E vitamininin elektrodöndürme yöntemiyle enkapsülasyonu ve elektrodöndürmeyi etkileyen parametrelerin incelenmesi, nanoliflerin karakterizasyonu

Nanobilim ve nanoteknoloji çağımızın en önemli araştırma ve uygulama alanlarından biri olarak hızla gelişmektedir. Yeni teknikler kullanılması ve daha yüksek standartta ürünler üretilmesine olanak sağlayan nanoteknoloji son yıllarda dünya çapında büyük rağbet görmektedir. Nanoteknolojinin küresel ekonomiyi 2020 yılı itibariyle en az 3 trilyon dolar etkileyeceği tahmin edilmektedir. Nanoteknoloji disiplinlerarası bir bilim olduğu için biyoloji, kimya, mühendislik ve fizik alanlarındaki araştırmalarda birçok bilim adamı ve çalışmayı bir araya getirmiştir. Ayrıca, bu durum sektörde yeni iş sahalarının açılmasına ve işveren talebinin artmasına sebep olmaktadır. Nanoteknoloji, boyutları 0.1 ile 100 nm arasında değişen son derece küçük boyutlardaki malzeme ve aygıtların üretimini ve kullanımını içerir. Nanomateryaller nano ölçekli boyutlarından dolayı çok geniş bir yüzey-hacim oranına ve yüzey etkinliğine sahip olduğu için bu durum bulundukları malzemelere önemli özellikler kazandırmaktadır. Bulunduğu nano boyutlarından dolayı cisme önemli özellikler kazandıran nanopartikül içeren malzemelerin gelişimi, son yıllarda bir çok sektörde araştırılmaktadır ve bu durum kozmetik, gıda ve içecek, tekstil, ilaç, elektronik, bilgisayar araç gereçleri, yemek pişirme aletleri gibi çoğu endüstriye büyük avantaj sağlamaktadır. Gıda endüstrisinde nanoteknolojik uygulamalara bakıldığında nanoteknolojinin bir çok konuda potansiyel uygulama alanı olduğu görülmektedir. Gıda işleme, yeni fonksiyonel ürünlerin geliştirilmesi, biyoaktif maddelerin taşınması ve kontrollü salınımı, patojenlerin tesbiti, yeni paketleme ürünlerinin geliştirilerek raf ömrünün uzatılması bunlardan birkaç tanesidir. Son yıllarda fonksiyonel gıdaların geliştirilmesinde nanaoteknolojik uygulamalardan faydalanılmaktadır. Yapılan çalışmalarda, nanoteknolojik yöntemlerin uygulanmasıyla, ürünlerin fonksiyonelliği ve fonksiyonel öğelerin vücut içinde gerekli noktalara dağıtımının etkinliği artırılması amaçlanmıştır. E vitamini gıdaların fonksiyonelliğini artırmak için gıdalara eklenen bir vitamin çeşididir. Kendisi doğal antioksidan oldupu için bozunmaya eğilimlidir ve biyoyararlılıkları salım/dağıtım sırasında, bozunma ve düşük absorpsiyon nedeniyle sınırlanır. Bu gibi problemleri gidermek adına son yıllarda E vitamini gibi aktif maddeleri nano boyutta enkapsüle etme üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Bir biyoaktif maddenin başka bir madde içinde hapsedildiği bir işlem olarak tarif edilen enkapsülasyon işlemiyle birkaç nanometreden birkaç milimetreye kadar partüküller üretilmektedir. Enkapsülatların gıdanın yapısı ve görünüşü üzerindeki muhtemel etkisini minimum seviyeye düşürmek amacıyla son zamanlarda boyut küçültmeye artan bir ilgi mevcuttur (mikro boyuttan nano boyuta). Enkapsülatların boyutunun küçültülmesi, spesifik fonksiyonel gıda uygulamaları üzerinde bazı ek yararlara sahiptir. Enkapsülasyon, biyoaktif maddenin stabilizasyonunun korunması, aroma gibi uçucu maddelerin hapsedilmesi, kimyasal reaksiyonlara karşı direnç sağlaması gibi faydalar sağlamaktadır. Ayrıca, E vitamininin polimerik nano partiküllerin içinde enkapsüle edilmesi çeşitli faydalara sahiptir. Bunlar; biyoaktif bileşenin korunması, biyoyararlılığın artırılması, kontrollü bir şekilde etki yerine bileşeninin iletimi şeklinde sıralanabilir. Gıda maddelerini enkapsüle etmek için çeşitli yöntemler vardır. Bu çalışmada ise, polimer/biyopolimer bazlı nano boyutta liflerin üretilmesinde kullanılan, yüksek elektrik alanlarına dayalı yeni bir üretim teknolojisi olan elektrodöndürme tekniği kullanılmıştır. Yaptığımız çalışmada E vitamininin nanolif üretme yoluyla enkapsüle edilmesi gerçekleştirilmiştir. Doğal ve gıdalarda kullanımı uygun olan bir polimer olan jelatin ile kapsüllenen E vitamini-jelatin nanoliflerinin daha sonra karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. 22 kV, 0.5 ml/h debi, 10 cm plaka mesafesi koşullarında, E vitamini, jelatin polimeri içine nanoboyutlarda enkapsüle edilmiş ve nanolifler üretilmiştir. Çalışmada hazırlanan jelatin ve jelatin-E vitamini çözeltilerinin elektriksel iletkenliği, yüzey gerilimi, dielektrik sabiti ve reolojik özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra, elektrodöndürme yöntemiyle elde edilen nanoliflerin karakterizasyon amacıyla SEM görüntüleri alınmış, temas açısı, zeta potansiyeli, difüzyon katsayısı ve partikül boyutu ölçülmüştür. Ölçüm sonuçları literatür çalışmalarında elde edilen sonuçlar ile kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, elektrodöndürme yöntemiyle 45 nm-300nm boyut aralğında nanolifler elde edilmiştir. Temas açısı ölçüm sonuçlarından ise E vitamininin, elde edilen nanolife hidrofilik karakter kazandırdığı görülmüştür. E vitamininin jelatine katılmasıyla elde edilen nanolifle, literatürden jelatin nanolifi kıyaslanmış ve E vitamininin nanolifin difüzyon yeteneğini artırdığı sonucuna varılmıştır. Zeta potansiyeli ölçüm sonuçlarından ise, E vitamini-jelatin nanolifinin literatürdeki jelatin nanolifi sonuçlarıyla kıyaslandığında, jelatin nanolifinin daha stabil olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, proje kapsamında daha sonra gerçekleştirilecek olan E vitamininin kontrollü salımını incelemek için gerçekleştirilecek çalışmalara temel teşkil etmektedir.