Karboksimetil selüloz (CMC) filmlerin hazırlanması ve fonksiyonel gıda üretiminde kullanılabilirliklerinin araştırılması

Bu tez kapsamında, karboksimetil selüloz (CMC) ve mısır nişastası ile sentezlenmiş hibrit filmlere probiyotik ve hem probiyotik hem prebiyotik ilavesinin fonksiyonel gıda kaplaması olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Bu amaçla, iki farklı probiyotik bakteri (1010 kob/mL Lactobacillus plantarum subsp. plantarum ve 109 kob/mL Bifidobacterium animalis) ve farklı prebiyotikler (inülin ve fruktooligosakkarit) % 2 mg/mL konsantrasyonunda % 4 (g/mL) CMC-nişasta (1:3 a:a) içerikli filmlere eklenmiştir. Sentezlenen filmlerin (Kontrol, Lp, LpIN, Bf, BfFOS) karakterizasyon işlemleri DSC, TGA, XRD, FTIR ve Fe-SEM gibi farklı cihazlar yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Film kalınlığı, renk, opaklık, su tutma kapasitesi, nem miktarı, probiyotik tutma kapasitesi, antibakteriyel aktivite değerleri her film için hesaplanmıştır. 25 °C'de kurutma sonrasında filmlerin depolanması (4 °C) süresince probiyotik bakteri sayıları aralıklı olarak tayin edilmiştir. Filmler simule edilmiş mide ve bağırsak sıvıları ile muamele edilip yüzde probiyotik canlı sayıları tespit edilmiştir. Ayrıca, sentezlenen filmlerle kaplı taze yaban mersini örneklerindeki mevcut probiyotik, küf-maya ve psikrofilik bakteri sayıları depolamanın 1., 3. ve 5. günlerinde analiz edilmiştir. Gıda örneklerindeki pH, renk değişimi, ağırlık kaybı, enzim aktivitesi ve toplam fenolik içeriğin ölçülmesi gibi analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, kaplama uygulamasının gıda yüzeyinde probiyotik canlılığı LAB bakterisi için yaklaşık 3 logaritmik birim, Bifidobakteri için yaklaşık 5 logaritmik birim azalma ile muhafaza ettiği sonucuna varılmıştır. Çalışmamız ile birlikte, Lp ve Bf filmleri yaban mersini örneklerinde olası küf-maya ve psikrofil bakteri gelişimini kaplanmamış örneğe kıyasla önemli ölçüde (p<0.05) azaltabilen iki probiyotik film olduğu ortaya koyulmuştur. Ayrıca, hem probiyotik hem prebiyotik ikamelerin olduğu filmlerin (LpIN ve BfFOS) mikrobiyal yükü indirgeme konusunda probiyotik içeren filmlerle (Lp ve Bf) benzer sonuçlar verdiği görülmüştür. Buna ilaveten, kaplama uygulamasının genel olarak gıdada bozulma etmeni polifenoloksidaz (PPO) ve peroksidaz (POD) gibi enzim gruplarının aktivitelerini azalttığı beraberinde antioksidan özellik ve fenolik içeriklerini koruduğu sonucuna varılmıştır. Probiyotik eklenmiş CMC-Nişasta bazlı filmlerin üretimi gıdanın mikrobiyal açıdan korunmasını sağlamakla kalmayıp yüksek probiyotik içerikli fonksiyonel yaban mersini üretimi açısından umut vadeden bir yöntem olmuştur.

The scope of this thesis is to investigate the usability of probiotic and both probiotic and prebiotic additions to hybrid films synthesized with carboxymethyl cellulose (CMC) and corn starch as functional food coatings. For this purpose, films containing 4 % (g/mL) CMC-starch (1:3 w:w) at 2 % mg/mL concentration were suplemented with two different probiotic bacteria (1010 cfu/mL Lactobacillus plantarum subsp. plantarum and 109 cfu/mL Bifidobacterium animalis) and different prebiotics (inulin and fructooligosaccharide). The characterization of the synthesized films (Control, Lp, LpIN, Bf, BfFOS) were carried out with the help of different devices such as DSC, TGA, XRD, FTIR and Fe-SEM. Film thickness, color, opacity, water retention capacity, moisture content, probiotic retention capacity, antibacterial activity values were calculated for each film. After drying at 25 °C, probiotic bacteria counts were determined intermittently during the storage of the films (4 °C). The films were treated with simulated gastric and intestinal fluids and the percentage of probiotic viable counts were detected. In addition, the numbers of probiotic, mold-yeast and psychrophilic bacteria present in fresh blueberry samples coated with the synthesized films were analyzed on the 1st, 3rd and 5th days of storage. Analyses such as measuring pH, color change, weight loss, enzyme activity and total phenolic content in food samples were performed. Consequently, it was concluded that the coating application preserved probiotic viability on the food surface with a decrease of approximately 3 logarithmic units for LAB bacteria and approximately 5 logarithmic units for Bifidobacteria. Our study revealed that Lp and Bf films are two probiotic films that can significantly (p<0.05) reduce the possible mold-yeast and psychrophilic bacteria growth in blueberry samples compared to the uncoated sample. Furthermore, it was observed that films containing both probiotic and prebiotic substitutes (LpIN and BfFOS) showed similar results with the films containing probiotics (Lp and Bf) in terms of reducing microbial count. Additionally, it was concluded that the coating application generally decreased the activities of enzyme groups such as polyphenoloxidase (PPO) and peroxidase (POD), which are responsible for food spoilage, and preserved their antioxidant properties and phenolic contents. Fabrication of probiotic-added CMC-Starch-based films not only provided microbial protection of food but also became a promising method for the production of functional blueberries with high probiotic content.