Elektroeğrilmiş polivinil alkol/selüloz asetat hibrit fiberlere probiyotik enkapsülasyonu
Probiotic encapsulation in electrospun polyvinyl alcohol/cellulose acetate hybrid fibers
Yazar: EMİNE MERVE ÇANGA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FAHRİYE CEYDA DUDAK ŞEKER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Probiyotik mikroorganizmaların bağırsak sağlığının devamlılığında oldukça önemli olduğu bilinmektedir. Ancak sağlık üzerinde olumlu birçok etkisi bulunan bu mikroorganizmalar çeşitli faktörlere karşı yüksek duyarlılığa sahiptir. Probiyotiklerin farklı şartlara karşı direncinin arttırılması için enkapsülasyon teknikleri kullanılmaktadır. Tez kapsamında yapılan çalışmada, açılı çift nozul elektroeğirme sistemi kullanılarak polivinil alkol (PVA) ile selüloz asetat (cellulose acetate, CA) hibrit fiberleri üretilmiştir. İlk kez probiyotik enkapsülasyonu amacıyla CA kullanılan çalışmada sindirim sistemi koşullarına dirençli enkapsülasyon materyali üretmek amaçlanmıştır. Ancak CA çözeltisi hazırlarken kullanılan solventler mikroorganizmalar üzerinde toksik etki gösterebilmektedir. Bu olumsuz etki, açılı çift nozul elektroeğirme sistemi sayesinde solventin mikroorganizma ile teması önlenerek engellenmiştir. Kullanılan bu sistem sayesinde PVA çözeltisi içine inoküle edilmiş olan Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), CA'nın çözücüsüne maruz kalmadan hibrit fiberlere enkapsüle edilmiştir. Elektroeğirme prosesi öncesinde polimer çözeltilerinin hazırlanmasında farklı çözücüler denenmiş ve damla kusuru olmayan, tek düze fiber üretimine imkan veren çözeltilerin kullanılmasına karar verilmiştir. Daha sonra EcN'nin PVA  ̶  CA hibrit fiberleri (PVA/CA fiberleri) içerisine enkapsülasyonu (PVA/CA-EcN fiberleri) gerçekleştirilmiştir. Enkapsülasyon sonrası elektroeğirme prosesinin canlılık üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Yapılan enkapsülasyon verimi analizinde %90'nın üzerinde enkapsülasyon verimi elde edilmiştir. PVA/CA-EcN fiberlerinin sindirim simülasyonu sonuçları değerlendirildiğinde sadece serbest EcN'ye karşı değil aynı zamanda PVA/PVA-EcN fiberlerine kıyasla daha yüksek canlılık sonuçları elde edilmiştir. Son olarak farklı sıcaklıklarda yapılan depolama süresinin sonunda PVA/CA-EcN fiberleriyle probiyotiklerin canlılığının uzun süre korunabildiği görülmüştür. Üretilen PVA/CA fiberleri ile sindirim sistemi koşullarına dayanıklı ve bu sayede probiyotik mikroorganizmaların enkapsülasyonunda avantaj sağlayabilecek bir enkapsülasyon materyali üretilmiştir.

Abstract:
Probiotic microorganisms are known to be important for health. Although, they have sensitivity to various factors. Encapsulation techniques are used to increase the resistance of probiotics towards different conditions. In this thesis, polyvinyl alcohol (PVA)  ̶  cellulose acetate (CA) hybrid fibers (PVA/CA fibers) were produced by using angled dual nozzle electrospinning system. The aim of this study is to produce encapsulation material, resistant to digestive system conditions by using CA. CA was used for the first time for probiotic encapsulation with this project. However, the solvents of CA, may have toxic effects on microorganisms. This undesirable effect was prevented by angled double nozzle electrospinning system to avoid the contact of the solvent with the microorganism. Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), which was inoculated into PVA, was encapsulated in hybrid fibers without exposure to the toxic solvent of CA. Firstly, the solutions which were used to produce hybrid fiber, were optimized. Then, EcN was encapsulated into PVA/CA fibers (PVA/CA-EcN fibers). It was observed that the electrospinning process had no significant adverse effect on viability. Encapsulation efficiency was found to be over 90%. Digestive resistant of encapsulated probiotic microorganisms was investigated by in vitro simulation. It was observed that higher viability results were obtained from PVA/CA-EcN fibers, compared to not only free EcN but also PVA/PVA-EcN fibers. It was found that the stabilization of probiotics encapsulated with PVA/CA-EcN fibers could be protected for a long time. The results of the study showed that PVA/CA fibers provided remarkable resistance to digestive system conditions.