Doğal antimikrobiyal madde içeren yenilebilir film uygulamalarının sofralık zeytinlerin raf ömrü ve kalitesi üzerine etkilerinin belirlenmesi
Application of edible films containing natural antimicrobial agents for table olives; determination of effects on quality and shelf life
Yazar: PINAR ÇORUHLU
Danışman: PROF. DR. TANER BAYSAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Günümüzde salamurasız sofralık zeytinler kimyasal koruyucu katkı maddeleri ile muamele edilerek modifiye atmosfer veya vakum altında paketlenmektedir. Fakat ambalaj açıldıktan sonra bu önlemler yeterli gelmemekte ve üründe mikrobiyolojik gelişme, fiziksel ve duyusal özelliklerinde istenmeyen değişimler görülebilmektedir. Bu tez çalışmasında salamurasız paketlenerek satışa sunulan zeytinlerde görülen bu olumsuzluğun önlenmesi için  doğal antimikrobiyal madde olan kekik yağı ile kombine edilmiş yenilebilir kitosan film kaplama uygulamasının etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. 
Çalışmanın ilk aşamasında, %2'lik kitosan (K); %0.2 kekik yağı+%2'lik kitosan (KK1); %0.5 kekik yağı+%2'lik kitosan (KK2) ve %1'lik kekik yağı+%2'lik kitosan (KK3) film çözeltileri oluşturulmuş, uygun koşullarda kurutulmuş ve film özellikleri (kopma anında uzama, renk, parlaklık, gerilme direnci, elastisite modülü ve SEM) analiz edilmiştir. Elde edilen film örneklerinin ortalama % uzama, gerilme direnci ve elastisite modülü değerleri sırasıyla K (%2'lik kitosan) grubu için %70.02, 16.66 MPa, 24.05 MPa; KK1 (%2'lik kitosan+%0.2'lik kekik yağı) grubu için %74.69, 14.79 MPa, 19.65 MPa; KK2 (%2'lik kitosan+%0.5'lik kekik yağı) için %77.21, 10.79 MPa, 13.94 MPa ve KK3 (%2'lik kitosan+% 1'lik kekik yağı) grubu %83.78, 10.40 MPa, 12.69 MPa olarak bulunmuştur. En yüksek kopma anında uzama değerine sahip olan KK3 örnek grubu olan %1 kekik yağı+%2 kitosan içeren film olduğu görülmüştür. Film içeriğindeki kekik yağı konsantrasyonu artışı kopma anında uzama değerini arttırdığı, kopma mukavemeti değerini (gerilme direnci) ve elastisite modülü değerini düşürdüğü belirlenmiştir. %2' lik kitosan filmi örneğinin kopma anında uzama, kopma mukavemeti ve elastisite modülü değerleri kekik yağı ilave edilmiş örneklerden farklı bulunmuştur (p<0.05). Filmlere ait SEM görüntüleri incelendiğinde film matriksinin yapısına bağlı olarak film morfolojisinde değişimler meydana geldiği görülmüştür. K grubu filmlerin yüzey görüntüleri homojen ve tekdüze bir yapıya sahiptir. Kekik esansiyel yağının ilave edilmesi ile film yüzey alanlarında heterojen bir görünüme neden olmuştur. Kekik yağının konsantrasyonunun artması ile emülsiyon stabilitesinin korunamamasına ve film yüzeylerinde bir miktar heterojen görünüme neden olmuştur. Film örneklerinin sırasıyla L*, a*, b*, ∆E* ortalama değerleri K grubu için 8.16, -0.42, -0.04, 0.00; KK1 grubu için 15.39, -0.18, 4.18, 8.38; KK2 grubu için ortalama 14.99, 0.4, 5.34, 8.74; KK3 grubu için 13.48, 1.38, 8.67, 10.38 olarak bulunmuştur. Kitosan filmine kekik yağı ilavesinin L*, a*, b* ve ∆E* değerlerini arttırdığı belirlenmiştir. Kekik yağı ilave edilen kitosan filmlerin L*, a* ve b* değerleri kitosan film örneğinden farklılaştığı saptanmıştır (p<0.05). Kitosan filmlerine eklenen kekik yağı oranı arttıkça film renklerinin sarılık değerinin arttığı görülmüştür. 
Çalışmanın ikinci aşamasında farklı konsantrasyonlarda kekik yağı içeren kitosan çözeltilerle kaplanan siyah ve yeşil zeytin örnekleri, polietilen kaselerde vakum ambalajlanarak +4 ve 25 oC' de 3 ay boyunca depolanmıştır. Örnek grupları üzerinde her ay pH, titrasyon asitliği, renk (L*, a*, b* ve E), toplam canlı sayısı, küf-maya istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Farklı konsantrasyonlarda kekik yağı içeren kitosan çözeltilerle kaplanan siyah ve yeşil zeytin örneklerinde depolama boyunca en fazla nem kaybı kitosan çözeltileriyle muamele edilmemiş KONTROL grubunda olduğu belirlenmiştir. Kimyasal koruyucu ile muamele edilmiş zeytinlere göre film kaplanmış ürünlerin daha az nem kaybettiği tespit edilmiştir. pH değeri ve titrasyon asitliği değerlerinde belirgin bir fark tespit edilememiştir. pH değerleri 3.84-4.06 değerleri arasında, titrasyon asitliği değerleri 0.52-0.7 arasında tespit edilmiştir. Yasal mevzuatta sofralık zeytinlerde pH değerinin<4.5 değerinden az olması gerektiği belirtilmiştir. Bulunan sonuçlar bu değerin altında olup güvenilir aralıktadır. Toplam canlı sayısı (TCS) ve küf-maya sayısı KONTROL (kaplanmamış) ve %0.1' lik potasyum sorbat+sodyum benzoat çözeltisi ile muamele edilmiş olan G grubuna göre K (%2 kitosan), KK1 (%2 kitosan+%0.2 kekik yağı), KK2 (%2 kitosan+%0.5 kekik yağı) ve KK3 (%2 kitosan+%1 kekik yağı) grubu örneklerin antimikrobiyal etkisinin daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Siyah zeytinlerde depolama sonunda en yüksek küf-maya değerindeki azalma +4ºC' de depolanan KK1 örneğinde 4.89 log kob/g, TCS değerinde ise KK3 grubunda 5.21 log kob/g bulunmuştur. 25ºC' de TCS değerinde KK3 grubunda ise 4.35 log kob/g azalma görülmüştür. Yeşil zeytinlerde +4ºC' de depolama süresi sonunda KK3 grubunda 3.07 log kob/g, 25ºC' de depolama süresi sonunda KK2 grubu örneğinde 1.55 log kob/g azalma görülmüştür. Yeşil zeytin örneklerin depolama süre sonunda TCS değeri +4ºC' de KK3 grubunda 4.36 log kob/g, 25ºC' de depolama süresi sonunda  KK1 grubunda 3.83 log kob/g görülmüştür. Kekik yağı içeren kitosan filmlerin mikrobiyal aktivite üzerinde inhibitör etkisi olduğu görülmüştür. Bu durum kekik yağı ve kitosanın yüksek antimikrobiyal yapısından kaynaklandığı ve mikrobiyal gelişimi baskılayıcı etki gösterdiği sonucuna varılmıştır. 
Sonuçlar depolama boyunca zeytinlerin raf ömrünün uzatılmasında ve kalitesinin geliştirmesinde bu kaplama formülasyonlarının kullanım potansiyelinin olabileceğini göstermiştir. Sofralık zeytin muhafazasında kullanılan yenilebilir film uygulamasının tespit edilen sonuçları göz önünde bulundurarak potasyum sorbat-sodyum benzoat kullanımına alternatif bir uygulama olabileceği düşünülmektedir. 

Anahtar Sözcükler: Zeytin, kekik yağı, kitosan, yenilebilir film, raf ömrü

Abstract:
Today, unbrined table olives are treated with chemical preservatives and packaged under modified atmosphere or vacuum. However, after the package is opened, these preventions are not sufficient and microbiological development, undesirable changes in physical and sensory properties can be seen in the product. This thesis study is to examine the effects of edible chitosan film coating application combined with the natural antimicrobial substance thyme oil in order to prevent this negativity seen in table olives packaged without brine and offered for sale.
In the first stage of the study,  2% chitosan (K); 0.2% thyme oil+2% chitosan (KK1); 0.5% thyme oil+2% chitosan (KK2) and 1% thyme oil+2% chitosan (KK3) solution was prepared, dried under suitable conditions, and the film properties (elongation at break, color, tensile strength, modulus of elasticity, SEM) were analyzed. The average % elongation at break, tensile strength and modulus of elasticity values of the obtained film samples were 70.02%, 16.66 MPa, 24.05 MPa for the K (2% chitosan); 74.69%, 14.79 MPa, 19.65 MPa for the KK1 (0.2% thyme oil+2% chitosan); 77.21%, 10.79 MPa, 13.94 MPa for KK2 (0.5% thyme oil+2% chitosan) and 83.78%, 10.40 MPa, 12.69 MPa for KK3 (1.0 % thyme oil+2% chitosan) group respectively. It was observed that the film containing 1% thyme oil + 2% Chitosan, which is the KK3 sample group, has the highest elongation at break. It was determined that the increase in the concentration of thyme oil in the film increased the elongation at break, the breaking strength value (tensile strength) and the Elasticity modulus value decreased. Elongation at break, tensile strength and elasticity modulus values of 2% chitosan film sample were found statistically different from the samples with added thyme oil (p<0.05). When the SEM images of the films were examined, it was observed that there were changes in the morphology of the film depending on the structure of the film matrix. The surface images of group K film have a homogeneous and uniform structure. The addition of thyme essential oil caused a heterogeneous appearance in the film surface areas. It was observed that the emulsion stability could not be maintained with the increase in the concentration of thyme oil and it caused some heterogeneous appearance on the film surfaces. The mean values of L*, a*, b*, ∆E* of the film samples were 8.16, -0.42, -0.04, 0.00 for the K group; 15.39, -0.18, 4.18, 8.38 for KK1 group; For the KK2 group, the mean values were 14.99, 0.4, 5.34, 8.74; and 13.48, 1.38, 8.67, 10.38 for the KK3 group. It was determined that the addition of thyme oil to the chitosan film increased the L*, a*, b* and ∆E* values. L*, a* and b* values of chitosan films with added thyme oil were determined to differ from the chitosan film sample (p<0.05). It was observed that the yellowness value of the film colors increased as the amount of thyme oil added to the chitosan films increased.
In the second stage of the study, black and green olive samples, which were covered with chitosan solutions containing different concentrations of thyme oil, were vacuum packed in polyethylene bowls and stored at +4 and 25 °C for 3 months. The % moisture, pH, titration acidity, color (L*, a*, b* and E), total aerobic count, yeast-mold count were analyzed in 3 replications and 2 parallels on the sample groups each month, and the results were statistically evaluated. In the black and green olive samples coated with chitosan solutions containing different concentrations of thyme oil, the highest moisture loss during storage was determined in the CONTROL (chitosan film uncoated) group. It has been determined that film-coated products lose less moisture than olives treated with chemical preservatives. No significant difference was detected in pH value and titration acidity values. pH values were determined between 3.84-4.06 values, titration acidity values were determined between 0.52-0.7. In the legal legislation, it is stated that the pH value of table olives should be less than <4.5. The results were found below this value and were in the reliable range. Total aerobic count  and yeast-mold values were found to be more antimicrobial in K (2% chitosan), KK1 (2% chitosan+0.2% thyme oil), KK2 (2% chitosan+0.5% thyme oil),  and KK3 (2% chitosan+1.0% thyme oil) group samples compared to CONTROL (uncoated) and G (with chemical preservatives) groups. The highest decrease in yeast-mold value at the end of storage in black olives was 4.89 log cfu/g in KK1 sample stored at 4ºC and TCS value was found 5.21 log cfu/g in KK1 sample. The highest decrease in TCS value at the end of storage in black olives was 4.35 log cfu/g in KK3 sample stored at 25ºC. The highest decrease in yeast-mold value at the end of storage in green olives was 3.07 log cfu/g in KK3 sample stored at 4ºC and 1.55 log cfu/g in KK2 sample stored at 25ºC. The highest decrease in TCS value at the end of storage in green olives was 4.36 log cfu/g in KK3 sample stored at 4ºC and 3.83 log cfu/g in KK1 sample stored at 25ºC. It has been determined that chitosan films containing thyme oil have an inhibitory effect on the microbial activity. It was concluded that this situation was caused by the high antimicrobial structure of thyme oil and chitosan and that it had a suppressive effect on microbial growth.
The results demonstrated the potential for use of these coating formulations in extending the shelf life and improving the quality of olives during storage. Considering the results of the edible film application used in table olive storage, it was concluded that it could be an alternative application to the use of potassium sorbate-sodium benzoate.

Keywords: Olives, thyme oil, chitosan, edible film, shelf life