Gıda ve gıda ambalajlarında mikro ve nano plastiklerin karakterizasyonu ve vitaminlerle etkileşiminin incelenmesi

Mikro(nano)plastikler, farklı ortamlardan çeşitli inorganik ve organik yapıların taşıyıcısı olarak, çevre ve insan sağlığı üzerine etki etmektedir. Son zamanlarda, birçok çalışmada antibiyotikler de dâhil olmak üzere çeşitli organiklerin mikro(nano)plastiklerle sorpsiyonu incelenmiştir. Bununla birlikte, vitaminler insanlardan bitki yaşamına kadar çevre ve mikrosistemlerde kritik rollere sahipken, vitaminlerin mikro(nano)plastiklere sorpsiyonu hala araştırılmamıştır. Bu amaçla pH kontrollü ortamlarda ve simüle edilmiş bağırsak, mide ve oral sindirim sıvılarında gıda ambalajlarından elde edilen mikro(nano)plastiklerin B1, B2, B6 ve C vitaminleri ile etkileşimi incelenmiştir. Sorpsiyon tepkileri (kinetik ve izoterm modelleri), sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS/MS) ile batch tekniği kullanılarak incelenmiştir. Yine kontrollü ortam ve simüle sindirim sıvılarındaki bu etkileşim zayıflatılmış toplam yansıma-Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (ATR-FTIR), RAMAN ve tarama enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (SEM-EDX) gibi farklı spektroskopik teknikler ile sorpsiyon davranışları ortaya koyulmuştur. Genel olarak kontrollü ortamlarda daha yüksek sorpsiyon kapasiteleri elde edilmiş olup ortam pH'ı sorpsiyon kapasitesi ve vitaminlerin stabilitesi üzerinde etkin olmuştur. B grubu vitaminler genel olarak nötral ortamda yüksek sorpsiyon kapasitesi gösterirken, C vitamini için asidik koşullarda maksimum sorpsiyon kapasitesi elde edilmiştir. Oral, mide ve bağırsak ortam koşulları için maksimum sorpsiyon süresi ve kapasitesi polimer, vitamin ve ortam türlerine göre değişkenlik gösterdiği deneysel sonuçlar ile ortaya koyulmuştur. Tez kapsamında, PE, PP, PS ve PET mikro(nano)plastiklerin B1, B2, B6 ve C vitaminleri ile kontrollü ve simüle sindirim sıvıları ortamlarında gerçekleştirdiği sorpsiyon süreçleri nicel olarak değerlendirilmiştir. Kontrollü ortamda yapılan çalışmalarda, B6 vitamini PE üzerinde 270.0 µg/g, PP üzerinde 256.0 µg/g maksimum sorpsiyon kapasitesi ile en yüksek değerlere ulaşmıştır. B2 vitamini için ise PE'de 112.5 µg/g, PS'de 24.8 µg/g seviyeleri gözlenmiştir. Simüle sindirim koşullarında ise B1 vitamini mide ortamında PS üzerinde 100.2 µg/g, bağırsakta PE üzerinde 110.1 µg/g kapasite ile sorpsiyon göstermiştir. B2 vitamini bağırsak ortamında PET ve PS üzerinde sırasıyla 217.1 ve 217.0 µg/g, B6 vitamini oral ortamda PE ve PP üzerinde 86.2 µg/g, bağırsakta PE üzerinde 82.0 µg/g sorpsiyon kapasitesi sergilemiştir. C vitamini için elde edilmiş değerler; oral maruziyet ortamında PE, PP ve PET üzerinde sırasıyla 867.0, 874.2 ve 817.5 µg/g gibi yüksek sorpsiyon kapasitelerine ulaşılmıştır. Bu veriler, özellikle pH ve ortam koşullarının, mikro(nano)plastik-vitamin etkileşimlerinde belirleyici olduğunu ve C vitamini gibi asidik ortamda daha kararlı vitaminlerin mikro(nano)plastiklere yüksek oranda bağlandığını göstermiştir. Vitaminler ile mikro(nano)plastikler arasında etkileşimi anlayabilmek için kinetik ve izoterm modellemeleri kullanılmıştır. Bu amaçla sorpsiyon çalışmalarında kullanılan sözde birinci (PFO) ve sözde ikinci (PSO) dereceden denklemler kullanılmıştır. Sorpsiyon izotermi için Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılmıştır. Elde edilen korelasyon katsayısı değerlerine göre modellemelerin uygunluğu belirlenmiştir.