Bitkisel ekstraktlı nanoliflerin elektro-eğirme yöntemi ile üretimi ve sosis kaplamada kullanımı
Production of nanofibers with plant extract via electrospinning method and use for sausage coating
Yazar: ÖZLEM ZAMBAK
Danışman: PROF. DR. SAMİ GÖKHAN ÖZKAL
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Karanfil = Dianthus ; Nanolif = Nanofiber ; Peynir altı suyu proteinleri = Whey proteins ; Pullulan = Pullulan ; Çörekotu = Nigella

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında elektro-eğirme yöntemiyle polimerin %5 (w/w)'i oranında karanfil ekstraktı ve çörekotu atığı ekstraktı ilaveli pullulan ve pullulan/peynir altı suyu proteini nanolifleri farklı çalışma koşullarında (voltaj, iğne ucu-toplayıcı mesafesi, akış hızı) elde edilmiştir. Elde edilen nanoliflerin çapları 168-600 nm arasında değişmektedir. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR), X-Işını Kırınımı (XRD) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) sonuçları, elde edilen nanolifler ile karanfil ekstraktı ve çörekotu atığı ekstraktı arasında uyumlu bir etkileşim olduğunu göstermiştir. Nanoliflerin fenolik madde içeriği 0,62-48,05 mg GAE/g km ve antioksidan aktivitesi (DPPH) 274-4174 µmol TE/g km arasında değişmektedir. Elde edilen nanoliflerden bazıları S. aureus, M. luteus ve C. albicans'a karşı antimikrobiyal aktivite göstermiştir.
Çalışmanın ikinci aşamasında ise ilk aşamada kullanılan koşullardan dördü seçilerek polimerin %30 (w/w)'u oranında karanfil ekstraktı ve çörekotu atığı ekstraktı ilaveli pullulan ve pullulan/peynir altı suyu proteini nanolifleri elde edilmiştir. Liflerin fenolik madde içeriği 26,17-167,02 mg GAE/g km ve antioksidan aktivitesi 1905-17165 µmol TE/g km aralığında saptanmıştır. Karanfil ekstraktı içeren pullulan nanolifi S. aureus, M. luteus, E. coli, C. albicans ve A. flavus'a karşı antimikrobiyal aktivite gösterirken, aynı oranda çörekotu atığı ekstraktı içeren pullulan nanolifi S. aureus ve E. coli bakterilerine karşı antimikrobiyal aktivite göstermiştir. 
Çalışmanın üçüncü aşamasında ise ikinci aşamada üretilen nanoliflerden kesiksiz üretilen, antibakteriyal aktivitesi, antioksidan aktivitesi yüksek olan ve homojen morfolojiye sahip olan ikisi seçilip sosis örneklerini kaplamada kullanılmıştır. Ekstrakt ilaveli nanolifler ile kaplanan sosis örneklerinin pH'si depolama boyunca kontrol grubunun pH'sine göre daha yavaş artmıştır. Ekstrakt ilaveli nanolifler ile kaplanan sosis örneklerinin L* (parlaklık) renk değerleri, kontrol grubuna göre daha yüksek bulunmuştur. Ekstrakt ilaveli nanolifler ile kaplanan sosis örneklerinin a* değeri depolama süresince azalmış fakat bu azalma kontrol grubuna göre daha yavaş gerçekleşmiştir. Karanfil ekstraktı ve çörekotu atığı ekstraktı içeren nanolifler ile kaplanan sosis örnekleri, kontrol grubuna göre TBARS değerini sırasıyla %20 ve %17 oranında, E. coli sayısını sırasıyla 1,98 ve 1,01 log düzeyinde ve L. monocytogenes sayısını ise sırasıyla 1,33 ve 0,87 log düzeyinde azaltmıştır.

Abstract:
In the first stage of this study, pullulan and pullulan/whey protein nanofibers containing 5% (w/w) clove extract and black cumin waste extract were obtained by electrospinning method. The diameters of the obtained nanofibers ranged from 168 to 600 nm. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) results showed a close interaction between the obtained nanofibers and clove and black cumin waste extract. The phenolic content of the nanofibers varied between 0.62-48.05 mg GAE/g km and the antioxidant activity varied between 274-4174 µmol TE/g km. Some of the obtained nanofibers show antimicrobial activity against S. aureus, M. luteus and C. albicans.
In the second stage of the study, four of the conditions used in the first stage were selected, and 30% (w/w) clove and black cumin waste extract containing pullulan and pullulan/whey protein nanofibers were obtained under these conditions. The phenolic content of the fibers obtained varied between 26.17-167.02 mg GAE/g km and the antioxidant activity varies between 1905-17165 µmol TE/g km. Pullulan nanofiber containing clove extract showed antimicrobial activity against S. aureus, M. luteus, E. coli, C. albicans and A. flavus, while pullulan nanofiber containing black cumin waste extract at the same ratio showed antimicrobial activity against S. aureus, and E. coli bacteria.
In the third stage of the study, two of the nanofibers produced in the second stage, which are produced continuously, with high antibacterial activity, antioxidant activity and homogeneous morphology, were selected and used in coating the sausage samples.. The pH of the sausage samples coated with extract-added nanofibers increased more slowly than the pH of the control group. The L* (brightness) colour values of the sausage samples coated with extract-added nanofibers were higher than the control group. The a* value of sausage samples coated with extract-added nanofibers decreased during the storage, but this decrease occured more slowly than the control group. Sausage samples coated with nanofibers containing clove extract and black cumin waste extract decreased the TBARS value by 20% and 17%, the count of E. coli by 1.98 and 1.01 log, and the count of L. monocytogenes by 1.33 and 0.87 log, respectively, compared to the control group.