropüskürtme işleminde optimum koşulların belirlenmesi amacıyla farklı voltaj, debi, iğne ucu ile kollektör arasındaki farklı mesafeler, FA-S konsantrasyonları ve FA:S oranları kullanılarak püskürtme uygulamaları yapılmıştır. Damlacık çapı ve antimikrobiyal aktivite yanıt olarak değerlendirilerek merkezi tümleşik (Central Composite Design) deney tasarımı ve yüzey-yanıt metodolojisi ile optimizasyon yapılmıştır. Optimizasyon sonucunda en uygun parametreler 20 kV voltaj, 23 cm iğne ucu ile kollektör arasındaki mesafe, 0.75 ml/saat debi, 0.8 g/ml konsantrasyon ve 1:1 FA:S oranı olarak belirlenmiş ve aktif ambalaj eldesinde kullanılmıştır. 
Limonlar, aktif ambalaja sarılarak, hiçbir işlem uygulanmamış kağıt ambalaja sarılarak ve ambalajsız olarak 90 gün boyunca depolanmıştır. Kağıt ambalajın etkinliği, depolama sırasında gerçekleştirilen analizlerle (renk, doku, mikrobiyal yük ve duyusal analiz) belirlenmiştir.
Elektropüskürtme işleminde voltaj ve çözelti konsantrasyonunun damlacık çapını, damlacık çapının ise ambalajın yüzey pürüzlülüğünü etkilediği görülmüştür. Ayrıca, migrasyon analizi ile ambalaj materyalinin gıda ambalajı olarak kullanımının uygun olduğu ve üretilen ambalaj materyaliyle sarılan limonların kalite özelliklerinin depolama süresince diğer gruplara göre daha az değişim gösterdiği belirlenmiştir. 
Sonuç olarak bu tez kapsamında; toksik olmayan, antimikrobiyal ve antioksidan özellik gösteren, biyobozunur, sürdürülebilir, geri dönüştürülebilir, doğal ve sentetik vakslarla kaplama şeklindeki uygulamalara alternatif selüloz temelli bir aktif ambalaj üretimi gerçekleştirilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: fulvik asit, serisin, elektropüskürtme, kağıt ambalaj

Abstract:
In this study; it was aimed to produce cellulose-based active packaging material by electrospraying the water-based solution containing fulvic acid and sericin on paper and determine the effects of this packaging on the quality characteristics of lemon during storage. Fulvic acid which has antioxidant, antimicrobial properties was used as the active substance, and sericin which has anti-browning activity was used as the carrier medium. Characterization analysis of the solutions prepared at different concentrations and different fulvic acid:sericin (FA:S) ratios were performed. It was determined that as the concentration of fulvic acid-sericin (FA-S) solutions increased, the electrical conductivity value decreased, the viscosity values increased, and the viscosity values of the solutions decreased with the increase in the sericin ratios. The antimicrobial and antioxidant activities of fulvic acid were found to be higher than sericin. It was determined that as the concentration of FA-S solutions increased, the antioxidant activity increased and the electrospray applied paper samples also had antioxidant activity. It has been determined that FA-S solutions have an anti-growth (static effect), inhibitory and lethal effects against Pseudomonas syringae. However, it was established that the solutions did not have the anti-growth effect on Penicillium digitatum and Botrytis cinerea, and did not have the anti-growth and inhibitory effect on Penicillium italicum. 
In order to determine the optimum conditions for the electrospraying process, spraying applications were made using different voltages, flow rates, different distances between the needle tip and the collector, the FA-S concentrations, and the FA:S ratios. Optimization was made with a central integrated experimental design (Central Composite Design) and surface-response methodology, by evaluating the particle diameter and antimicrobial activity in response. As a result of the optimization, parameters were determined as 20 kV voltage, 23 cm distance between the needle tip and the collector, 0.75 ml/h flow rate, 0.8 g/ml concentration, and 1:1 FA:S ratio and used to obtain the active package. 
Lemons were stored for 90 days, wrapped with the active package, wrapped with an untreated paper package, and without a package. The effectiveness of the active package was determined by the analyzes (color, texture, microbial load, and sensory analysis) performed during the storage.
In electrospraying, it was observed that voltage and solution concentration affect the particle size, and the particle size affects the surface roughness of the package. In addition, it was determined by migration analysis that the packaging material is suitable to use as a food package, and the quality characteristics of the fruits packaged with the produced packaging material changed less than the other groups during storage.
As a result, within the scope of this study; a cellulose-based active package has been produced as an alternative to existing applications in the form of coating with non-toxic, antimicrobial and antioxidant, biodegradable, sustainable, recyclable, natural, and synthetic waxes.

Keywords: fulvic acid, sericin, electrospraying, paper packaging