Synthesis of hydrogel films from pineapple wastes as food packaging material

Gıdaların korunması ve ambalajlanması ilk çağlardan beri insanların önem verdiği bir olgudur. Gıdaları daha uzun süre saklamak, taşınabilir hale getirmek ve tüketim kolaylığı sağlamak için zaman içinde gıdaların ambalajlanmasıyla ilgili çok fazla materyal geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı düşük maliyeti ve kolay işlenebilir olması nedeniyle petrokimyasal temelli plastik ambalajlama materyalleridir. Plastik tüketimi her geçen gün daha da fazla artmaktadır. Bu artışla beraber plastik atıklar da çoğalmaktadır. Plastiklerin hem insan sağlığı için hem de ekolojik sistem için oldukça fazla zararları vardır. Başta deniz canlıları olmak üzere birçok canlı türünün plastikleri yutması ya da plastiklere dolanmasıyla zarar gördüğü bilinmektedir. Ayrıca doğada milyonlarca yıl bozunmadan kalmaları yüzünden çevre kirliliğine sebep olmaktadırlar. Petrokimyasal temelli plastik ambalaj materyallerinin bilinen zararlarından dolayı alternatif olarak çevre dostu, biyouyumlu, toksik etkisi bulunmayan, biyobozunur ambalaj materyallerinin geliştirilmesi önemlidir. Bu çalışmada çeşitli marketlerden ücretsiz olarak temin edilen ananas kabuğu atıklarından selüloz izole edildi. Gıda ambalajlama materyali olarak kullanılması için ananas kabuklarından izole edilen selülozdan hidrojel filmler hazırlandı. Selüloz ve polivinil alkol (PVA) içeren hidrojel filme çapraz bağlayıcı olarak karboksimetil selülozun (CMC), plastizer olarak da gliserolün eklenmesiyle oldukça dayanıklı ve elastik hidrojel filmler elde edildi. Hazırlanan hidrojel filmlerin çeşitli yöntemlerle karakterizasyonu yapıldı. Bu hidrojel filmlerle kıyma ve balık filetosu ambalajlanarak çeşitli antimikrobiyal testlerle ürünlerin kullanılabilirliği çalışıldı. Tez çalışması sonucunda ananas kabuğu atıklarından elde edilen selüloz ile hazırlanan selüloz/PVA/CMC/gliserol hidrojel filmleri piyasada aktif olarak kullanılan petrokimyasal türevli bir ürün olan streç filme alternatif olarak bulundu. Düşük maliyetli, doğa dostu, katma değeri yüksek, inovatif bir ürün geliştirildi.
Preservation and packaging of food has been an important concept for human kind since the early ages. Over time, many materials have been developed to store food, make it portable and easier to consume. The most widely used of these materials are petrochemical based plastic packaging materials due to their low cost and easy processability. Plastic consumption is increasing day by day. With this increase, plastic wastes are increasing. Plastics have considerable harm both for human health and for the ecological system. It is known that many living species, especially marinal organisms, are damaged by swallowing or entangling plastics. In addition, they cause environmental pollution due to remaining in nature for millions of years without degradation. Due to the known hazards of petrochemical-based plastic packaging materials, it is alternatively important to develop environmentally friendly, biocompatible, non-toxic, biodegradable packaging materials. In this study, cellulose was isolated from pineapple peel waste supplied from various markets free of charge. Hydrogel films were prepared using cellulose isolated from pineapple peel wastes to be used as food packaging material. Highly stable and elastic hydrogel films were obtained by adding carboxymethyl cellulose (CMC) as crosslinker and glycerol as the plasticizer to the hydrogel film containing cellulose and polyvinyl alcohol (PVA). The characterization of the prepared hydrogel films was done by various methods. By using these hydrogel films, minced meat and fish fillets were packaged and various antimicrobial tests were conducted to determine the usability of the products. As a result of the thesis, cellulose / PVA / CMC / glycerol hydrogel films prepared with cellulose obtained from pineapple peel wastes were found as an alternative to the stretch film which is an active petrochemical derived product actively used in market. A low-cost, eco-friendly, high value-added, innovative product was developed.