Patlıcan kabuklarından elde edilen ekstrakt ve karbon kuantum noktası ile zenginleştirilmiş soya protein konsantresi - PVA bazlı biyokompozit filmlerin karakterizasyonu ve halokromik özelliklerinin incelenmesi
Characterization and investigation of the halocromic properties of soy protein concentrate- PVA based biocomposite films enriched with extract and carbon quantum dots derived from eggplant peels
- Tez No: 996641
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN GÜZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gıda ambalajı, Food packaging
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasının amacı, karbon kuantum noktaları ile floresans ve mekanik özellikleri güçlendirilmiş soya protein konsantrat bazlı filmler geliştirerek, bu filmlerin gıda güvenliğini artırmaya ve gıda israfını azaltmaya yönelik halokromik akıllı ambalajlar olarak kullanılabilirliğini ortaya koymaktır. Bu kapsamda, gıda endüstrisi atığı olan patlıcan kabuklarının geri kazanılarak karbon kuantum noktası sentezinde değerlendirilmesi ve KN ile UV uygulamasının film yapısı üzerindeki etkilerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Materyal ve Yöntem: Taze patlıcan kabukları liyofilize edilip öğütülerek elde edilen patlıcan kabuğu (PK) tozu, hem patlıcan kabuğu ekstresi (PKE) hem de karbon kuantum noktası (KN) sentezinde hammadde olarak kullanılmıştır. PKE, %80 etanol ile katı-sıvı ekstraksiyonu ile elde edilmiş; KN ise PK tozunun deiyonize suda hidrotermal yöntemle sentezlenmesi ve saflaştırılmasıyla üretilmiştir. Film üretiminde, sulu ortamda çözülen soya protein konsantratı (SPC) ve polivinil alkol (PVA) çözeltilerine PKE, plastikleştirici olarak gliserol ve farklı konsantrasyonlarda KN ilave edilmiştir. Optimum gliserol oranı ön denemelerle belirlenmiştir. Film çözeltileri farklı sürelerde UV ışınımına maruz bırakıldıktan sonra petri kaplarında kurutularak kompozit filmler elde edilmiştir. Filmlerin mekanik özellikleri, su buharı geçirgenliği, renk ve ışık geçirgenliği, FTIR ve ısıl özellikleri incelenmiş; ayrıca antioksidan aktivite ve toplam fenolik madde miktarı belirlenmiştir. Model gıda uygulamalarıyla performansları değerlendirilmiş; suda ve toprakta biyobozunma testleri yapılmıştır. Akıllı ambalaj potansiyeli ise farklı pH ortamları ile asetik asit ve amonyak gazına karşı gösterdikleri halokromik tepkiler üzerinden değerlendirilmiştir. Bulgular: Mekanik analizler, UV ışınımının KN içermeyen filmlerde kısa sürede mekanik özellikleri azalttığını, uzun süreli uygulamalarda ise artırdığını göstermiştir. KN içeren filmlerde kısa süreli UV uygulaması mekanik özellikleri iyileştirirken, uzun süreli maruziyette belirgin bir değişim gözlenmemiştir. Su buharı geçirgenliği analizleri, KN ve UV uygulamasının bariyer özelliklerini sınırlı düzeyde iyileştirdiğini ancak istatistiksel olarak anlamlı olmadığını göstermiştir. Renk analizleri, PKE ve KN ilavesinin parlaklığı azaltarak renk yoğunluğu ve toplam renk farkını artırdığını, UV uygulamasının renk parametreleri üzerinde anlamlı bir etkisinin olmadığını göstermiştir. Opaklık ve ışık geçirgenliği sonuçları, saf PVA filmlerinin yüksek şeffaflığa sahip olduğunu; soya protein ilavesiyle opaklığın arttığını ve ışık geçirgenliğinin azaldığını ortaya koymuştur. FTIR ve antioksidan aktivite analizleri, KN ve patlıcan kabuğu kaynaklı bileşenlerin film matrisinde yapısal düzenlenmeleri desteklediğini ve serbest radikal süpürme kapasitesini artırdığını göstermiştir. Suda bozunma sonuçları, KN katkısının suya dayanıklılığı artırdığını, uzun süreli UV uygulamasının ise bu etkiyi azalttığını ortaya koymuştur. Patlıcan kabuğu ekstraktı pH'a duyarlı renk değişimleri sergilemiş; asetik asit ve amonyak gazına maruziyet sonrası renk değişimlerinin şiddeti KN miktarıyla artmıştır. Asetik asitte mora, amonyakta koyu yeşile dönüşüm ve Δa-Δb değerlerindeki artışlar, KN içeren filmlerin uçucu asidik ve bazik gazlara duyarlı akıllı ambalaj uygulamaları için uygun olduğunu göstermektedir. Sonuç: Bu tez çalışmasında patlıcan kabuğu atıkları kullanılarak biyobozunur, fonksiyonel ve katma değerli ambalaj filmleri geliştirilmiş; atık değerlendirme yaklaşımıyla sürdürülebilir gıda ambalajlamasına alternatif bir çözüm sunulmuştur. Halokromik özellik kazandırılan filmler, düşük maliyetli bir yöntemle pH değişimlerine duyarlı renk tepkileri göstermiş ve plastik ambalajlara sürdürülebilir bir alternatif olarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Objective: The aim of this thesis is to develop soy protein concentrate–based films with enhanced fluorescence and mechanical properties through the incorporation of carbon quantum dots, and to demonstrate their potential use as halochromic intelligent packaging materials for improving food safety and reducing food waste. Within this scope, eggplant peels, a food industry waste, were valorized for carbon quantum dot synthesis, and the effects of carbon quantum dots and UV treatment on the film structure were investigated. Materials and Methods: Fresh eggplant peels were lyophilized and ground to obtain eggplant peel (EP) powder, which was used as a raw material for both eggplant peel extract (EPE) and carbon quantum dot (CQD) synthesis. EPE was obtained by solid–liquid extraction using 80% ethanol, while CQDs were synthesized and purified via a hydrothermal method using EP powder dispersed in deionized water. For film production, EPE, glycerol as a plasticizer, and different concentrations of CQDs were incorporated into aqueous solutions of soy protein concentrate (SPC) and polyvinyl alcohol (PVA). The optimum glycerol concentration was determined through preliminary experiments. Film-forming solutions were exposed to UV irradiation for different durations and then dried in Petri dishes to obtain composite films. Mechanical properties, water vapor permeability, color and light transmittance, FTIR spectra, and thermal properties of the films were analyzed. In addition, antioxidant activity and total phenolic content were determined. Film performance was evaluated using model food applications, and biodegradation tests were conducted in water and soil. The intelligent packaging potential was assessed based on halochromic responses to different pH environments as well as to acetic acid and ammonia gases. Results: Mechanical analyses showed that short-term UV irradiation reduced the mechanical properties of films without CQDs, whereas prolonged exposure improved them. In CQD-containing films, short-term UV treatment enhanced mechanical properties, while no significant changes were observed under long-term UV exposure. Water vapor permeability results indicated that CQD incorporation and UV treatment slightly improved barrier properties, although the differences were not statistically significant. Color analyses revealed that the addition of EPE and CQDs decreased lightness while increasing color intensity and total color difference, whereas UV treatment had no significant effect on color parameters. Opacity and light transmittance results demonstrated that neat PVA films exhibited high transparency, while the incorporation of soy protein increased opacity and reduced light transmittance. FTIR and antioxidant activity analyses indicated that CQDs and eggplant peel–derived components promoted structural rearrangements within the film matrix and enhanced free radical scavenging capacity. Water degradation results showed that CQD incorporation improved water resistance, while prolonged UV exposure diminished this effect. Eggplant peel extract exhibited pH-sensitive color changes, and the intensity of color change after exposure to acetic acid and ammonia gases increased with higher CQD content. The transition to purple in acetic acid and dark green in ammonia, along with increases in Δa and Δb values, demonstrated that CQD-containing films are suitable for intelligent packaging applications sensitive to volatile acidic and basic gases. Conclusion: In this thesis, biodegradable, functional, and value-added packaging films were developed using eggplant peel waste, offering an alternative solution for sustainable food packaging through waste valorization. The halochromic films exhibited pH-sensitive color responses via a low-cost method and were evaluated as sustainable alternatives to conventional plastic packaging.
Benzer Tezler
- Patlıcan kabuğu kullanılarak biyoaktif ve pH duyarlı film geliştirilmesi
Development of a bioactive and pH-sensitive film using eggplant peel
BATOUL ALHAJ KHALAF
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
BiyoteknolojiGaziantep ÜniversitesiGenel Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİYE AYSUN KEPEKÇİ
- Çeşitli meyve atıklarından kombine ultrason ve mikrodalga ekstraksiyon yöntemiyle pektin üretimi
Pectin production from various fruit waste by combined ultrasound and microwave extraction method
HİLAL DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN TUĞRUL
- Sebze atıklarının sürdürülebilir gastronomi kapsamında kurutma tekniği ile değerlendirilmesi
Evaluation of vegetable wastes by drying technique within the scope of sustainable gastronomy
KEMAL ŞAHANLIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gastronomi ve Mutfak Sanatlarıİstanbul Gelişim ÜniversitesiGastronomi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NEVRUZ BERNA TATLISU
- Farklı sebzelerden kombine yöntemlerle pektin üretimi
Pectin production from different vegetables using combined methods
EDANUR YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN TUĞRUL
- Şanlıurfa şartlarında patlıcanın kurutulmasında güneş enerjili kurutma makinesi geliştirilmesi
The development of solar dryers to dry the eggplant in Şanlıurfa conditions
REŞİT GÜLTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
ZiraatHarran ÜniversitesiTarım Makineleri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT PİŞKİN