Nişasta esaslı biyokompozit filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of starch based biocomposite films
Yazar: MUALLA YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLSÜM AYDIN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Günümüzde endüstriyel ve birçok farklı alanda kullanılan biyopolimerlerin büyük bir kısmını biyobozunur ve doğal bir biyopolimer olan nişasta oluşturmaktadır. Nişasta biyouyumlu,  biyobozunur, kolay ve bol bulunan, ucuz maliyetli ve çevre dostu bir polimerdir. Nişasta kullanılarak küre, jel, köpük ve film gibi farklı formda malzemeler üretilebilmektedir. Üretilen farklı formdaki bu malzemeler; kontrollü ilaç salımı, doku mühendisliği, gıda ambalajları ve yara örtüleri gibi çeşitli medikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Nişasta farklı özelliklere sahip olan organik bir polimer olmasına rağmen mekanik özellikleri bakımından zayıf bir polimerdir ve kullanıldığı uygulama alanlarının çoğunda saf formda tercih edilmez. Nişastaya farklı katkı maddeleri ilave edilerek yeni bir fonksiyonel özellik kazandırılabilir veya var olan özellikleri geliştirilebilir. Yapılan bu çalışmada jel dökme yöntemi kullanılarak nişasta esaslı filmler üretilmiştir. Filmlere farklı oranda Hibiscus sabdariffa ( Hbs) özütü ve grafen oksit (GO) ilave edilerek antibakteriyel özellik kazandırılmasının yanı sıra filmlerin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Filmlere farklı oranlarda Hbs (%1, %3, %5 v/v) ve GO (%0.5, %1, %1.5 w/w nişasta) eklenerek farklı kompozisyona sahip nişasta esaslı biyobozunur filmler üretilmiştir. Üretilen filmlerin kalınlık, şişme, çözünürlük, su içeriği, antibakteriyel aktivite ve mekanik özellikleri belirlenmiş, ayrıca mikroyapı ve FTIR analizleri yapılmıştır. Filmlere eklenen Hbs özütü filmlerin kalınlık değerlerinde istatistik olarak anlamlı bir değişiklik oluşturmazken şişme çözünürlük ve su içeriği değerlerinde konsantrasyona bağlı olarak artmalar meydana gelmiştir ayrıca filmlere eklenen Hbs özütünün konsantrasyonun artmasıyla birlikte filmlerin gerilme mukavemetlerinde ve yüzde uzama değerlerinde artmalar gözlemlenmiştir. Filmlere eklenen nano güçlendirici bir malzeme olan GO; konsantrasyona bağlı olarak şişme ve su içeriğinde artmalara sebep olurken çözünürlük değerlerinin düşmesine sebep olmuştur ayrıca gerilme mukavemeti ve yüzde uzama değerlerinde artış meydana getirmiştir (p<0,05). Nişasta filmlere eklenen Hbs özütü ile birlikte Gram pozitif ve Gram negatif patojenik mikroorganizmalara karşı antibakteriyel etkiye sahip filmler elde edilmiştir. Film çözeltilerine eklenen GO ise filmlerin gerilme mukavemetini artırarak daha dayanıklı filmler elde edilmesini sağlamıştır. Bunlara ek olarak filmlere eklenen Hbs özütü ve GO konsantrasyona bağlı olarak daha az pürüzlü ve partiküllü yüzey özelliklerine sahip filmler üretilmiştir.
Elde edilen bulgular Hbs özütü ve GO katkılı biyokompozit nişasta filmlerin gıda ambalajı veya yara örtüsü gibi uygulamalarda kullanım potansiyelinin olabileceğini göstermektedir. Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde nişasta – Hbs özütü – GO kompozisyonu bulunmamış olup ilk kez bu tez çalışması kapsamında bu bileşimde filmler üretilerek literatüre katkı sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Antibakteriyel aktivite, Bitki özütü, Biyopolimer, Nişasta, Grafen oksit, Hibiscus sabdariffa

Abstract:
Today, starch, a biodegradable and natural biopolymer, constitutes a large part of the biopolymers used in industrial and many different fields. Starch is a biocompatible, biodegradable, abundant, low cost and environmentally friendly polymer. Different forms of materials such as spheres, gels, foams and films can be produced using starch. These materials in different forms are widely used in various medical applications such as controlled drug release, tissue engineering, food packaging and dressings. Although starch is an organic polymer with different properties, it is a polymer with poor mechanical properties and is not preferred in pure form in most of the application areas where. By adding different additives to starch, a new functional property can be gained or existing properties can be improved. In this study, starch-based films were produced using the gel casting method. By adding different concentrations of Hibiscus sabdariffa (Hbs) extract and graphene oxide (GO) to the films, it was aimed to improve the antibacterial and mechanical properties of the films.
Starch-based biodegradable films with different composition were produced by adding different proportions of Hbs (%1, %3, %5 v / v) and GO (%0.5, %1, %1.5 w / w starch) to the films. The thickness, mechanical properties, swelling, solubility, water content, antibacterial activity, SEM images and FTIR spectra of the films produced were analyzed. While the Hbs extract added to the films did not cause any significant difference in the thickness values of the films, the swelling solubility and water content values increased depending on the concentration, and the increase in the tensile strength and percent elongation values of the films were observed with the increase in the concentration of the Hbs extract added to the films. GO, a nano reinforcing material added to films; Caused an increase in swelling and water content depending on the concentration, while it caused a decrease in solubility values and an increase in tensile strength and percent elongation values (p <0.05). Incorporation of Hbs extract added to the starch films,improved antibacterial acyivitiy of the films against Gram positive and Gram negative pathogenic microorganisms were obtained. GO added to film solutions, on the other hand, increased the tensile strength of the films, resulting in more durable films. In addition to these, films with less rough and particulate surface properties were produced depending on the Hbs extract and GO concentration added to the films.
The findings show that Hbs extract and GO incorporated composite starch films may have the potential to be used in applications such as food packaging or dressings. To the knowledge of the author starch - Hbs extract – GO biocomposite films are produced was for the first time within the scope of this thesis contributed to the literature.

Keywords: Antibacterial activity, Plant extracts, Biopolymer, Starch, Graphene oxide, Hibiscus sabdariffa