ARI ÜRÜNLERİNİN GIDA AMBALAJLAMADA POTANSİYEL KULLANIMININ İNCELENMESİ

Abstract

ÖZET Tüketicilerin kaliteli ve güvenli gıda farkındalığındaki artış gıdaların kalitesinin korunması için akıllı ve aktif gıda ambalajlama sistemlerinin gelişmesine neden olmuştur. Ambalaj, birçok gıda ürününün kalitesini, güvenliğini ve raf ömrünü belirlemede kritik rol oynamaktadır. Metal ve metal nanopartiküller aktif ambalajlamada son yıllarda antimikrobiyal ve antioksidan özelliklerinden dolayı kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, aktif gıda ambalajlama sistemleri için gümüş nanopartiküller ve propolis içeren çok katmalı elektrospun nanofiber filmler ile yeni bir konsept geliştirmektir. Bu çalışma 2 bölümden oluşmaktadır, çalışmanın birinci bölümünde sulu propolis ekstraktı kullanılarak yeşil sentez yöntemi ile gümüş nanopartiküllerin (AgNP) üretim koşulları Box-Behnken Design (BBD) deney tasarımı ile optimize edilmiştir. Sulu propolis ekstraktı kullanılarak optimize edilen şartlarda hızlandırılmış solvent ekstraksiyonu (ASE) ekstraktı ile gümüş nanopartiküller üretilmiştir. Üretilen gümüş nanopartiküller taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), X-ışınları difraksiyon analizi (XRD), termogravimetrik analiz (TGA) ve Fourier transform infrared (FTIR) spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonuçlarına göre her iki ekstrakt ile gümüş nanopartiküller (AgNP) başarılı bir şekilde üretilmiştir. Antimikrobiyal özellikte, kristal yapıda ve termal kararlılığı yüksek nanometre boyutlarında AgNP’ler üretilmiştir. Bu çalışmanın ikinci bölümünde ise, aktif gıda ambalaj uygulamaları için ASE-AgNP ve ASE propolis içeren pullulan tabanlı nanofiber yapıda çok katmanlı elektrospun nanofiber film geliştirilmiştir. Nanofiber filmlerin karakterizasyon çalışmalarına göre nanofiber yapıdaki, ASE-AgNP ve ASE propolis ekstraktı enkapsüle edilmiş elektrospun nanofiberlerin termal kararlılığının ASE-AgNP ve ASE propolis ekstraktlarından daha yüksek olduğu görülmüştür. Antimikrobiyal özellikte geliştirilen elektrospun pullulan AgNP nanofiber film (PAgNPF) test edilen Gram (-) bakterileri, E. coli, S. Typhimurium, P.aurogenes ve Gram (+) bakterileri, B. cereus, S. aureus, L. innocua karşı antimikrobiyal etkinlik göstermiştir. Elektrospun pullulan propolis nanofiber film (PPF), elektrospun pullulan AgNP /propolis nanofiber film (PAgNP-PF), elektrospun pullulan çok katmanlı nanofiber filmler (PKF) ise sadece Gram (+) bakterileri, B. cereus, S. aureus, L. innocua karşı antimikrobiyal etkinlik göstermiştir. Bu çalışmada, AgNP, AgNP/propolis ve propolis esktraktı içeren pullulan bazlı elektrospun nanofiber filmler geliştirilmiştir. Geliştirilen bu filmlerin, gıda güveliği uygulamalarına yönelik yenilikçi bir gıda ambalajı olacağı düşünülmektedir.

ABSTRACT Consumer demands for safe and high-quality food products result in the development of intelligent and active packaging concepts to increase food quality and safety. Packaging plays a critical role in maintaining and protecting food safety and quality. Metal and metal nanoparticles have recently been used in active packaging due to their antimicrobial and antioxidant properties. This study aims to develop a new concept for active food packaging systems as multilayer electrospun nanofiber films containing silver nanoparticles and propolis. This study consists of two parts. In the first part of this study, the production conditions of silver nanoparticles (AgNP) by green synthesis method using aqueous propolis extract were optimized by Box-Behnken Design (BBD). Aqueous propolis extract experimental design optimized conditions were used to produce ASE-AgNPs. The produced silver nanoparticles were characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction analysis (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and thermogravimetric analysis (TGA). According to the characterization results, silver nanoparticles (AgNPs) were successfully developed with both propolis extracts. AgNPs were produced with antimicrobial properties, crystal structure, and high thermal stability in nanometer sizes. In the second part of this study, ASE-AgNP and ASE propolis containing pullulan-based multilayered electrospun nanofiber films were developed for active food packaging applications. Regarding the nanofiber characterization studies, the thermal stability of the ASE-AgNP and ASE propolis containing pullulan films was higher than that of the pure ASE-AgNP and ASE propolis extracts. The electrospun nanofiber films containing ASE-silver nanoparticle (PAgNP) exhibited antibacterial activity against Gram (-) bacteria, E. coli, S. Typhimurium P.aurogenes, and Gram (+) bacteria, B. cereus, S. aureus, L. innocua. Electrospun pullulan propolis nanofiber film (PPF), electrospun pullulan ASE-AgNP/propolis nanofiber film (PAgNP-PF), and electrospun pullulan multilayer nanofiber films (PKF) showed antibacterial activity only against Gram (+) bacteria, including B. cereus, S. aureus, and L. innocua. In this study, multilayer pullulan-based electrospun nanofiber films containing AgNPs and propolis extract were developed via electrospinning method. These developed films have the potential to be used for innovative food packaging systems for food safety applications.