Yeşil çay ve yeşil çay atığı ekstraktları ile zenginleştirilen sodyum aljinat filmlerin karakterizasyonu
Characterization of sodium alginates films enriched with green tea and green tea waste extracts
Yazar: SEMİHA MERİÇ MÜRTEZAOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA REMZİ OTAĞ
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosüreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate ; Yenilenebilir kaynak = Renewable resource ; Yeşil çay = Green tea ; Çay atıkları = Tea wastes

Özet:
İnsanların temel ihtiyacı olan gıdaların çevresel etkilerden korunması, tüketim ömürlerinin uzaması gibi benzer amaçlarla kullanılan ve petrol türevli hammaddelerden üretilen gıda ambalajlarının atıklarından oluşan sentetik plastik birikimi çevre için ciddi bir problem haline gelmiştir. Bu nedenle biyolojik olarak parçalanabilen yenilebilir filmlerin ve kaplamaların geliştirilmesine yönelik araştırma çabaları son zamanlarda ağırlık kazanmıştır. Genellikle yakıt, hayvan yemi ya da gübre olarak kullanılan atık çay; protein, fenolik bileşikler ve selüloz içermekte olup, çay endüstrisinde yüksek miktarda ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma kapsamında, yeşil çay (YÇ) ve yeşil çay atığı (YÇA) ekstraktı katkılı sodyum aljinat bazlı filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve değerlendirilmesi ile yeni bir film geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, farklı oranlarda YÇ ve YÇA özütleri içeren (%1, 2, 3 ve 4) sodyum aljinat filmler hazırlanmış ve bu filmlerin karakterizasyonu, biyoaktif özellikleri ve mikrobiyal raf ömrü etkileri incelenmiştir.  Elde edilen film örneklerinde karakterizasyon çalışmaları kapsamında film kalınlığı, temas açısı, nem içeriği ve kuru madde yoğunluğu, su buharı geçirgenliği, çekme dayanımı ve uzama katsayısı, filmin renk özellikleri, antioksidan aktivite (DPPH ve ABTS), FT-IR, SEM, termal gravimetrik analiz (TGA), biyobozunurluk ve antimikrobiyal aktivite analizleri üzerinde çalışılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, filmlerdeki YÇ ve YÇA özütleri ilave oranları ile ilişkili olarak filmlerin hidrofilik karakterinin ve toprakta biyolojik olarak parçalanabilirliğinin arttığı tespit edilmiştir. YÇ ve YÇA ekstraktları içeren SA film örneklerinde ekstraktın polimer matris içinde homojen dağılmadığı ve ekstrakt konsantrasyonunun artışının filmlerin çekme mukavemetini azalttığı belirlenmiştir. Film örneklerinin antioksidan analiz sonuçlarına göre, ABTS antioksidan kapasiteleri 79,98 – 733,89 µmol TE/mg film olarak bulunmuş iken DPPH radikal süpürme kapasiteleri %9,91 – 50,84 olarak belirlenmiştir. Örneklerin toplam fenolik madde içerikleri ise 19,93–113,88 mg GEA/100g film olarak tespit edilmiştir. YÇ ve YÇA içeren filmlerin hem Gram pozitif hem de Gram negatif bakterilere karşı dikkate değer antibakteriyel aktivite göstermiş olduğu, en yüksek antibakteriyel aktivitenin ise 24,50±0,70 mm zon çapı ile %4 oranında YÇ içeren film örnekleriyle B.cereus'a karşı sağlandığı belirlenmiştir. Aynı zamanda en yüksek antimikrobiyal aktivite yaklaşık olarak 1,65 log KOB/mL'lik bir inaktivasyonla B.cereus'a karşı %4 YÇA ekstraktı içerdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak YÇ ve YÇA ile zenginleştirilmiş sodyum aljinat bazlı yenilebilir filmlerin gıda ambalajı olarak kullanım potansiyeli bulunmaktadır.

Abstract:
The accumulation of synthetic plastic, which consists of the waste of food packaging produced from petroleum-derived raw materials and used for similar purposes such as protecting the basic needs of people from environmental effects, prolonging their consumption life, has become a serious problem for the environment. Therefore, research efforts for the development of biodegradable edible films and coatings have gained great importance recently.
Tea wastes, which are generally used as animal feed or fertilizer and contain protein, phenolic compounds and cellulose, occur in the tea industry as a by-product of the production process in large quantities. In this study, it was aimed to develop edible films by producing and characterizing sodium alginate films enriched with green tea and green tea waste extracts. For this purpose, sodium alginate films containing different ratios of green tea and green tea waste (1, 2, 3 and 4%) were prepared and the characterization, bioactive properties and microbial shelf life effects of these films were investigated. Within the scope of characterization studies on the obtained film samples, film thickness, contact angle, moisture content and dry matter density, water vapor permeability, tensile strength and elongation coefficient, color properties of the film, antioxidant activity (DPPH and ABTS), FT-IR, SEM, thermal gravimetric analysis (TGA), biodegradability and antimicrobial activity analyzes were performed. As a result of the analyzes made, it was determined that the films had hydrophilic character and increased biodegradability in the soil in relation to the amount of green tea and green tea waste additives in the films. It was determined that the extracts were not homogeneously dispersed in the polymer matrix and the increase in the extract concentration decreased the tensile strength of the films. According to the antioxidant analysis results of the film samples, the ABTS antioxidant capacities were found to be 79.98 – 733.89 µmol TE/mg film and the DPPH radical scavenging activity were determined as 9.91 – 50.84%. The total phenolic content of the samples was determined as 19.93–113.88 mg GEA/100g film. It was determined that edible films enriched with green tea and green tea waste showed remarkable antibacterial activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. However, it was determined that the highest antibacterial activity was achieved against B cereus with the film samples containing 4% green tea with a zone diameter of 24.50 mm. It was also determined that it contained 4% Green tea waste extract against B.cereus with the highest antimicrobial activity with an inactivation of approximately 1.65 log CFU/mL. As a result, sodium alginate edible films enriched with green tea and Green Tea Waste have the potential to be used as food packaging.