Aljinat filmlerinde dış çapraz bağlama ve gliserin katkısının yapı ve fiziksel özelliklere etkileri

Biyobozunur olmayan malzemelerden üretilen ambalaj ürünleri çevreye oldukça büyük zararlar vermektedir. Bunun yanında, her sene daha fazla miktarda ambalaj ürünü ihtiyacı doğmaktadır. Üreticiler genellikle ucuzlukları dolayısıyla, doğada senelerce bozunmadan kalan ve çevre kirliliğine yol açan bu malzemeleri sıklıkla tercih etmektedir. Aljinat ise kahverengi deniz yosunundan elde edilen ve tamamen doğal içerikli bir polimerdir. Aljinat filmleri; yenilebilir, biyo-uyumlu ve biyo-bozunabilir doğaları sayesinde gıda ambalajından biyomedikal uygulamalara kadar oldukça geniş kullanım alanlarına sahiptir. Kolay bulunması, ucuz olması, gıda temasına uygun olması sayesinde gıda ambalajları için oldukça avantajlı bir malzemedir. Aljinatın çözünmesi için organik bir çözücüye ihtiyaç duyulmaması, tamamen suda çözünür olması da aljinatın yenilebilir gıda kaplamaları uygulamaları için oldukça uygun olduğunu bir kez daha göstermektedir. Ancak, sadece suyla karışıtırılarak hazırlanan saf aljinat filmleri kırılgan olmaları ve suda çözünmeleri nedeniyle bu uygulamalar için pek elverişli değildir. Bu çalışmada, aljinat filmlerine gliserin eklenerek kırılgan yapıları giderildi. Gliserin, film yapısına esneklik kattı. Kalsiyum ile dış çapraz bağlama yapılarak filmlerin suda çözünmeleri engellenmiş oldu. Çapraz bağlama işleminde, aljinatın yapısındaki sodyum ile dışarıdan ilave edilen kalsiyumun yer değiştirmesi sonucunda birbirine sıkıca tutunmuş aljinat zincirleri elde edilmiş oldu. Çapraz bağlanmış filmler günlerce sulu çözeltilerde bırakılsa bile yapılarında her hangi bir bozulma ve çözünme yaşanmadı. Gliserinli aljinat filmleri çözeltiden dökme yöntemi ile hazırlandı ve içlerindeki suyun uçurulması sağlandı. Daha sonra hazırlanan filmler farklı kalsiyum klorür çözeltilerine yatırılarak dış çapraz bağlandı. Farklı karakterlerde filmler elde edebilmek için farklı gliserin ve kalsiyum klorür konsantrasyonları içeren filmler hazırlandı. İlk önce gliserin konsantrasyonu %10, %20 ve %30 gibi değişen ve aynı zamanda hiç gliserin içermeyen filmler elde edildi. Daha sonra hazırlanan bu filmler %0,5, %1, %1,5 ve %2 kalsiyum klorür içeren çözeltilerde çapraz bağlandı, aynı zamanda her film tipinden çapraz bağlanmamış filmler de bırakıldı. Hazırlanan filmlerle örneğin; çözünürlük özelliklerine bakıldığında, tam çözünür filmler ve hiç çözünmeyen filmler elde edildi. Mekanik özellikler açısından ise hem sert ve kırılgan hem de yumuşak ve esnek yapılı filmler hazırlandı. Çapraz bağlama derecesi değiştirilerek az ve çok şişen filmler elde edildi. Kalsiyum klorür çapraz bağlaması aljinat filmlerinin tüm fiziksel özelliklerini kuvvetle etkiledi. Hazırlanan filmlerin çeşitli özellikleri incelendi. SEM görüntülemeleri, UV analizleri yapıldı, su buharı geçirgenliği deneyleri, mekanik testleri ve şişme deneyleri yapıldı. SEM görüntüleri, filmlerin yumurta kutusu yapısını net bir şekilde göstererek, çapraz bağlanmış olduklarını kanıtladı, çapraz bağlanmamış ve çapraz bağlı filmler arasındaki fark net olarak ortaya kondu. Filmlerin UV spektrumları incelendiğinde gliserinsiz filmlerde, çapraz bağ derecesi artışı ile ışık geçirgenliği azaldı. Filmlerin görünür bölgede absorbanslarının olmayışı gıda ambalajı uygulamaları için bir avantaj yarattı. Su buharı geçirgenliği deneylerinden, çapraz bağ derecesi arttıkça geçirgenliğin azaldığı görüldü. Mekanik özellikler detaylıca tartışıldı. Kalsiyum ilavesinin filmlere mukavemet verdiği görüldü. Ancak belirli bir limit üzerinde gliserin ve kalsiyum ilavesi mekanik açıdan güçsüz filmlere neden oldu. Çapraz bağlanmış filmler suda çözünmemekte, ancak şişme özelliği göstermektedir. Şişme davranışları ise su, asetik asit ve sitrik asit ortamlarında incelendi. Kalsiyum artışı ile filmler daha az şişti. Gliserin artışı ile de şişmelerde artış görüldü. Filmler en fazla sitrik asit çözeltisinde şişti. Böylece tüm bu deneyler sonucu, gliserin plastikleştiricisi ve dışarıdan kalsiyum klorür çapraz bağlanmasının aljinat filmleri üzerine etkileri geniş bir değişken aralığında incelenmiş oldu. Filmler, ele alınan özelliklerine göre gıda ve ilaç sektörlerinde uygulamaları için değerlendirilebilir hale geldi.