Elektroeğirme yöntemi ile mayaların kompozit nanoliflere enkapsülasyonu ve kontrollü salım özelliklerinin belirlenmesi /
Yazar: İNCİ ALP
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıda üretiminde enkapsülasyon uygulamaları ürüne fonksiyonellik, çeşitlilik ve daha uzun raf ömrü kazandırması nedeniyle araştırmacıların ve endüstrinin ilgisi çekmektedir. Özellikle fonksiyonel gıdaların üretiminde enkapsülasyon sonrası etken maddenin in vitro sindirimde kontrollü salım özelliklerinin geliştirilmesine yönelik çalışmaların eksikliği dikkat çekmektedir. Bununla birlikte kapsüle edilen mikroorganizmaların canlılığını korumak ve depolama sürecini arttırmak gibi koşullar da araştırma konularını yakından ilgilendirmektedir. Bu çalışamada elektroeğirme yöntemi kullanılarak probiyotiklerin enkapsülasyonu için peynir altı suyu proteini, sodyum kazeinat, sığır jelatini proteinleri içeren kompozit nanolif üretimi ve in vitro sindirimde kontrollü salım özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. İlk olarak kaplama için kullanılacak elektroeğirme çözeltisinin bileşimi yüzey gerilimi, viskozite ve elektriksel iletkenlik özelliklerinin dikkate alınarak optimize edilmiştir. Sistemden elde edilen nanoliflerde yapılan mikrobiyolojik ekimler doğrultusunda, enkapsülasyon verimliliği hesaplanarak sonuçlar tartışılmıştır. Elektroeğirme sisteminde koaksiyel üretilen nanoliflerde FTIR-ATR bakılarak kapsülasyonda bulunan protein kabuk yapısının varlığının analizleri yapılmıştır. Aynı zamanda elde edilen nanoliflerde SEM-EDX görüntüleri alınarak Saccharomyces Cerevisiae'nın kaplamasının görüntüleri ve protein kabuk yapısı varlığı bir kez daha test edilmiştir. Koaksiyel nanoliflerde kontrollü salım özelliklerinin belirlenmesi için yapılan in vitro analizi sonuçları mikrobiyolojik ekimler sayesinde sonuçlandırılmış ve yorumlamaları yapılmıştır. Elektroeğirme yöntemiyle koaksiyel şekilde elde edilen, çekirdek kısmında Saccharomyces Cerevisiae, kabuk kısmında peynir altı suyu proteini, sodyum kazeinat, sığır jelatini bulunan kompozit nanolifler sistemin optimum koşullarına göre 0,002 mL/sa debi ile elde edilmiştir. Enkapsülasyon verimliliği hesaplandığında %98.46 ile peynir altı suyu proteini, %99.70 ile sodyum kazeinat, %99.98 ile sığır jelatini sonucuna varılmıştır. Kontrollü salımı araştırma yolunda yapılan in vitro analizi sonuçlarına göre kullanılan proteinlerin gastrointestinal koşullardaki dirençleri anlamlı bir farklılık göstermiştir. 25°C ve 4°C koşullu iki sıcaklık belirlenerek yapılan depolama analizi sonucunda soğuk ortamda saklanan
nanoliflerin oda koşulları ortamında saklanan nanoliflere göre çok daha dayanıklı olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Encapsulation applications in food production attract the attention of researchers and the industry, as they add functionality, diversity and longer shelf life to the product. The lack of in vitro studies on the development of controlled release properties of the active ingredient in the digestive system after encapsulation for functional foods is noteworthy. However, maintaining the viability of the encapsulated microorganisms and increasing the storage process are closely related to the research subjects. In this study, it was aimed to produce composite nanofibers containing whey protein, sodium caseinate, bovine gelatin proteins for the encapsulation of probiotics using the electrospinning method and to determine the controlled release properties in in vitro digestion. Firstly, the composition of the electrospinning solution to be used for the coating was optimized considering the surface tension, viscosity and electrical conductivity properties. In line with the microbiological cultivation of nanofibers obtained from the system, the encapsulation efficiency was calculated and the results were discussed. The presence of protein shell structure in encapsulation was analyzed by looking at FTIR-ATR in nanofibers produced coaxially in the electrospinning system. At the same time, SEM-EDX images were taken in the obtained nanofibers, and the images of the coating of Saccharomyces Cerevisiae and the presence of protein shell structure were tested once again. In vitro analysis results for the determination of controlled release properties in coaxial nanofibers were concluded and interpreted by microbiological cultivation. Composite nanofibers with Saccharomyces Cerevisiae in the core, whey protein, sodium caseinate, and bovine gelatin in the shell, obtained coaxially by electrospinning method, were obtained at a flow rate of 0.002 mL/h according to the optimum conditions of the system. When the encapsulation efficiency was calculated, it was concluded that whey protein was 98.46%, sodium caseinate was 99.70%, and beef gelatin was 99.98%. According to the results of the in vitro analysis conducted in the controlled release study route, the resistances of the proteins used in gastrointestinal
conditions showed a significant difference. As a result of the storage analysis performed by determining two temperatures with 25°C and 4°C conditions, it has been revealed that nanofibers stored in cold environment are much more durable than nanofibers stored in room conditions.