Gıda ambalajı uygulamaları için karbon kuantum nokta katkılı biyopolimerik filmlerin hazırlanması ve biyolojik aktivite çalışmaları
Preparation of carbon quantum dots added biopolymeric films for food packaging applications and biological activity studies
Yazar: TUĞÇE NUR AKGÜN
Danışman: PROF. DR. ELİF LOĞOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Gıda ambalajları, gıdayı fiziksel hasardan, kimyasal tehlikelerden ve biyolojik kontaminasyondan koruyabilen gıda endüstrisi için hayati öneme sahip malzemelerdir. Son yıllarda, küresel plastik pazarına artan büyük bir taleple birlikte parçalanamayan atık plastik ambalajların neden olduğu çevre kirliliği sorunu oldukça dikkat çekmektedir. Biyopolimerler, biyolojik olarak parçalanabilir yapıları ve insanlar tarafından güvenli tüketimleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle geleneksel plastik ambalajların yerine iyi bir alternatif oluşturmaktadırlar. Bu tez çalışmasında, karbon kuantum nokta katkılı pektin, aljinat ve nanokristalin selüloz biyopolimerlerinden oluşan ekolojik ve sürdürülebilir bir gıda ambalajı adayı yeni bir malzeme hazırlanmıştır. Karbon kuantum noktalar Helichrysum arenarium (altın otu/ölmez otu) bitkisi kullanılarak yeşil sentez yaklaşımıyla elde edilmiş olup yapıları karakterize edilmiştir. Karbon kuantum noktalar biyopolimerik filmlere %1, %3 ve %5 oranında olacak şekilde katkılanmıştır. Polimerik filmlere karbon kuantum noktaların eklenmesi ile mekanik özelliklerin iyileştiği, antimikrobiyal aktivitenin arttığı belirlenmiştir. Aynı zamanda filmlerin toprakta parçalanma testleri gerçekleştirilmiş olup genel olarak hazırlanan tüm filmlerin ağırlıklarının %80'ninden fazlasının 30 gün içerisinde toprakta parçalandığı belirlenmiştir. %5 oranında karbon kuantum nokta katkılı filmin Candida albicans mayasına karşı yüksek derecede inhibisyon etkisi oluşturduğu gözlemlenmiştir. Yaban mersini meyvelerinin kaplanmasıyla yapılan ambalajlama performansı testlerinde 14 gün sonunda film ile kaplanmayan kontrol grubu ve ticari buzdolabı poşetleriyle yapılan testlere göre biyopolimerik filmlerin meyvelerde yüksek koruma sağladığı belirlenmiştir.

Abstract:
Food packaging is a vital material for the food industry that can protect food from physical damage, chemical hazards and biological contamination. In recent years, the problem of environmental pollution caused by non-degradable waste plastic packaging has attracted considerable attention, with a huge demand increasing in the global plastics market. Biopolymers are a good alternative to traditional plastic packaging due to their biodegradable nature, safe consumption by humans and environmental friendliness. In this thesis, a new material has been prepared as an ecological and sustainable food packaging candidate consisting of carbon quantum dot doped pectin, alginate and nanocrystalline cellulose biopolymers. Carbon quantum dots were obtained by green synthesis approach using Helichrysum arenarium (gold/immortal) plant and their structures were characterized. Carbon quantum dots were doped into biopolymeric films at 1%, 3% and 5%. It was determined that the addition of carbon quantum dots to the polymeric films improved the mechanical properties and increased the antimicrobial activity. At the same time, soil degradation tests of the films were carried out and it was determined that more than 80% of the weight of all films prepared in general was degraded in soil within 30 days. It was observed that the film with 5% carbon quantum dots additive produced a high degree of inhibition effect against Candida albicans. In the packaging performance tests conducted by coating blueberry fruits, it was determined that the biopolymeric films provided high protection of the fruits at the end of 14 days compared to the tests conducted with the control group not coated with film and commercial refrigerator bags.