Elektropüskürtme yöntemi ile gıda teknolojisinde kullanım potansiyeline sahip nanopartikül üretimi

Abstract

Doğal koruyucular arasında uçucu yağlar, gelişmiş biyolojik özellikleri nedeniyle sentetik gıda katkı maddelerinin ideal bir alternatifi haline gelmiştir. Öte yandan, uçucu yağların çevresel etkenlerden etkilenmeleri, duyusal özelliklerinde istenmeyen etkilere sahip olmaları ve uçuculukları gibi çeşitli kısıtlamalar gıdalarda kullanımlarını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle uçucu yağların korunması, salınımlarının iyileştirilmesi, kararlılıklarının ve biyoyararlınımlarının arttırılması için kapsülleme teknolojileri kullanılmaktadır. Tez çalışması kapsamında elektropüskürtme yöntemi kullanılarak defne uçucu yağı yüklü kitosan nanopartikülleri üretilmiştir. Yapılan ön deneme çalışmaları sonucunda optimum çözelti ve işlem parametreleri belirlenmiştir. Farklı voltaj, mesafe ve uçucu yağ konsantrasyonunun nanopartiküller üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çözelti karakterizasyonları incelendiğinde elektriksel iletkenlikteki düşüşün ve viskozitedeki artışın partikül çapını arttırdığı gözlemlenmiştir. Nanopartiküllerin Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR), Termogravimetrik Analiz (TGA), Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), toplam fenolik madde, DPPH (2,2 Difenil-1-pikrilhidrazil) ve ABTS (2,2'-Azino-bis(3-etilbenzotiyazolin-6-sülfonik asit)) antioksidan aktivite analizleri gerçekleştirilmiştir. Partikül morfolojilerinin küresel formda olduğu ve ortalama çaplarının 105 nm ile 155 nm aralığında değişkenlik gösterdiği belirlenmiştir. Uçucu yağ konsantrasyonunun artması ile ortalama partikül çapı artmıştır. FTIR sonuçları, defne uçucu yağı ve kitosan nanopartikülleri arasında olumlu bir etkileşim olduğunu, TGA ve DSC sonuçları ise kapsüllenmiş uçucu yağın termal stabilitesi ve salınımı ile uçucu yağın nanopartikül içerisinde başarılı bir şekilde kapsüllendiğini doğrulamaktadır. Nanopartiküllerin toplam fenolik madde içeriği ve antioksidan aktivitesi uçucu yağ konsantrasyonu ile doğru orantılı şekilde artmıştır. Sonuç olarak defne uçucu yağı, kitosan nanopartikülleri içerisinde başarılı bir şekilde kapsüllenmiş olup gıda ürünlerinde doğal bir koruyucu olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.

Among natural preservatives, essential oils have become an ideal alternative to synthetic food additives due to their enhanced biological properties. On the other hand, various limitations such as environmental exposure, undesirable effects on sensory properties and volatility of essential oils make their use in foods difficult. Therefore, encapsulation technologies are used to protect essential oils, improve their release, increase their stability and bioavailability. Within the scope of the thesis study, chitosan nanoparticles loaded with Laurus nobilis essential oil were produced using the electrospraying method. Optimum solution and process parameters were determined as a result of preliminary experiments. The effects of different voltage, distance and essential oil concentration on nanoparticles were investigated. When the solution characterizations were examined, it was observed that the decrease in electrical conductivity and increase in viscosity increased the particle diameter. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), total phenolic matter, DPPH (2,2 Diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ABTS (2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)) antioxidant activity analysis of the nanoparticles were performed. Particle morphologies were found to be spherical and average diameters varied between 105 nm and 155 nm. The average particle diameter increased with increasing essential oil concentration. FTIR results showed a positive interaction between Laurus nobilis essential oil and chitosan nanoparticles, while TGA and DSC results confirmed the thermal stability and release of encapsulated essential oil and the successful encapsulation of essential oil in the nanoparticles. The total phenolic content and antioxidant activity of the nanoparticles increased in direct proportion to the essential oil concentration. In conclusion, Laurus nobilis essential oil was successfully encapsulated in chitosan nanoparticles and can be used as a natural preservative in food products.