Elektro üflemeli eğirme tekniğinin baharat karışımı uçucu yağları ile zenginleştirilmiş polilaktik asit esaslı nanolif üretiminde kullanımı
Use of electro blown spinning technique in the production of polylactic acid-based nanofibers enriched with essential oils from spice mixtures
Yazar: HİLAL ÖZGE BOYRAZ
Danışman: DOÇ. DR. AYCAN YİĞİT ÇINAR ; DOÇ. DR. FURKAN TÜRKER SARICAOĞLU
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıdaların raf ömrünün artırılması ve bozulmaların azaltılması amacıyla yenilikçi ambalajlama teknolojileri önem kazanmaktadır. Çevre sorunları da göz önüne alındığında biyobozunur ambalaj malzemelerinin geliştirilmesinde nanoteknoloji büyük önem taşımaktadır. Geliştirilen ambalaj malzemesinin endüstride kullanılabilmesi için üretiminin kolay ve ekonomik olması önem taşımaktadır. Nanolif üretiminde yeni bir yöntem olan elektro- üflemeli eğirme yöntemi, elektro üfleme yönteminin diğer üretim sistemlerine göre daha ince lif elde etme avantajı ile çözeltiden üfleme yönteminin yüksek üretim verimliliği avantajını tek bir kurulumda bir araya getirmektedir. Nanoteknoloji uygulamaları kullanılarak üretilen nanoparçacıklar ile gıda maddelerine tekstür ve aroma gibi istenilen özelliklerin kazandırılması sağlanabilmektedir. Bu çalışmada biyobozunur bileşen olan polilaktik asit (PLA) içerikli baharat esansiyel yağ katkılı nanoliflerin elektro üflemeli eğirme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonunun araştırılması amaçlanmıştır. Kırmızıbiber, karabiber ve kimyondan oluşan baharat karışımından clavenger düzeneği ile elde edilen esansiyel yağ kullanılmıştır. Elde edilen esansiyel yağ PLA miktarı üzerinden %20, %25, %30, %35 oranlarında PLA çözeltisine eklenerek nanolif üretimi yapılmıştır. Nanoliflerlerin morfolojik karakterini analiz etmek için sadece PLA içeren ve esansiyel yağ katkılı olan nanoliflerin ortalama lif çapları ölçülmüştür. Üretilen nanoliflerin morfolojik özellikleri SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ile incelenmiş, esansiyel yağ içeren ve içermeyen örneklerin homojen dağılım gösterdiği, yüzeylerinde topaklanma bulunmadığı ve pürüzsüz bir yüzeye sahip oldukları belirlenmiştir. Esansiyel yağın PLA içeren nanolifler içinde homojen bir şekilde dağıldığı gözlenmiştir. PLA içeren ve esansiyel yağ katkılı nanoliflerin endotermik karakter gösterdiği tespit edilmiştir. PLA içeren nanoliflerin camsı geçiş sıcaklığının esansiyel yağ katkılı nanoliflere göre daha yüksek olduğu, kristalizasyon özelliklerinde ise belirgin bir fark bulunmadığı, esansiyel yağın PLA içeren nanoliflerle amorf bir yapı oluşturduğu belirlenmiştir. Esansiyel yağ içeren nanoliflerin ortalama lif çapı 256-394 nm arasında bulunmuştur. Nanoliflerin termal özelliklerinin analizi için DSC ile camsı geçiş, kristalizasyon ve erime sıcaklıkları ölçülmüştür. Esansiyel yağ konsantrasyonu yükseldikçe kristalizasyon sıcaklığının azaldığı tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonucuna göre, baharat esansiyel yağının PLA içeren nanolif yapısına iyi disperse olduğu ve antioksidan kapasitesini artırdığı görülmüştür.

Abstract:
Innovative packaging technologies have gained importance in increasing the shelf life of foods and reducing spoilage. Considering environmental issues, nanotechnology plays a significant role in the development of biodegradable packaging materials. For the developed packaging material to be used in the industry, its production must be easy and economical. Electrospinning, a new method in nanofiber production, combines the advantage of obtaining thinner fibers compared to other production systems with the high production efficiency of the blowing method in a single setup. This study aims to investigate the production and characterization of nanofibers containing polylactic acid (PLA) with spice essential oil additives using the electrospinning method. Essential oils obtained from a spice mixture consisting of red pepper, black pepper, and cumin were used with a Clavenger apparatus. Essential oil was added to PLA solution at ratios of 20%, 25%, 30%, and 35% based on the PLA amount to produce nanofibers. The average fiber diameters of nanofibers containing only PLA and those with essential oil additives were measured to analyze the morphological characteristics of nanofibers. The morphological properties of the produced nanofibers were examined using SEM (Scanning Electron Microscope), and it was determined that both samples containing essential oil and those without showed homogeneous distribution, no aggregation on the surfaces, and smooth surfaces. It was observed that the essential oil was homogeneously distributed within the nanofibers containing PLA. It was determined that both PLA-containing and essential oil-added nanofibers exhibited endothermic characteristics. The glass transition temperature of PLA-containing nanofibers was higher than that of essential oil-added nanofibers, with no significant difference in crystallization characteristics, indicating that the essential oil formed an amorphous structure with PLA-containing nanofibers. The average fiber diameter of nanofibers containing essential oil ranged from 256 to 394 nm. Glass transition, crystallization, and melting temperatures were measured by DSC for thermal analysis of nanofibers. It was found that as the concentration of essential oil increased, the crystallization temperature decreased. According to the results of this study, it was observed that the spice essential oil dispersed well in the PLA-containing nanofiber structure and enhanced antioxidant capacity.