ÖZEL EGE LİSESİ ÇİLEK VE MANTARIN SELÜLOZ BAZLI POLİMER MALZEMELERLE DALDIRMA METODU KULLANILARAK KAPLANMASI VE RAF ÖMÜRLERİNİN UZATILMASI

Transkript

1 ÖZEL EGE LİSESİ ÇİLEK VE MANTARIN SELÜLOZ BAZLI POLİMER MALZEMELERLE DALDIRMA METODU KULLANILARAK KAPLANMASI VE RAF ÖMÜRLERİNİN UZATILMASI HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Sena ATAV Doğa Su TOPRAK DANIŞMAN ÖĞRETMEN: Rüçhan ÖZDAMAR İZMİR

2 İÇİNDEKİLER Sayfa 1.GİRİŞ Günümüzde Kullanılan Kaplama Yöntemleri Yenilebilen Polimer Filmler Selüloz HPC-CMC Çilek- Mantar Kitosan Projenin Amacı 3 2. YÖNTEM Materyaller CMC ve HPC çözeltilerinin hazırlık aşamaları CMC ve HPC Filmlerinin Su Buharı Geçirgenliği Ölçümleri CMC- HPC Filmlerinin Esneklik Testleri Çileklerin "Dipcoat" Makinesi ile CMC ve HPC Çözeltilerine Batırılması CMC- HPC Filmleri ile Kaplanmış Çileklerin Günlerinde Ağırlık Kayıpları ve Renk Ölçümleri Mantarların HPC ve CMC İle Kaplanması CMC-HPC Filmleri ile Kaplanmış Çileklerin Günlerinde Ağırlık Kayıpları ve Renk Ölçümleri 2.9 Mantarların HPC Ve CMC İle Kaplanması 9 BULGULAR 10 SONUÇLAR VE TARTIŞMA 14 ÖNERİLER 14 KAYNAKLAR

3 1. GİRİŞ Canlıların en temel ihtiyaçlarından biri beslenmedir. Sağlıklı beslenme yeterli ve dengeli beslenmektir. Vücudumuzu oluşturan hücrelerin düzenli ve dengeli çalışması için besin öğelerinden yani yağlar, karbonhidratlar, proteinler, vitaminler ve minerallerden yeterli miktarda almalıyız aynı zamanda vücudumuzun tüm besin maddelerine ihtiyacı vardır. Günümüzde korkarak besin tüketmemiz ve besini satın alırken ne kadar uzun süre dayanacağı konusunda şüpheye düşmemiz bizi bu konunun geliştirilmesinin önemli olduğunu düşünmemize yol açtı. 1.1 Günümüzde Kullanılan Kaplama Yöntemleri Günümüzde gıdaların korunması birçok yolla gerçekleştiriliyor. Fakat bunların birçoğunun iyi yönde bir yarar sağlamadıkları ortadadır. Çabuk bozulabilen ve kısa sürede tüketmemiz gereken gıdaların başlıcaları çilek, mantar, muz olmasıyla birlikte daha da çoğaltılabilir. Gıdaların korunmasında yenilebilir kaplamalar son zamanlarda öne çıkmaya başlamıştır. Yenilebilir kaplamalar gıdaları korumak ve raf ömürlerini uzatmak amacıyla bir gıdanın yüzeyi üzerinde oluşturulmuş ince tabakalı, gıdayla birlikte yenilebilen, sentetik olmayıp doğal kaynaklardan elde edilen gıda yüzeylerine veya gıda katmanları arasına uygulandığında nem, gaz ve katı hareketliliğinin kontrolünü sağlayabilen ambalaj materyalleridir. Gıda maddelerine uygulanan bu kaplama materyalleri protein, yağ ve polisakkarit kökenlidir. Gıdaları dış etkenlerden koruma, kalite kaybını önleme, sağlıklı materyaller olarak tüketilebilme, farklı teknolojilerin uygulanmasına olanak verme, lezzet, tat ve çevresel açıdan bozunur özelliklerinden dolayı zararsız olmaları başlıca özellikleridir[1]. Uygulama metotları ise daldırma, dökme, püskürtme, damlatma ve köpükleme metotlarıdır. Bu metotların belirlenmesinde gıda maddesinin özellikleri ve tüketici ihtiyaçları asıl nedenlerdir. Fonksiyonlarına göre birçok farklı özellikte bulunabilen kaplamalar gittikçe önem kazanmaktadır. Bu ambalajlar, cam, teneke, polimer gibi ticari ambalajlama materyallerine seçenek olarak geliştirilmiştir ve geliştirilmeye de devam etmektedir [1]. 1.2 Yenilebilen Polimer Filmler Polisakkarit, protein, lipit kökenli kaplamaların yanı sıra karma ve çift tabakalı kaplamalardan da söz edilebilir [1]. Hangi tür kaplamanın kullanılacağı gıdanın özelliklerine bağlıdır Dezavantajları Doğal yenilebilir kaplamaların bizim için hem avantaj hem de dezavantajları vardır. Dezavantaj olarak gıdaların kaplanması ve bu işlemlere sokulması ciddi bir emek istemekle birlikte insanların her zaman yediği besinlerin farklı bir madde ile kaplanmış olduğunu bilmeleri onları gıdayı almadan önce bir daha düşünmelerine sebep olmaktadır. Uygulama maliyetleri, uygulanacak materyal sayısının azlığı, yenebilir özellikte olmalarından dolayı tüketici sağlığı için çoğu defa ikinci bir ambalaj materyaline ihtiyaç duymaları, birtakım antioksidan ilavelerinde kanserojen etkilerinin ortaya çıkması da diğer dezavantajları içerisindedir [1] Avantajları Avantajları; biyolojik olarak parçalanabilir olmaları, nem kaybını azaltmaları, beslenme değerini yükseltmeleri, geri dönüşümlü olmaları [1]ile birlikte hem ekonomik hem de kalite açısından yarar sağlamalarıdır. Bu kaplamalar, iyi bir aroma, nem ve O 2 bariyeri sağlayarak yiyeceklerin bozulma sürelerini uzatır. Biyolojik kökenli polimerlerin (biyopolimer) hem doğada kolayca parçalanması nedeniyle çevre dostu olması hem de petrol türevi olmaması nedeniyle üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır[2]. Selülozlu filmler aynı zamanda (MC, HPMC, HPC, CMC...) yağlara karşı dayanıklıdırlar ve iyi aroma bariyerleridirler. Bu filmler sentetik (doğal olmayan) polimerlerin gereksinimlerini azaltırlar ve içerlerinde glikoz bazlı 1

4 polisakkaritleri ve proteinleri barındırırlar. Selülozun dünyada en çok bulunan polimer olması, ekonomik açıdan bir yarar sağlamaktadır, çünkü diğer sentetik polimerlere göre maddi açıdan daha uygundur ve normalde olan satış fiyatının üzerine çok fazla kar eklenmeden satılabilir. 1.3 Selüloz Selüloz, bitkilerin destek dokularının bileşeni ve bunların hücre çeperlerinin temel maddesi olan poliozit şekerdir. Lifli bir yapısı vardır. Bu liflerden her biri birbirleriyle az çok düzgün biçimde birleşmiş telciklerden, bunlar da çok sayıda ki, çizgisel molekülden oluşur den sonra özellikle Gay-Lussac ve Payen tarafından incelenen selüloz, endüstrinin temel hammaddeleri arasında yer almıştır. Özellikle kumaş, kâğıt, patlayıcı maddeler, plastik endüstrisinde ve fotoğrafçılıkta vazgeçilmez bir öneme sahiptir. Patlayıcı madde kimyasında da çok önemli bir yere sahip olan bu madde, kolodyum ve selüloit üretiminde kullanılır [3].Selülozun kimyasal formülü C 6H 10O 5 dır. 1.4 HPC ve CMC Çileği kaplamak için kullandığımız selüloz maddesinin birçok çeşidi vardır. Biz ise bunlardan yalnızca iki tanesi olan CMC ve HPC selülozlarını kullandık (Şekil 1). CMC en önemli su geçirmez polimerlerden biridir [4]. Kullanım alanları sadece gıda ile sınırlı kalmamaktadır. CMC 'nin kozmetikte, eczacılıkta, deterjanlarda da uygulamaları vardır. Koyulaştırıcı, su tutucu, sabitleyici, koloit engelleyici, süspansiyon hali koruyucu, akıcılığı kontrol edici olarak gıdalarda ve diğer endüstrilerde kullanılır. Yağlara ve organik çözücülere karşı dayanıklı, su ve oksijen geçirgenliği olmayan ince tabakalar oluşturur [5]. Muz ve elmada O 2 ve CO 2 bariyeri olarak kullanılmıştır. Bazı araştırmalar CMC bazlı kaplamalar, maddenin O 2 kaybetmesini önleyerek olgunlaşmayı yavaşlattığını kalitesini arttırdığını gösteriyor[6] CMC fomülü HPC formülü Şekil 1. Projemizde kullanılan CMC ve HPC moleküllerinin modelleri. HPC'nin kullanımı CMC'ye göre daha yaygındır. Bu polimer yenebilen ve biyolojik olarak bozunabilen bir termoplastik kaplama malzemesidir. Oksijen bariyeri özelliği olarak ortalama bir korumaya sahiptir. Kuru gıda malzemelerine uygulanması uygundur. Fındık içi, ceviz içi gibi gıdalarda nem ve O 2 bariyeri, şekerlerde ise nem bariyeri olarak kullanılmıştır. HPC aynı zamanda ilaç tabletlerinde nem, aroma ve O 2 bariyeri sağlamaktadır. [6] Yapısı; EtOH 'dır. 1.5 Çilek ve Mantar Çilek Bizim projemiz ise ömrü kısa olan, yani çabuk bozulabilen bir meyve olan çileği, doğal bir polimer olan selülozla kapladıktan sonra dayanıklılığını artırmaya çalışmaktı. Ancak bundan önce üzerinde çalışacağımız meyve olan çileği araştırmamız gerekmekteydi. Çilek çok yıllık bir bitkidir. Kendi haline bırakıldığı zaman ömrü dış koşullara bağlıdır. Tarımsal üretimde çilek bahçeleri 2-3 yılda bir yenileneceği gibi, koşullara bağlı olarak bu süre 4-6 yıla kadar da çıkabilir. Çilek sürüngen bir bitkidir. Tohumla ve yaprak koltuklarından çıkan kollarda meydana gelen genç sürgünlerin köklendirilmesi ile elde edilen fidelerle üretilir [7]. C vitamini bakımından zengin olan çilek, beslenme yanında kozmetik ürün ve tıbbi ilaç yapımında da kullanılmaktadır. Otsu bir bitki olması nedeniyle kök sistemi diğer bitkilere 2

5 nazaran daha az gelişmiştir. Ayrıca elde edilecek verim üzerinde gün uzunluğunun doğrudan etkisi bulunmaktadır [8] Mantar Hasat edilen taze mantarın 1-7 gün ömrü vardır. Bu süre sırasında 3-8ºC sıcaklıkta tutulmalıdır. Normal oda sıcaklığında dayanma süresi 24 saattir. Daha sonra sararma ve kararma başlar. Mantar protein içeriği ve dokusal yapısı bakımından çabuk bozulur. Hasattan sonra da mantar içindeki enzimatik parçalanmalar devam eder. Ayrıca mantar üzerinde bazı küf ve bakteriler gelişebilir.satışa sunulmuş mantarlar, suda fazla bekletilerek yıkanmış ve ıslak paketlenmiş, depolanmış ise, çabucak bakteriyel hastalığa yakalanır. Soğukta hem mantarın bünyesindeki enzim faaliyetleri durdurulur böylece mantarın oksitlenmesi önlenir, sararma ve kararma geciktirilir, hem de küf ve bakterilerin mantara yapacağı zarar ortadan kaldırılır ve en aza indirilir. 1.6 Kitosan Bu tip projeler üzerinde çalışırken bizim kullandığımız maddeler dışında başka maddeler de kullanılmıştır. Bunlardan en yaygını kitosandır. Yapısında kitin vardır. Kitin, selülozdan sonra dünyada en yaygın olarak bulunan ikinci biyopolimerdir. Yengeç, karides gibi kabuklu su ürünlerinin ana bileşeni olup, böceklerin iskeletinde ve mantarların hücre duvarlarının yapısında da bulunmaktadır. Tekstil sanayinde de birçok amaç için kullanılmaktadır. Bunlar arasında; antimikrobiyal özellik kazandırması, yünlü kumaşlarda çekmezlik sağlaması, reaktif boyamada tuz miktarını azaltması, pamuğun asit boyarmaddelerle boyanabilirlik kazanması, anti statik özellik kazandırılması, deodorant maddesi olarak kullanılması sayılabilmektedir. Dünyada selüloza göre kitosanın daha az bulunması sebebi ile maliyeti daha yüksektir [9]. 1.7 Projemizin Amacı Bu projede selüloz bazlı, yapısında sentetik madde içermeyen polimer filmlerin çabuk bozulabilen besinler üzerinde su, oksijen, nem ve aroma bariyeri sağlaması adına; kaplanan çilek ve mantar besinlerinin raf ömürlerinin uzatılması ve aynı zamanda ekonomik açıdan uygun bir kaplama yapılması amaçlanmıştır. 2. YÖNTEM 2.1 Materyaller CMC (Carboxy methyl cellulose sodium salt) (Sigma, USA) HPC (Hidroxy propyl cellulose) LONGOU, Gliserol (Merck, Germany) Konica Minolta- Renk Ölçüm Cihazı, KERN KB-Hassas Tartım Aleti, Stable Micro Systems- Esneklik Ölçüm Cihazı, Dipcoat- Daldırma Cihazı, Datalogger SK-L 200 TH Su Buharı geçirgenliği aleti kullanılmıştır. Deney aşamasında kaplama için kullanılan çilekler yerel bir manavdan taze alınmıştır. 2.2 CMC ve HPC Çözeltilerinin Hazırlık Aşamaları Tartım Hassas tartıda CMC' nin toz halinin tartılması ile işe başlandı. Hazırlandıktan sonra suda çözdürülecek olan CMC' ler ilk olarak 3g, sonra 5g olarak tartıldı. Kütlece %3 ve %5derişimindehazırlanan çözeltiler uzun süre "multistirrer" adı verilen manyetik karıştırıcının üstünde karıştırıldı(şekil-2). 3

6 Şekil-2: Toz haldeki CMC ve hassas tartım aleti "Multistirrer" adı verilen alet; bir tarafında (+) ve bir tarafında (-) kutbu olan küçük, "balık" adı verilen manyetik bir plastiğin, çözeltinin içine atılmasıyla, çözeltiyi üstüne konulan metalin de etkisiyle içindeki balık dönmeye başlar ve çözelti tamamen homojen bir hale gelene kadar karıştırmasıyla çalışır. Balığın dönme hızı da yanındaki düğme çevrilerek ayarlanabilir (Şekil- 3). Şekil-3: Karıştırıcıdaki CMC çözeltileri 2.2.2Toz Halindeki CMC Maddesinin Su İçerisinde Gliserol Eklenerek Çözdürülmesi %3 ve %5 oranlarında CMC tartılırken ve çözdürülürken içine film özelliği göstermesini kolaylaştırmak için gliserol eklendi. Yani 100 ml su içerisine 5 gram CMC, 0,5 gram gliserol koyuldu. %3 lük için de aynı işlem yapıldı. Bunların çözdürülme süreleri uzadığı için %3 ve %5 derişimli olan çözeltilerin oranları yarıya indirildi. %1,5 ve %2,5 oranlarında yeni karışımlar hazırlandı (Şekil-4). Şekil-4: Çözeltiler 4

7 2.2.3 CMC- HPC Filmlerinin Camda Hazırlanması ve Film Aplikatörü Kullanımı Önceden hazırlanmış CMC çözeltileri, film özelliklerini görmek için film aplikatörü yardımıyla önceden saf su ve alkol ile temizlediğimiz camlara yayıldı. Sırasıyla %5 lik CMC, %3 lük CMC' ler denendi. Alternatif bir selüloz polimeri olan HPC isimli çözelti de denendi. Onun film özelliklerinin CMC' den daha iyi olduğu gözlendi. Hem CMC ile hem de HPC ile filmler oluşturulmuştur. Bu film aplikatörünün çalışma prensibi ise; makinenin düz zemininin üstüne, kenarda duran ve hareket eden bir çubuğun önüne koyulan cama filmi hazırlanacak sıvı dökülüyor ve makineyi çalıştırmaya başladığınızda sizin koyduğunuz ve kalınlığı ayarlayan metal bar hareket ediyor ve onu ince bir şekilde yayıyor. Sonrasında ise camdaki filmler kurumaya bırakılıyor Petrilerde Film Hazırlanması Şekil-5: Film oluşturma basamakları. Hem CMC ve HPC çözeltileri ile çalışıldığı için ikisinden de örnekler hazırlanarak petri kaplarına döküldü. Hazırlanan filmler camda hazırlananlardan daha kalın ve kesilmeye daha uygundu. Bu petrilere dökülen çözeltilerin jelleşerek film oluşturmasını beklerken öncelikle hava kabarcıkları alındı. Sonrasında ise bir gün boyunca oda koşullarında bekletildi ve vakumlu etüve alındı. (Şekil-6) Şekil-6. Petri kabındaki %3 derişimli CMC filmi 2.3 CMC ve HPC Filmlerinin Su Buharı Geçirgenliği Ölçümleri CMC ve HPC eğer kaplama malzemesi olarak uygulanacaksa, öncelikle kaplanacak maddelerin nasıl bozunduğu bilinmelidir. Sonrasında ise filmlerin kaplanacağı gıdalara ne kadar koruma sağlayacağının bilinmesi gereklidir. Bu çalışmalardan önce yapılan deneylerde 5

8 CMC ve HPC'nin film özellikleri incelenmiştir. CMC ve HPC filmlerinin su buharı geçirgenliği testi üç tekrarlı olacak şekilde, alt kısmında bir deiyonize su banyosu ve üst kısmında bir nem probu içeren bir su buharı geçirgenlik cihazı olan Datalogger SK-L 200 TH sistemiyle saptanmıştır. CMC ve HPC filmleri su buharı geçirgenlik cihazının iki parçası arasına uyacak şekilde dairesel olarak kesilmiş ve uygun alana yerleştirilmiştir. Geçirgenlik deneyi başlamadan önce, CMC ve HPC filmlerinin bağıl nemi anhidrid CaSO 4 kolonu ile % 5 e kadar düşürülmüştür. Daha sonra, alt bölümden filme doğru su buharı geçişine izin verilmiştir. Bağıl nem verileri her 5 dakikada bir sistem yatışkın hale gelinceye kadar devam edilmiş ve elde edilen değerler not edilmiştir [10]. Bağıl nemin zamana göre değişim grafiği kullanılarak, su buharı geçirgenliği aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanmıştır. Denklemdeki eğim: ln [(P IL-P 1ui)/( P IL-P 1ut)] e karşı zaman grafiğinin lineer kısmı göz önüne alınarak hesaplanmıştır. Datalogger SK-L 200 TH sistemiyle birer dakika aralıklarla alınan bağıl nem datası; ln [(P IL-P 1ui)/( P IL-P 1ut)] e karşı zaman grafiği çizilerek lineer kısmından eğim hesaplanmıştır (P 1L üst kompartmanın, P 1u alt kompartmanın kısmi basıncıdır). P IL=P sat@tx RH olup (%RH=%100 (alt kompartman) ve %RH=%5-t (üst kompartman)) Su buharı geçirgenliği (WVP)=(Eğim x L x V)/(A x R x T) olup, Transfer Alanı, A (cm 2 ): ; Hacim, V (cm 3 ): ; Gaz sabiti, R (cm 3 kpa/molk): denklem sabiti olarak kullanılmıştır. 2.4 CMC- HPC Filmlerinin Esneklik Testleri CMC ve HPCfilmlerinin gerilme direnci (tensile strength) bir TA-XT-plus (Stable Micro Systems, Surrey, UK) tekstür analizör cihazı ile saptanmıştır. Film örnekleri 20 C de % 50 bağıl nem olan ortamda 24 saat iklimlendirilmiştir. ASTM D 882 standartına uygun olacak şekilde 1 cm genişliğinde ve 5 cm boyunda filmlerden en az 5 parça kesilmiştir. Filmlerin her tipi için bu beş örnek, test hızı 10 mm/sn olacak şekilde 100 mm ye kadar çekilme olarak test edilmiştir. % 1 kitosan filmi kontrol olarak kullanılmıştır[10]. Şekil 7 de CMC ve HPC filmlerinin gerilme direnci testlerinin basamakları gösterilmektedir. 2.5 CMC- HPC Filmlerinin Rengi Şekil-7. Esneklik testi CMC ve HPC filmlerinin renk testi, AVS-USB2000 minyatür fiber optik spektrometre (XE-2000, Avantes, USA) ile ölçülmüştür. CMC ve HPC film örneklerinden ölçülen her değer standart beyaz teflon karo referans alınarak değerlendirilmiştir. Bu işlem her CMC ve HPCfilmi için 3 tekrarlı yapılmıştır ve elde edilen değerlerin ortalaması alınmıştır [11]. 6

9 2.6 CMC- HPC Filmlerinin Kalınlığı CMC ve HPC filmlerinin kalınlık testi, dijital bir mikrometre (Mitutoyo, Kawasaki, Japan) kullanılarak ölçülmüştür. Her bir film örneğinin rastgele 10 farklı bölgesinden elde edilen ölçümlerin ortalaması alınmıştır [12]. 2.7 Çileklerin "Dipcoat" Makinesi ile CMC ve HPC Çözeltileriyle Kaplanması Filmler üzerinde yapılan bütün deneylerin ardından, bunları gıda üzerinde uygulama aşamasına gelindi. Önceden hazırlanmış olan çözeltiler "dipcoat" adı verilen makinenin üzerinde duran kaba döküldü. Sonrasında makineye bağlı olan bilgisayar ayarlandı ve boyutları ve renkleri benzer olan çilekler seçilip, saplarından bir tutucu yardımıyla çözeltinin üstündeki mekanizmaya tutturuldu. Giriş hızı ve çözeltinin içerisinde kalacağı süre bilgisayardan ayarlandıktan sonra testler başlatıldı. İçeride her bir çilek 30 saniye bekledikten sonra geri çıkarılıp yine bir tutucu yardımıyla sırayla iplere asıldı ve kurumaları beklendi. Her biri yaklaşık yirmişer dakika ipte asılı kaldıktan sonra, ipten alındı ve plastik kaplara CMC-1, CMC-2, HPC-1 şeklinde yerleştirildi. Her bir çözeltiden yedişer çilek kaplandıktan sonra Gıda Mühendisliği 'nde çileklerin ilk gününün renk ölçümleri ve ağırlıkları alındı (Şekil-8). Şekil-8. Çileğin çözeltilere daldırılması ve kurumalarının beklenmesi 2.8 CMC-HPC Filmleri ile Kaplanmış Çileklerin Günlerinde Ağırlık Kayıpları ve Renk Ölçümleri Çileklerin daldırılmasının ardından, projemizin amacına hangi oranda ulaşacağını anlamak için gün aşırı renklerinin nasıl değiştiğini, ne kadar ağırlık kaybettikleri ve görmek adına ölçümler alınmıştır. Bu ölçümler çileklerin HPC ve CMC kaplamalarının nasıl ve ne kadar uzun süre koruma sağladıklarını ve çileklere karşı olumsuz reaksiyon gösterip 7

10 göstermediklerinin görülmesini sağlamıştır. Ağırlık kayıpları için bir laboratuvar terazisi kullanılmakla birlikte renk ölçümleri için Konica Minolta'nın renk ölçüm cihazı kullanılmıştır. Ağırlık kayıpları çileklerin 5. günün sonunda ne kadar büzüşüp, ağırlık kaybedeceklerini görmek için yapıldı. İlk önce çileklerin kaplamadan hemen sonraki ağırlıkları alındı. Her birinden beşer tane olan kontrol, CMC ve HPC'lerin ayrı ayrı ölçümleri alınmıştır. Bu ölçümler bir deftere yazılarak, 5. günün sonunda yorumlanmıştır.renk ölçümleri, çileklerin 5. gün sonunda ne kadar renk değiştirdiğini gösteren ölçümdür. İlk önce makinenin çalışma şekli öğrenildi. Sonrasında ise ölçümler alınmıştır. Renkleri L*,a*,b* değerleri ile yazıya dökülebilen kontrol, HPC ve CMC ile kaplı beşer çileğin her birinden emin olunması için dörder ölçüm alındı ve aşağıdaki formülden renk değişimi (ΔE) hesaplanmıştır (Şekil-9). ΔE= (L L 0 ) 2 + (a a 0 ) 2 + (b b 0 ) 2 Şekil-9. Çileklerin ağırlık kayıpları ve renk ölçümleri 2.9 Mantarların HPC ve CMC ile Kaplanması Mantarlar, yediğimiz kültür mantarlarından seçildi. Boyutları ve renkleri eşit olacak şekilde seçilen mantarlar Biri +4 C, biri de oda sıcaklığında 2 HPC, 2 CMC ve 2 kontol grubu olmak üzere saklandı. Oda sıcaklığında ve buzdolabında 20 gün kadar küflenene ve kararana kadar bekledi. Mantarlar her gün fotoğraflandı ve gün gün görsel olarak kontrol edildi. Üzerlerinde her hangi bir renk veya ağırlık kaybı testi yapılmayan mantarların, 20 gün içerisindeki değişimi yine de farkedilir bir şekilde gözle görülmiştür (Şekil-10). Şekil-10. Mantarların çözeltilere daldırılması ve gözlenmesi 8

11 3. BULGULAR 3.1 CMC ve HPC Kaplamaları İçin Uygun Bileşen Konsantrasyonlarının Belirlenmesi Bu projede, çabuk bozulmaya yatkın olan çilek ve mantar gıda ürünlerinin raf ömrünü uzatmak için biyobozunur özelliğe sahip olması nedeniyle çevre dostu, selüloz temelli kaplama malzemesinin üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle olarak selüloz çözeltilerinin en uygun bileşen konsantrasyonlarının belirlenmesi araştırılmıştır. CMC ve HPC maddeleri % 5 (w/v) oranında olacak şekilde 100 ml saf suda çözündürülmüş ve çözünme sonrasında ise her iki malzemenin de kaplamada etkili olabilmesi için % 10 (w/w) oranında gliserol ilave edilmiştir. Sonuç olarak, gliserol içeren çözeltilerden esnek kaplama malzemeleri elde edilmiştir (Şekil 6). 3.2 CMC ve HPC Filmlerinin Su Buharı Geçirgenliği Testleri Sonuçları CMC ve HPC olmak üzere iki çözeltiden hazırlanan filmlerin su buharı geçirgenliği testi bir nem probu içeren su buharı geçirgenlik cihazı olan Datalogger SK-L 200 TH sistemiyle saptanmıştır. Su buharı geçirgenliği zamana karşı bağıl yoğunluk grafiği yardımıyla bulunmuştur (Çizelge 1). Çizelge 1.CMC ve HPC filmlerinin su buharı geçirgenlik test sonuçları. Film Örnekleri CMC HPC WVP (mol.cm/cm 2.kPa) 1,34E-05 6,62E-06 HPC sonuçları CMC ile karşılaştırıldığında daha çok su buharı tuttuğu ölçülmüştür. 3.3 CMC ve HPC Filmlerinin Esneklik Testleri CMC ve HPC maddelerinin her birinden beşer örnek alındı. Bilgisayardan komutlar verildi ve test başlatıldı. Bilgisayardan grafiğe dökülen testlerde CMC maddesinin yapılan esneklik ölçümleri sonucu yeterince esnek olmadığına ve bir cam parçası gibi çabuk kırılabildiği kanaatine varıldı. Buna karşın HPC maddesinin testler sonucu CMC' den çok daha esnek olduğu görüldü. Gıda kaplamada tercihimiz olan CMC maddesinin, HPC'ye göre daha az esnek oluşu bir dezavantaj olarak görülebilir. Çünkü bir maddeyi paketlemek için, filmin esnek olması gerekir fakat biz projemizde gıdayı paketlemeyi değil daldırmayı amaçladığımız için kullanacağımız CMC maddesinin esnekliğinin iyi olup olmaması sorun teşkil etmiyor. (Şekil-11) 9

12 CMC CMC Force (N) Stress (Mpa) Strain (%) Gradient (N/sec) HPC HPC Force (N) Stress (Mpa) Strain (%) Gradient (N/sec) 3.4 CMC ve HPC Filmlerinin Renk Testleri Şekil-11. CMC ve HPC' nin esneklik ölçümleri. CMC ve HPC filmlerinin renk testi, AVS-USB2000 minyatür fiber optik spektrometre (XE-2000,Avantes, USA) ile ölçülmüştür. Bütün film örneklerinin kontrol olarak kullanılan beyaz teflon karo ile karşılaştırıldığında toplam renk değişimin 3 değerinden küçük olması nedeni ile gözle görülür seviyede olmadığı ve saydam olduğu belirlenmiştir. 10

13 3.5 CMC ve HPC Filmlerinin Kalınlığı CMC ve HPC filmlerinin kalınlık testi, dijital bir mikrometre (Mitutoyo, Kawasaki, Japan) kullanılarak ölçülmüştür. Bütün film örneklerinin rastgele seçilen 10 farklı bölgesinden alınan ölçümler Çizelge 2 de verilmiştir. Sonuç olarak, elde edilen tüm film kalınlıklarının homojen olduğu saptanmıştır. Hazırlanan filmlerimiz ortalama kalınlığı 11,8-12 µm arasında elde edilmiştir. Çizelge 2. CMC ve HPC filmlerinin kalınlık testi. L (cm) CMC HPC 0,0124 0,0110 0,0133 0,0118 0,0119 0,0118 0,0115 0,0119 0,0114 0,0121 0,0118 0,0121 0,0122 0,0114 0,0118 0,0121 0,0120 0,0118 0,0116 0,0122 Ortalama 0,0120 0, Renk Ölçümleri ve Ağırlık Kayıplarının Sonuçları CMC ve HPC filmleriyle kaplanançilek meyvesinin rengini CM-3500d spektrometre (KonicaMinolta, Japan) ile tayin edilmiştir. Filmlerdeki toplam renk değişimi ΔE ile saptanmıştır. ΔE değerine L, a ve b değerleriyle ulaşılmıştır. Bu değerler sırasıyla siyah beyaz, yeşil kırmızı, mavi sarıdır. Sonuç olarak, kontrol olarak kullanılan çilek meyvesi ile örnekleri CMC ve HPC filmleriyle kaplanan çilek meyveleri ile karşılaştırıldığında çileklerin renginin değişmediği saptanmıştır. 3.7 Ağırlık Kayıpları CMC ve HPC ile kaplanmış çileklerin ağırlık kayıpları, gün içinde kaybettikleri su miktarı ile doğru orantılıydı, günler geçtikçe büzüşen çileklerden CMC ile kaplanmış olanlar daha iyi çıktı. Gün aşırı yapılan ağırlık kaybı ölçümleri sonucu Kontrol grubunun ve HPC çözeltisine daldırılmış çileklerin bulunduğu grubun, CMC çözeltisine daldırılan çileklerin bulunduğu gruba göre daha fazla ağırlık kaybettikleri ve su, oksijen bariyeri özelliklerinin CMC'den daha zayıf olduğu gözlemlendi. Ağırlık kayıplarının günlere göre değişim grafiği; Şekil-12 A ve B' de verilmiştir. 11

14 Ağırlık (gr) Kontrol HPC CMC Günler Şekil-12 A. Ağırlık değişim grafiği. Yüzde (%) Gün 2. Gün 5. Gün 20 0 Kontrol CMC HPC Şekil-12 B. Ağırlık kayıplarının yüzdeye dökülmüş grafiği. 12

15 3.8 Kaplanan Çilek ve Mantar Örneklerinin Saklama Şartları Altında Gözlenmesi Üniversitede yapılan çalışmalara ek olarak okul laboratuarlarında CMC ve HPC çözeltileriyle kaplanmış mantarlar oda sıcaklığında ve +4 C de saklanmış ve bozulana kadar gözlemlenmiştir. Bunun yanı sıra üniversitede kaplanmış çileklerden ek olarak ikişer örnek alınıp okul laboratuvarlarında gün gün incelenmiştir. Yapılan gözlemler sonucunda çileklerin kontrol grubu en başta bozulurken; HPC çözeltisi ile kaplanmış olanların 7-8. günler arasında bozulduğu, CMC çözeltisiyle kaplı olanların 10., 11. günlerinde küflendiği ve bozulduğu sonucu elde edilmiştir. Mantarlardan +4 C de bekletilen gruplardan kontrol grubu hariç, diğerlerinin 20. güne kadar dayandığı gözlenirken, oda sıcaklığında bekletilenlerin günlerin ardından kararıp nem kaybı nedeniyle ağırlık kaybederek büzüştüğü görülmüştür. Şekil 13 de kaplanan mantar ve çilek örneklerinin depo ömrü denemelerinde bazı günlerin sonuçları gösterilmiştir. Şekil 13. Farklı günlerde +4 C de saklanan hem kaplanmış hem de kaplanmamış (kontrol) çilek ve mantar örneklerinin görünümleri. 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA CMC ve HPC (veya diğer selüloz bazlı kaplamalar (MC, HPMC...)) ile kaplanmış besinlerin şu ana kadar yapılmış ve denenmiş bütün kaplamalar gibi, nem, oksijen, aroma, su bariyeri gibi özellikler gösterdiği görülmüştür. Nem, hava veya oksijen tarafından etkilenen, çabuk bozunan ve aroma kaybı yaşayan gıdalara uygulanabilme özelliğine sahiptir ve etkili olduğu görülmüştür. 5. ÖNERİLER Yenilebilir kaplama malzemelerinin yakın gelecekte yaygın bir şekilde kullanımı mümkündür. Bu malzemeler genellikle selüloz bazlı olduğu için ekonomik açıdan yarar sağlamakla birlikte uygulanması için büyük makineler, ekstra işe alınacak eleman ve daha fazla çaba gerektirmiyor. Bu kaplamalar üretimi yapan firmaların, fazla para harcamayarak zarara geçmeyeceği bir yöntem olarak sunulmaktadır. Çünkü selülozun doğada bulunma oranı diğer doğal polimerlere göre fazla olması ve bu da ekonomik açıdan daha uygun olmasını desteklemektedir. 13

16 KAYNAKLAR [1] Işık, H., Dağhan,Ş., Gökmen, S. (2013), Gıda Endüstrisinde Kullanılan Yenilebilir Kaplamalar Üzerine Bir Araştırma, Gıda Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8(1), sayfa [2] Ozcalik, O., ve Tihminlioglu, F. (2013), Barrier properties of corn zein nanocomposite coated polypropylene films for food packing applications, Journal of Food Engineering, 114, sayfa [3] Selüloz Nedir? Selüloz Nelerde Bulunur?,Erişim Tarihi: , [4] Yinzhe, R., Shaoying, Z. (2013) Effect of Carboxymethly Cellulose and Alginate Coating Combined with Brewer Yeast on Post harvest Grape Preservation, Hindawi Publishing Corporation, Article ID: [5] Karboksimetil Selüloz, Erişim Tarihi: , [6] Krochta, J.M., De Mulder-Johnston, C. (1997), Edible and Biogradeble Polymer Films: Challenges and Opportunities, Institute of Food Technologists' Expert Panel on FoodSafetyandNutrition, vol. 51, no. 2 [7] Çilek Bitkisinin Özellikleri Nelerdir?, Erişim Tarihi: , [8] Günay, A. (2009). Çilek Botanik Özellikleri, Erişim Tarihi: ,s [9] Demir, A., Seventekin, N. (2009), Kitin, Kitosan ve Genel Kullanım Alanları, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, vol. 3, no. 2 (92-103) [10] Ozcalik, O., ve Tihminlioglu, F. (2013), Barrier properties of corn zein nanocomposite coated polypropylene films for food packing applications, Journal of Food Engineering, 114, sayfa [11] Hadfield, J.D.,Nutall, A., Osorio, D., Owens, I.P.F. (2006), Testing the phenotypic gambit: phenotypic, genetic and environmental correlations of colour, Journal of EvolutionaryBiology, 20, sayfa [12] Honary, S., Hoseinzadeh, B., Shalchian, P. (2010). Theeffect of polymer molecular weight on citrate crosslinked chitosan films for site-specific delivery of a non-polar drug, Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 9, 6, sayfa