Kızılötesi ile kurutulmuş portakal kabuğundan üretilen pektinin elektroeğrilmiş nanolif tasarımında kullanımı ve nanoliflerin karakterizasyonu

Son yıllarda, kızılötesi (IR; Infrared) teknolojisinin gıda endüstrisinde kullanımı konvansiyonel ısıtmaya kıyasla avantajlarından (etkin, enerji tasarruflu, düşük maliyetli, doğrudan ürüne penetrasyon, hızlı ısıtma ve kısa işlem süresi) dolayı artmaktadır. Pektin biyouyumluluğu, toksik olmayan yapısı, biyolojik olarak parçalanabilirliği nedeniyle gıda ve ilaç endüstrilerinde birçok araştırmada kullanılmaktadır. Pektin daha az enerji kullanımı, parçacık boyutu dağılımının daha iyi kontrolü, maliyet etkinliği ve oda sıcaklığında uygulanabilirlik gibi çeşitli avantajlara sahip elektroeğirme yöntemi kullanılarak nanolif üretiminde de kullanılmaktadır. Meyve suyu endüstrisi atıkları, pektin için önemli kaynaklardır. Bu tezde, kızılötesinde veya etüvde farklı koşullarda kurutulmuş portakal kabuklarından pektin ekstrakte edilmiştir. Farklı kurutma ve ekstraksiyon koşullarının pektin özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu pektin örnekleri, farklı elektroeğirme parametreleri kullanılarak PEO veya PVA ile birlikte nanolif üretmek için kullanılmıştır. Pektin özellikleri ve farklı elektroeğirme parametrelerinin nanoliflerin özellikleri üzerinde etkileri incelenmiştir. Portakal kabuğu örnekleri, kızılötesinde (600W, 700W ve 800W-30dk) veya etüvde (60 ve 70°C) kurutulmuştur. Pektin, kurutulmuş portakal kabuklarından 90°C'de farklı ekstraksiyon koşulları (pH1-1.5-2, ekstraksiyon süresi 60-90-120dk.) kullanılarak ekstrakte edilmiştir. En iyi pektin ekstraksiyon yöntemi, pektin örneklerinin ve pektin nanoliflerinin özellikleri incelenerek belirlenmiştir. Pektin örnekleri yüksek saflığa (galakturonik asit %72.79-98.66) ve yüksek esterleşme derecesine (59.22-94.06%) sahiptir. En yüksek pektin verimi; etüvde kurutulmuş örnekler için pH1-120dk'da elde edilirken, kızılötesinde kurutulmuş örnekler için pH1.5-120dk'da elde edilmiştir. Pektin verim değerleri ile birlikte elektroeğrilmiş nanoliflerin özellikleri; pH1.5-120dk'da pektin ekstraksiyonun daha iyi morfoloji ile küçük çapta lif oluşumu için anahtar parametre olduğunu doğrulamıştır. Yalnızca pektin (800W-30dk'da kızılötesinde kurutulmuş portakal kabuklarından ekstrakte edilen) çözeltisinden nanolif üretimi mümkün olmamıştır. Yardımcı polimeri belirlemek için pektin:PEO (% 3:1, 3:2, 4:1, 4:2, 5:1 (w/w)) veya pektin:PVA (% 2:5, 2:6, 2.5:5, 2.5:6, 3:5, 3:6 (w/w)) kullanılarak nanolif üretilmiştir. Akış hızı (0.2- 0.7ml/saat), voltaj (15-35kV) ve mesafe (8-20cm) gibi farklı elektroeğirme parametreleri kullanılmıştır. Pektin, pektin+PEO çözeltilerinde pektin+PVA çözeltilerine göre daha yüksek konsantrasyonlarda kullanılmıştır. Nanoliflerin morfolojisi (SEM), DSC termogramı ve su temas açısı belirlenmiştir. Sonuçlar göz önüne alındığında, en uygun yardımcı polimer ve elektroeğirme çözeltisi konsantrasyonu pektin:PEO 3:1 (% w/w, Triton X-100 ile) ve en iyi elektroeğirme parametresi 15cm,0.5ml/sa,35kV olarak seçilmiştir. PEO nanoliflerinin XRD desenleri, elektroeğirme işleminin PEO'nun kristalliğini azalttığını göstermiştir. Ancak elektroeğirme, pektinin XRD desenlerinde bir değişikliğe neden olmamıştır. Çalışmada üretilen pektin örneklerinin entalpi değerleri (89.31-108.95 J/g), ticari pektininkine (71.07 J/g) kıyasla daha yüksektir. PEO+pektin nanoliflerinin FTIR, DSC termogramı ve XRD desenlerinde PEO veya pektinin her ikisinin piklerinin gözlenmesi, nanolif üretiminde PEO ve pektinin uyumlu olduğunu göstermiştir. Çalışmada üretilen pektini içeren pektin+PEO nanolifleri (20.98-50.14°), ticari pektin (15.60°) içeren nanolife kıyasla daha yüksek su temas açısı değerine sahiptir. 700W- 30dk'da kurutulmuş portakal kabuğundan elde edilen pektin, orta derecede (50.14°) hidrofilik yüzey özellikleri sergilemiştir. Genel olarak elde edilen sonuçlar, pektin+PEO nanoliflerinin gıda endüstrisinde çeşitli uygulamalarda potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.