ÖZEL EGE LİSESİ ANTİBAKTERİYEL ÇEVRE SEVER GIDA AMBALAJI HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Ilgar ŞENOL Ceylin YALNIZ DANIŞMAN ÖĞRETMEN: Nilüfer DEMİR İZMİR 2017
İÇİNDEKİLER 1. Projenin amacı...2 2. Gıda Paketleme ve Paketleme Malzemeleri...2 3. Biyobozunur Filmler....3 4. Buğday Nişastası.3 5. Antibakteriyel Gıda Filmleri...3 4. Yöntem...4 5. Bulgular 5 5. Ulaşılan sonuçlar ve sonuçların değerlendirilmesi...8 6. Kaynaklar...9 1
PROJENİN AMACI Günlük hayatımızda sıkça kullandığımız streç filmlerin, ambalajların birçok bilimsel çalışmada besinlerin raf ömrünü uzatılmasında çok faydalı olmakla birlikte, bu filmler ile kaplı gıdalarda mikroorganizmaların gelişmesine olanak sağladıklarından ve sentetik bir maddelerden üretildiklerinden dolayı kanserojen özellik göstermektedirler. Bu projede, tamamen doğal maddelerden üretilen ve bu yapı maddelerin antimikrobiyal özelliklerinden dolayı ambalaj yapımında kullanmayı amaçladık. GIDA PAKETLEME VE PAKETLEME MALZEMELERİ Gıda ürünlerinin sağlığımıza uygun ve uzun ömürlü saklayabilmemiz için doğa dostu ambalajlar kullanılmalıdır. Gıda paketlemenin en temel noktası, gıdaları dış etkenlerden korumak ve tüketicilere satın aldıkları ürün hakkında bilgi sunmaktır. Gıda paketlemenin amacı ise, gıdanın güvenliğini korumak ve aynı zamanda çevreye olan zararlı etkilerini azaltarak hem üreticinin hem de tüketicinin tatmin olmasını sağlamaktır (1, 2). Son zamanlarda gıdaların paketlemesine yönelik olarak; tarım ürünleri ve gıda atıklarından üretilen organik madde üretimi ve bunların paketleme malzemesi olması üzerine araştırmalar yapılmıştır. İnsan sağlığına zararlı filmlerin kullanılmasına alternatif daha sağlıklı biyopolimerler kullanılabilir. Bu biyopolimerlere örnek olarak nişasta, selüloz türevleri, kitosan/kitin, sakız, protein ve yağ verilebilir. Bu materyallerin taze veya işlenmiş gıdalar üzerinde kullanımı, bu gıdaların raf ömürlerinin uzatılmasına olanak sağlamıştır (3). Günümüzde gıda paketlemede kullanılan malzemelerin petrol türevi olmaları nedeniyle sağlığımızı ve çevremizi tehdit etmektedir. Bu sebeple biyolojik kökenli polimerlerin (biyopolimer) hem doğada kolayca parçalanması nedeniyle çevre dostu olması hem de petrol türevi olmaması nedeniyle üzerinde çalışmalar yoğunlaşmıştır (4). Gıdaların korunması için kullanılan malzemelerin doğa ve canlı dostu olması gerekmektedir. Genel anlamda, yenilebilen filmler gıdaların çevresine veya arasına yerleştirilen ince tabakalardır. Bu filmlerin amaçları: besinlerin bozulmadan ve dış etkenlerden zarar görmeden tüketicilere ulaşmasını sağlamaktır. (1 ve 5). Birçok özelliğiyle yenilebilen filmler, 2
sentetik filmlerin yerine geçebilir. Etkili bir nem, oksijen veya aroma bariyeri sağlayabilen yenilebilen filmler kullanılarak yapılan paketlemeler harcanan malzeme miktarını azaltabilir. Ayrıca, yenilebilen filmler, biyolojik olarak uyumlu, estetik görünümlü, doğa dostu ve düşük maliyetlidir (1, 2) BİYOBOZUNUR FİLMLER Biyobozunur filmler doğa ve canlı dostu olması nedeniyle, tarımsal ürünlerle yapılabilmesiyle, yenebilen ve malzeme devamlılığı olan, düşük maliyetli olmasıyla da tercih sebebi olmaktadır. Selüloz ve nişastadan elde edilen biyobozunan polimerler ilk defa 1862 yılında plastik endüstrisinde kullanılmaya başlamıştır. BUĞDAY NİŞASTASI Doğal buğday nişastası, buğdaydan vital buğday gluteni elde edilirken yan ürün olarak üretilen bir nişasta çeşididir. Aynı zamanda glutensiz buğday unu olarak da tanımlanabilir. Buğday nişastasında amiloz oranı %28, amilopektin oranı ise %72 civarındadır. Ortalama granül büyüklüğü 10 mikron olsa da, granül çapları 1 ile 40 mikron arasında değişmektedir. Jelleşme derecesi, diğer doğal nişastalarla karşılaştırıldığında, doğal buğday nişastasının çok daha yüksek derecelerde jelleşmeye başladığı görülür. (80-85 C). Buğday nişastası, Avrupa ve Avustralya'da nişasta üretiminin önemli bir bölümünü oluşturur. Doğal, saf ve yenilenebilir bir polimer olmasından dolayı, buğday nişastasının birçok kullanım alanı bulunmaktadır (6). ANTİBAKTERİYEL GIDA FİLMLERİ Yenebilir filmlerle oluşturulan ambalajların hazırlanmalarında kullanılan bileşenler üç gruba ayrılıyor. Polisakkaritler ve proteinlerden oluşan hidrokolloidler; lipitler (yağlar), reçineler ve hidrokolloidlerle lipit karışımlarından oluşan karışımlardır. Hidrokolloitleri oluşturan diğer 3
unsur olan protein filmlerse, bitkisel kökenli proteinler (mısır zeini, buğday gluteni, soya proteini, yer fıstığı proteini ve çiğit proteini gibi) ve hayvansal kökenli proteinler (keratin, kollajel, jelatin, kazein ve peynir altı suyu proteini) olarak iki gruba ayrılmakta. Proteinlerden elde edilen filmler kaplandıkları gıdanın besin değerini oldukça artırmaktalar. Birçok baharat, bitki ve özütleri antimikrobiyal aktiviteye sahiptir. Bazı yağlar antimikrobiyal özellik taşıyabilirler. Bunların içinde karanfil, kekik, tarçın, biberiye yağları mikroorgranizmalara en etkilileridir. Esansiyel yağlar antimikrobiyal olmalarının yanında antimikotik, antitoksijenik ve antiparazitik özellikler göstermektedir (3). YÖNTEM Projemizde deney planımız 4 aşamadan oluşmaktadır. 1.aşama, nişasta temelli filmlerin uygun konsantrasyonunun belirlenmesi; 2.aşama, kekik ve biberiye yağları içeren filmlerin antimikrobiyal aktivitelerinin araştırılması; 3.aşama, antimikrobiyal özelliğe sahip farklı konsantrasyonlarda yağ içeren filmlerinin üretilmesi 4.aşamada ise farklı konsantrasyonlarda ürettiğimiz filmlerle kıyma, balık ve tavuk örneklerinin paketlenmesi ve antimikrobiyal etkinliğinin araştırılmasından oluşmaktadır. Çalışmamızda et ürünlerinin paketlenmesinde kullanılacak en uygun nişasta oranını belirlemek için farklı konsantrasyonlarda nişasta içeren filmler hazırlanmıştır. 100 ml distile su ile 2,5 g ve 5 g buğday nişastası ayrı ayrı karıştırıldı. İki karışıma da 0,5 g gliserol eklendi ve 60 oc de 5 saat manyetik karıştırıcıda bekletildi. Sonra karışıma ayrı ayrı 1 ml kekik ve biberiye yağları ilave edildi ve 4 saat daha manyetik karıştırıcıda bekletildi. Homojen karışımları petrilere 20 ml olacak şekilde aktarıldı. Homojen karışımlardan 100 mikrolitre (µl) alınıp E. coli ve S. aureus petrilerine ekilip 24 saat inkübe edildi. Ağzı açık olarak petri kapları 37 C inkübütörde bir gece boyunca bekletildi. Petri kaplarındaki karışımlar film haline geldiği için kaplardan kolayca çıkarıldı. 4
Son olarak et çeşitleri filmlerle kaplandı ve dolaba kaldırıldı. Et ürünlerini paketlemede kullanacağımız yenilebilir filmlere antimikrobiyal özelliğinin arttırılması amacıyla et ürünleri ile uyumlu kekik ve biberiye yağlarının denenmesi için antimikrobiyal özellikleri araştırılmıştır. Hazır olan besi yerlerine steril eküvyon yardımıyla E. coli ve S. aureus bakteri kültürleri ekilmiştir. Bu işlemin ardından, her petrinin ortasına gelecek şekilde kekik ve biberiye yağları aktarılmıştır. Daha sonra petriler 37 C de 24 saat inkübasyona kaldırılmıştır. Bu çalışmanın amacı et ürünlerinin raf ömrünü uzatan, çevre dostu, alternatif bir paketleme filminin elde edilmesidir. Yenilebilir filmlerinin antimikrobiyal aktivasyonunun kısa sürede gözlemlenmesi için daha çabuk bozulan bir et ürünü olan kıymanın kullanılması ve balık ve tavuk eti üzerindeki etkiyi de gözlemlemek için tercih edilmiştir. Hazırladığımız yenilebilir filmlerle kaplanan kıyma, tavuk ve balık parçaları kaplanarak buzdolabında bu çabuk bozulan gıda ürünlerinin muhafaza sürelerinin uzatılıp uzatılmadığı araştırılmıştır. BULGULAR 2,5g ve 5g nişasta içeren filmlerin yapısının kullanıma esneklik, şeffaflık ve koku bakımından gayet uygun olduğu gözlemlenmiştir. 5
Biberiye ve kekik yağı içeren biyobozunur filmlerin E. coli ve S. aureus bakterileri üzerinde etkin olduğu meydana getirdiği açılma zonlarında gözlenmiştir. Bununla birlikte, 2,5 g nişasta biberiye içeren filmin sadece E. coli bakterileri üzerinde etkisinin bulunmadığı gözlemlenmiştir. 6
Nişasta-kekik/biberiye filmlerinin et ürünlerinin raf ömürlerini uzatıp uzatmadığını kıyma, balık ve tavuk etlerinde denendi. 7
Bu filmlerle kaplanan et ürünleri 1 hafta boyunca buzdolabında saklandığında etin yapısının değişmediği, koku ve renk değişiminin olmadığı gözlemlendi. Bununla birlikte, herhangi bir film ile kaplanmayan et ürünlerinin ise aynı sürede bozunmaya başladığı renk ve koku değişiklikleri gözlemlendi. ULAŞILAN SONUÇLAR VE SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Buğday nişastası düşük maliyeti, esansiyel yağlarla uygunluğu ve filmlerin renk, kalınlık gibi fiziksel ve mekanik özellikleri sebebiyle film oluşturmaya uygun bir malzemedir. Çevre dostudur. Oluşturulan filmlerin şeffaf olması gıdanın rengine etki etmemelerini sağlamaktadır. Biberiye ve kekik yağlarının antimikrobiyal etkisinin olması gıdaların uzun süre saklanması açısından çok önemlidir. 8
Filmlere eklenen esansiyel yağlar ete uygundur ve kaplanan ete hoş bir aroma ve koku kazandırmaktadır. Ayrıca esansiyel yağlar filmin esneklik özelliğini geliştirmiştir. Bu çalışmada kullanılan bütün maddeler markette kolay bir şekilde temin edilebilen ve hepsi yenebilen malzemeler olduğundan et ürünleri ile birlikte tüketilmesinde bir sakınca bulunmamaktadır. Sonuç olarak; projede geliştirilen çevre dostu biyobozunur paketleme malzemesi olan kekik yağı içeren filmlerin; et ürünlerini mikroorganizmalardan koruması ve aroma kazandırması gibi özellikleri nedeni ile et paketlenmesinde kullanımı gelecek vaad etmektedir. Kaynaklar [1] Krochta, J.M., ve De Mulder-Johnston, C. (1997), Edible and biodegradable polymer films: challenges and opportunities, Food Technology, 51, 2, sayfa 61 74. [2] Marsh, K., ve Bugusu, B. (2007), Food packing Roles, materials, and environmental issues, Journal of Food Science, 72, 3, sayfa R39 R55. [3] Elsabee, M.Z., ve Abdou, E.S. (2013), Chitosan based edible films and coatings: A review, Materials Science and Engineering, C., 33, 4, sayfa 1819 1841. [4] 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 505 513. [5] Mei, J., Yuan, Y., Wu, Y., Li, Y. (2013), Characterization of edible starch-chitosan film and its application in the storage of Mongolian cheese, International Journal of Biological Macromolecules, 57, sayfa 17 21. [6] Nisaştanın Yapısı, Erişim Tarihi: 02.01.2017 http://www.solverkimya.com/site/makaleler/gida-urunleri-makaleleri/gida-hammaddeleri- 3.html 9