Development of polyelectrolyte structured antimicrobial food packaging materials

Gıda kaynaklı mikrobiyal salgınlar nedeniyle gıdanın kalitesi, tazeliği ve güvenliğinin korunmasının yanı sıra gıdalardaki mikrobiyal gelişmeyi engellemek için yeni araştırmalar yapılmaktadır. Gıdalardaki mikrobiyal gelişmeyi engellemenin yollarından birisi antimikrobiyal özelliklere sahip gıda ambalaj materyali kullanmaktır.Bu tezde, antimikrobiyal ajan içermeyen polielektrolit yapıda antimikrobiyal gıda ambalaj materyallerinin geliştirilmesi amaçlandı. Bu amaçla iki farklı çalışma yapıldı. İlk çalışmada katyonik nişasta sentezlendi. Nişasta, katyonik nişasta ve sodyum aljinat kullanılarak polielektrolit yapıda filmler hazırlandı. İkinci çalışmada katyonik hidroksietil selüloz sentezlendi. Selüloz, katyonik hidroksietil selüloz ve sodyum aljinat kullanılarak polielektrolit yapıda filmler hazırlandı.Sentezlenen katyonik nişasta ve katyonik hidroksietil selülozun azot içerikleri ve sübstitüsyon dereceleri belirlendi. Fourier transform infrared (FT-IR) ve nükleer manyetik rezonans (NMR) analiz yöntemleri kullanılarak kimyasal yapıları karakterize edildi. Hazırlanan polielektrolit filmlerin kimyasal yapıları FT-IR analizi ile incelendi. Staphylococcus aureus ve Escherichia coli bakterilerine karşı antimikrobiyal aktiviteleri inhibisyon zonu metodu (disk difüzyon metodu) ile belirlendi. Termal özellikleri termal gravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ile incelendi. Hidrofilik ve hidrofobik özellikleri temas açısı ölçümleri ile belirlendi. Optik özellikleri ultraviyole (UV) ve görünür bölge spektroskopisi ile incelendi. Yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Ayrıca jel içerikleri soxhlet ekstraksiyonu yöntemi ile belirlendi.Elde edilen tüm sonuçlar değerlendirildiğinde, hazırlanan polielektrolit filmlerin antimikrobiyal özelliğe sahip olduğu ve endüstride antimikrobiyal gıda ambalaj materyali olarak kullanılabileceği sonucuna varıldı. Due to foodborne microbial outbreaks, new researches is being done to prevent microbial growth in foods as well as to preserving the quality, freshness and safety of foods. One way to prevent microbial growth in foods is to use a food packaging material has antimicrobial properties.In this thesis in order to develop polyelectrolyte structured antimicrobial food packaging materials that do not contain any antimicrobial agents. For this purpose, two different studies were made. In the first study, cationic starch was synthesized. Polyelectrolyte structured films were prepared using starch, cationic starch and sodium alginate. In the second study, hydroxyethyl cellulose was synthesized. Polyelectrolyte structured films were prepared using hydroxyethyl cellulose, cationic hydroxyethyl cellulose and sodium alginate.Nitrogen contents and substitution degrees of synthesized cationic starch and cationic hydroxyethyl cellulose were determined. Chemical structures were characterized using fourier transform infrared (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR) analysis methods. Chemical structures of prepared polyelectrolyte films were investigated by FT-IR analysis. Antimicrobial activities against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria were determined by inhibition zone method (disk diffusion method). Thermal properties were examined by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Hydrophilic and hydrophobic properties were determined by contact angle measurements. Optical properties were investigated by ultraviolet (UV) and visible spectroscopy. Surface morphologies were investigated by scanning electron microscopy (SEM). Gel contents were also determined by soxhlet extraction method.When all results were evaluated, it was concluded that prepared polyelectrolyte films have antimicrobial properties and they can be used as an antimicrobial food packaging material in the industry. 126