Nar ve portakal kabuğu atıklarından biyobazlı gıda ambalaj malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Petrol bazlı polimerlere alternatif olarak çevre dostu, yenilenebilir ve sürdürülebilir ambalaj malzemeleri önem kazanmaya başlamış ve gıda işleme atıkları da dahil olmak üzere farklı sürdürülebilir kaynaklardan biyo-bazlı ambalaj malzemelerinin geliştirilmesine daha fazla odaklanılmıştır. Bu çalışmanın amacı, nar ve portakal kabuğu atıklarından biyobazlı filmler geliştirmektir. Bu amaçla nar ve portakal kabukları kurutularak farklı tane boyutlarında un haline getirilmiştir. Çalışmada partikül boyutu, sitrik asit (%3 ve %5) ve gliserol (%7 ve %10) konsantrasyonunun solvent döküm yöntemiyle üretilen biyo bazlı filmlerin (her bir atık için 16 formülasyon olmak üzere) fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Mekanik özellikler dikkate alınarak %5 asit ve %7 gliserol içeren formülasyonlarda partikül boyutunun filmlerin antimikrobiyel, antioksidan, ışık geçirgenliği, morfolojik ve termal özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, partikül boyutunun test edilen film özellikleri üzerinde en önemli parametre (p≤0,05) olduğunu ve partikül boyutu küçüldükçe mekanik özelliklerin iyileştiğini göstermiştir. Hem nar hem de portakal kabuğundan üretilen biyofilmlerde en iyi mekanik özellikler (çekme mukavemeti ve kopma anındaki uzama) %5 sitrik asit konsantrasyonu kullanılarak sağlanmıştır. Gliserol konsantrasyonunun arttırılması, her bir atık türü için tüm parçacık boyutlarında çekme mukavemeti değerlerinde önemli bir azalmaya neden olmuştur. Ancak nar kabuğu filmlerinde kopma anında uzama değeri en düşük partikül boyutu olan 53 mikron ve %5 asit konsantrasyonunda maksimum değerine (%40,29) ulaşmıştır. Portakal kabuğu filmlerinde %3 asit konsantrasyonunda çekme kuvveti düşerken, kopmada uzamada önemli bir fark görülmemiştir. Nar ve portakal kabuğundan elde edilen biyofilmler, E.coli ve S. aureus'a karşı yüksek antimikrobiyal ve antioksidan aktivite göstermiştir. Elde edilen SEM görüntüleri hem nar kabuğu hem de portakal kabuğu filmlerinin homojen, pürüzsüz ve çatlaksız bir yüzeye sahip olduğunu göstermiştir. Nar kabuğu filmleri için TGA-DSC analizinin sonuçlarına göre filmlerin camsı geçiş sıcaklığı 90-100 ℃, erime sıcaklığı 200-220 ℃ ve kristallenme sıcaklığı 250-255 ℃ olarak belirlenmiştir. Portakal kabuğu filmlerinde ise camsı geçiş sıcaklığı 85-90 ℃, erime sıcaklığı 200-220 ℃ ve kristallenme sıcaklığı 255-260 ℃ olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, sürdürülebilir ve aktif gıda ambalajlamada nar ve portakal kabukları polimer yapısında yüksek antimikrobiyal ve antioksidan etki sağlama potansiyeline sahiptir, ancak mekanik ve özellikle termal özelliklerin geliştirilmesi gerekmektedir. Anahtar Kelimeler; Biyozunur plastik, gıda ambalajı, nar kabuğu, portakal kabuğu, gıda atıkları, biyopolimer