Menengiç bitki ekstresi takviyeli kitosan esaslı antibakteriyel kompozit film üretim ve karakterizasyonu
Turpentin plant extract reinforced chitosan based antibacterial composite film production and characterization
Yazar: ALİ KAAN GÜMECİ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE KALEMTAŞ
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Antibakteriyel ajanlar = Anti-bacterial agents ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Gıdalarda mikrobiyolojik ve kimyasal bozulmaların önlenmesi, gıda tazeliğinin korunması, gıdaların güvenli bir şekilde tüketiciye ulaşımı, ürün dayanıklılığını artırması ve stoklama açısından da tüketicilere kullanım kolaylığı sağlaması sebebiyle gıda ambalajları gıda endüstrisinde önemli bir yere sahiptir. Son yıllarda kentsel katı atık üretimindeki ciddi artış, nüfusun artması ve petrol esaslı sentetik ambalajların geri dönüştürülmesindeki zorluklardan kaynaklanmaktadır. Petrol esaslı plastiklerin geri dönüşümündeki zorlukların temelinde polimerik reçine çeşitliliği ve ayrıştırılmasındaki problemler yer almaktadır. Bu durumun hem ekosisteme, hem de insan sağlığına olumsuz etkileri söz konusudur. Bu sebeple, petrokimyasal kaynak kullanımının ve çevre kirliliğinin azaltılması amacıyla gıda ambalajlarında geri dönüştürülebilen, biyolojik olarak bozunabilen, çevre ve doğa dostu ürünlerin üretilmesinde yenilenebilir kaynakların kullanımı giderek artmakta olup bu ihtiyaca yönelik çeşitli çalışmalar da gerçekleştirilmektedir. Yenilenebilir kaynakların başında gelen ve biyopolimer bir malzeme olan kitosan, biyolojik olarak parçalanabilirliği, film oluşturma kabiliyeti ve toksik olmaması nedeniyle sürdürülebilir malzemelerin geliştirilmesinde önemli bir yer tutmaktadır.
Bu çalışma kapsamında menengiç (Pistacia terebinthus) bitki ekstresi kullanılarak antibakteriyel özelliğe sahip kitosan esaslı filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Menengiç genellikle Akdeniz Bölgesi ve Asya'da yaygın bir yayılış göstermekte olup birden fazla biyolojik aktivite özelliğine sahip doğal bir malzemedir. Menengiç sitotoksik, antienflamatuar, antimikrobiyal, antioksidan ve aktiviteleri nedeniyle araştırmacıların ilgisini çekmekte olup, bilimsel çalışmalarda kullanılmaktadır. Antimikrobiyal önemli aktiviteleri sebebiyle çalışma kapsamında kullanılan menengiç meyveleri halkalı değirmen içerisinde toz forma getirilip, saf su ile eksenel değirmen içerisinde öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Süzme işlemlerinin ardından menengiç ekstresi elde edilerek kitosan esaslı filmlerin üretiminde kullanılmıştır. Hazırlanan menengiç ekstresi %3-6 oranlarında kullanılmış olup kitosan esaslı filmlerin üretimi döküm yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Üretimi tamamlanan kitosan esaslı filmlere yönelik film kalınlık ölçümü, nem tayini, şişme, çözünürlük testleri ve optik mikroskop yardımıyla içyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Filmlerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Ayrıca hazırlanan filmlerin antibakteriyel aktivite özellikleri Gram pozitif bir bakteri olan Staphylococcus aureus ve Gram negatif bir bakteri olan Escherichia coli'e karşı incelenmiştir.

Abstract:
Food packaging is essential in the food industry as it prevents microbiological and chemical deterioration in foods, preserves food freshness, safely transports food to consumers, increases product durability, and provides ease of use to consumers regarding storage. The significant increase in municipal solid waste generation in recent years is due to the increase in population and the difficulties in recycling petroleum-based synthetic packaging. The diversity of polymeric resins and the problems in their separation are at the root of the difficulties in recycling petroleum-based plastics. This situation has adverse effects on both the ecosystem and human health. For this reason, the use of renewable resources is increasing in producing recyclable, biodegradable, environmentally and nature-friendly products in food packaging to reduce the use of petrochemical resources and environmental pollution, and various studies are carried out for this demand. Chitosan, one of the leading renewable resources and a biopolymer material, is vital in developing sustainable materials due to its biodegradability, film-forming ability, and non-toxicity.
Within the scope of this study, chitosan-based films with antibacterial properties were produced by using the plant extract of turpentine (Pistacia terebinthus). Turpentine generally spreads widely in the Mediterranean Region and Asia and is a natural material with more than one biological activity feature. Turpentine attracts the attention of researchers due to its cytotoxic, anti-inflammatory, antioxidant, antimicrobial and activities, and it is used in scientific studies. Due to their essential antimicrobial activities, turpentine fruits used in this study were brought into powder form in a food processor and subjected to a milling process in a planetary ball mill with distilled water. After the filtration processes, the turpentine extract was achieved and used to produce chitosan-based films. Turpentine extract was used  in films with 3% and 6% ratios, and chitosan-based films with antibacterial properties were produced by the casting method. Film thickness measurement, moisture determination, swelling, solubility tests and microstructure examinations of the produced chitosan-based films were carried out with the help of an optical microscope The mechanical properties of the films were examined. In addition, the antibacterial activity of films was investigated against Staphylococcus aureus, a Gram-positive bacterium, and Escherichia coli, a Gram-negative bacterium.