Bitkisel Uçucu Yagların Hemiselüloz Esaslı Polimerik Jel Filmlerin Antimikrobiyal ve Biyobozunma Özellikleri Üzerine Etkisi

Yıl 2021, Cilt: 37 Sayı: 2, 206 - 220, 28.08.2021

Şeyda Taşar , Meltem Çakmak , Dursun Özer , Ahmet Özer

Öz

Bu çalışmada, dokuz farklı bitkisel uçucu yağ ilave edilerek hemiselüloz esaslı, antimikrobiyal özellik kazandırılmış jel film üretimi gerçekleştirilmiştir. Bitkisel uçucu yağ takviyeli jel filmlerin antimikrobiyal aktivitesi ve biyobozunma davranışları araştırılmıştır. Agar (disk) difüzyon yöntemi kullanılarak incelenen antimikrobiyal analiz için E. coli stok kültürü kullanılmıştır. MATLAB R2017 versiyonu ile görüntü analizi yapılmıştır. Bitkisel uçucu yağların, biyobozunma hızları üzerine etkisi, toprak florası içerisine gömme testleri yapılarak tespit edilmiştir. Jel filmlerinde zamana bağlı olarak meydana gelen ağırlık kayıpları kaydedilmiştir. Jel filmlerin biyolojik bozunma davranışları Cost Redfern Metodu kullanılarak modellenmiştir. Bozunmayı en iyi temsil eden teorik model eşitliği tespit edilmiş ve bozunma hızı, en uygun model eşitliğine (ikinci dereceden kinetik F(2)) göre hesaplanmıştır. Biberiye, kekik, karanfil ve ısırgan otu uçucu yağı içeren polimerik filmlerin, antimikrobiyal etki gösterdiği gözlenmiştir. Yapılan kinetik analiz sonucu antimikrobiyal özellik taşıyan uçucu yağ türlerinin, biyobozunma hızını yaklaşık 5 kat düşürdüğü ancak, nihai bozunma yüzdesi üzerinde etkili olmadığı tespit edilmiştir. Polimerik filmlerin 60 günlük süre sonunda toprak flaorasında, % 95-98 oranında bozunduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Polimerik film, Antimikrobiyal özellik, Bitkisel uçucu yağ, Agar (disk) difüzyon yöntemi, Biyobozunma kinetiği

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK, FÜBAP

Proje Numarası

2211-C Öncelikli Alanlar Yurt İçi Doktora Burs Programı, MF 16.11

Teşekkür

Şeyda TAŞAR'ın doktora tezi olan bu makale, 2211-C Öncelikli Alanlar Yurt İçi Doktora Burs Programı kapsamında TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir. Ayrıca çalışma MF-16.11 Proje Numarası ile Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Destekleme Birimi tarafından doktora kapsamında desteklenmiştir.

Kaynakça

• [1]. Tezcan, G., “Biyoesaslı/Biyobozunur Polimerlerin Sentezi ve Film Oluşturma Özelliklerinin Araştırılması”, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Ankara, 2011.
• [2]. Chinaglia, S., Tosin, M., Degli-Innocenti, F. “Biodegradation rate of biodegradable plastics at molecular level”, Polymer Degradation and Stability, c. 147, ss. 237–244, 2018.
• [3]. Kyrıkou J., Brıassoulıs D. “Biodegradation of Agricultural Plastic Films: A Critical Review”. J Polym Environ. c. 15, ss. 125, 2007.
• [4]. Rudnik E., Briassoulis D., “Comparative Biodegradation in Soil Behaviour of two Biodegradable Polymers Based on Renewable Resources”, J Polym Environ, c. 19, ss. 18–39, 2011.
• [5]. Chandra, R., “Biodegradable polymers”, Prog. Polym. Sci., c. 23, ss. 1273–1335, 1998.
• [6]. Dönmez, A.T., “Nanokompozit yapısındaki biyopolimerlerin sentezi ve uygulamaları”, İstanbul Üniversitesi”, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı, Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı, İstanbul, 2017.
• [7]. Avella, M., Vlieger, J., Fischer, S., Vacca, P., “Biodegradable starch/clay nanocomposite for food packaging applications”, Food Chemistry, c. 93, ss. 467-474, 2005.
• [8]. Dursun, S., Erkan, N. ve Yeşiltaş, M. “Doğal biyopolimer bazlı (biyobozunur) nanokompozit filmler ve su ürünlerindeki uygulamaları” J. Fish. Sci., c. 4 (1), ss. 50–77, 2010.
• [9]. Cao-Hoang, L., Chaine, A., Gregorie, L., Wache, Y., “Potential of Nisin-İncorporated Sodium Caseinate Films to Control Listeria in Artifially Contaminated Cheese”, Food Microbiology, c. 27, ss. 940-944, 2010.
• [10]. Ricardo, A., Villacrés, E., Floresa, S.K., Gerschenson, L.N. “Biopolymeric antimicrobial films: Study of the influence of hydroxypropyl methylcellulose, tapioca starch and glycerol contents on physical properties”, Materials Science and Engineering: C, c. 36, ss. 108-117, 2014.
• [11]. Ayana, B. “Antimikrobiyal Yenilebilir Filmlerin Üretimi ve Özelliklerinin Belirlenmesi”, Mersin Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Mersin, 2007.
• [12]. Zivanovic, S., Chi, S., Draughon, A. F. “Antimicrobial activity of chitosan films enriched with essential oils”, Journal of Food Science, c. 70(1), ss. 45−50, 2005.
• [13]. Junk-Uk, H., Young-Min, K. and Dong-Sun, L., “Multilayered antimicrobial Polyethylene Films Applied to the Packaging of Ground Beef”, Packaging Technology and Science, c. 15, ss. 55-62. 2001.
• [14]. Emiroğlu K. Z., Yemiş P. G., Çoşkun K. B., Candoğan, K. “Antimicrobial Activity of Soy Edible Films Incorporated with Tyhme and Oregano Essential Oils on Fresh Ground Beef Patties”, Meat Science, c. 86, ss. 283-288, 2010.
• [15]. Pastor, C., Sánchez-González, L., Cháfer, M., Chiralt, A. and González-Martínez, C. “Quality and Safety of Table Grapes Coated with Hydroxypropylmethylcellulose Edible Coatings Containing Propolis Extract”, Postharvest Biology and Technology, c. 60, ss. 64–70, 2011.
• [16]. Erol E, “Doğal Antimikrobiyal Madde İçeren Biyobozunur Filmlerin Üretimi”, Mersin Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Mersin, 2012.
• [17]. Cooksey, K. “Effectiveness of antimicrobial food packaging materials”, Food Add. and Cont., c. 22(10), ss. 980–987, 2005.
• [18]. Ayana, B., Turhan, N., “Gıda ambalajlamasında Antimikrobiyal Madde İçeren Yenilebilir Filmler/Kaplamalar ve Uygulamaları”, Gıda, c. 2, ss. 151-158, 2010.
• [19]. Kalkan, S., Ünal, E., Erginkaya, Z., “Nisin ilave edilmiş metil selüloz filmlerin antimikrobiyal etkilerinin belirlenmesi”, Journal of Food and Feed Science Technology, c. 14, ss. 1-7, 2014.
• [20]. Kalkan, S., “Farklı antimikrobiyal maddeler içeren yenilebilir film kaplamaların macar salamında kullanım olanakları ve Listeria innocuainaktivasyonu üzerine etkileri”, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Adana, 2014.
• [21]. Hanafi I., Nor Fasihah Z., “The mechanical properties, water resistance and degradation behaviour of silica-filled sago starch/PVA plastic films” Journal of Elastomers & Plastics, c. 46(1), ss. 96–109, 2014.
• [22]. Ramaraj B., Poomalai P. “Development of potentially biodegradable polyamide-6 and polyvinyl alcohol blends: physico-mechanical properties, thermal properties, and soil test”, J Appl Polym Sci, c. 98, ss. 2339–2346, 2005.
• [23]. Ooi ZX., Chan, KL., Ewe, CY., “Mathialagan Muniyadi, Yi Peng Teoh, Hanafi Ismail, Evaluation of Water Affinity and Soil Burial Degradation of Thermoplastic Film Derived from Oil Palm Ash-filled Polyvinyl Alcohol”, BioResources, c. 21(2), s. 4111-4122, 2017.
• [24]. Coats, A.W., Redfern, J.P., “Kinetic Parameters From Thermogravimetric Data”, Nature, c. 201, ss. 68, 1964.
• [25]. Nunez L, Fraga F, Nunez MR, Villanueva M. “Thermogravimetric Study of the Decomposition Process of the System BADGE (n=0)/1,2 DCH”, Polymer, c. 41(12), ss. 4635-4641, 2000.
• [26]. Orfao, J.J.M., Martins, F.G., “Kinetic Analysis of thermogravimetric data obtained under linear temperature programming-a method based on calculations of the temperature integral by interpolation”, Thermochimica Acta, c. 390, ss. 195-211, 2002.
• [27]. Deans, S.G., Simpson, E., Noble, R.C., MacPherson, A., Penzes, L., Natural antioxidants from Thymus vulgaris (thyme) volatile oil: the beneficial effects upon mammalian lipid metabolism. Acta Horticulturae, c. 332, ss. 177– 182, 1993.
• [28]. Dorman, H. J. D., Deans, S. G., Antimicrobial agents from plants, antibacterial activity of plant volatile oils. Journal of Applied Microbiology, c. 88, ss. 308-316, 2000.
• [29]. Teixeria, B., Marques, A., Ramos, C., Neng, N.R., Nogueria, J.M.F., Saraiva, J.A., Nunes, M.L., Chemical composition and antibacterial and antioxidant properties of commercial essential oils. Industrial Crops and Products. c. 43, ss. 587– 595, 2013.
• [30]. Fadli, M., Saad, A., Sayadi, S., Chevalier, J., Mezrioui, N. E., Pages, J. M., Hassan, L., Antibacterial activity of Thymus maroccanus and Thymus broussonetii essential oils against nosocomial infection – bacteria and their synergistic potential with antibiotics. Phytomedicine, c. 19, ss. 464-471, 2012.
• [31]. Clarissa Dos Santos Pires, A., Soares, N.F.F., Andrade, N.J., Silva, L.H.M., Camilloto, G.P., Bernardes, P.C., “Development and Evalution of Active Packaging for Sliced Mozzerella Preservation”, Packaging Technology and Science, c. 21, ss. 375-383, 2008.
• [32]. Kalkan S., Erginkaya Z., “Nisin İlave Edilmiş Peyniraltı Suyu Protein İzolatı Filmlerin Karakterizasyonu ve Listeria innocua’ ya Karşı Antimikrobiyal Etkilerinin Belirlenmesi”, Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, c. 3(2), ss. 151–160. 2016.
• [33]. Van Der Zee M. Structure-Biodegradability Relationships of Polymeric Materials. 1, 1, 1997.
• [34]. AcemoglU M. “Chemistry of polymer biodegradation and implications on parenteral drug delivery”, Int J Pharm. c. 277, ss. 133, 2004.
• [35]. Anderson J.M., Shıve M.S. “Biodegradation and biocompatibility of PLA and PLGA microspheres”. Adv Drug Deliv Rev. c. 28(1), ss. 5, 1999.
• [36]. Grıma S., Bellon-Maurel V., Feuılloley P., Sılvestre F. “Aerobic Biodegradation of Polymers in Solid-State Conditions: A Review of Environmental and Physicochemical Parameter Settings in Laboratory Simulation”. J Polymer Environ. c. 8, ss. 4, 2002.
• [37]. Modelli A., Calcagno B., Scandola M., “Kinetics of aerobic polymer degradation in soil by means of the ASTM D 5988-96 standard method”, J. Environ. Polym. Degrad. c. 7, ss. 109–116, 1999.
• [38]. Wu X. S., Wang N., “Synthesis, characterization, biodegradation, and drug delivery application of biodegradable lactic/ glycolic acid polymers. Part II: Biodegradation”, J.Biomater.Sci.PolymerEdn ,c. 12, ss. 21–34, 2001