Development of Pectin-Wax Composite Edible Films With High Moisture Barrier Properties

Abstract

Bu tez çalışmasında literatürde ilk kez turunçgil pektininin aynı anda hem su buharı geçirgenliği (WVP) düşük, hem de antimikrobiyel etki gösteren çift fonksiyonlu filmlerinin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla ulaşmak için pektinin mumlarla sıcak homojenizasyon yöntemiyle emülsifikasyon yöntemi kullanılarak karvakrol içeren kompozit filmleri üretilmiştir. Pektinin %15 gliserol ve %40 balmumu içeren kompozit filmleri CaCl2'le çapraz bağlandıktan sonra elde edilen en düşük WVP değeri 1.58 g.mm/m2.gün.kPa olarak belirlenmiştir (kontrol pektin filme göre %54 daha düşük WVP). Buna karşın pektinin %15 gliserol ve %30 karnauba mumu kullanılarak elde edilmiş filmleri çapraz bağlama uygulanmadan 0.16 g.mm/m2.gün.kPa gibi çok düşük bir WVP değeri göstermiştir (kontrol pektin filme göre %95.4 daha düşük WVP). Elde edilen bu sonuç karnauba mumu gibi erime noktası yüksek (e.n.=82-86 oC) mum kullanımının erime noktası düşük (e.n.= 62-66 oC) bal mumu kullanımına göre WVP değerini daha etkili düşürdüğünü göstermiştir. Dolayısıyla antimikrobiyal film üretimi amacıyla karnauba mumu içeren pektin film kompozitleri içerisine %1, 2 veya 3 oranında karvakrol ilave edilmiştir. Elde edilen karvakrol içeren tüm filmler Escherichia coli ve Listeria innocua üzerinde esansiyel yağ konsantrasyonuyla orantılı olarak antimikrobiyal etki göstermiştir. Ancak, filmlerin WVP değerleri de ilave edilen esansiyel yağ konsantrasyonu arttıkça artmıştır. Bu nedenle tezde elde edilmiş olan en düşük WVP (1.47 g.mm/m2.gün.kPa) gösteren antimikrobiyal film %1 oranında karvakrol içeren olmuştur (kontrol pektin filme göre %57 daha düşük WVP). Filmlere karnauba mumu ilavesi ışık geçirgenliklerini azaltırken mekaniki özelliklerini de kısmen zayıflatmaktadır. Bu tez çalışması gıdalarda daha az nem kaybına neden olabilecek antimikrobiyel pektin temelli film üretiminin mümkün olduğunu göstermiştir.

This thesis aimed development of multipurpose citrus pectin-based edible films showing moisture barrier and antimicrobial properties at the same time. For this purpose, pectin was composited with different waxes and antimicrobial essential oil carvacrol employing emulsification with hot homogenization. Pectin composite films with 15% glycerol and 40% beeswax obtained with CaCl2 cross-linking showed WVP of 1.58 g.mm/m2.day.kPa (54% lower than WVP of pristine pectin film). In contrast, pectin films with 15% glycerol and 30% carnauba wax showed a dramatically low WVP of 0.16 g.mm/m2.day.kPa without CaCl2 cross-linking (95% lower than WVP of pristine pectin film). These findings clearly showed that use of a wax with high melting point (m.p. of carnauba wax=82-86oC) is more effective than one with low melting point (m.p. of carnauba wax=62-66oC) to achieve composites with high moisture barrier properties. Therefore, antimicrobial films were developed by incorporating carvacrol at 1, 2, or 3% into pectin carnauba wax composite films. The carvacrol incorporated edible composite films showed antimicrobial activity on Escherichia coli and Listeria innocua at a concentration dependent manner, but the increase of essential oil concentration reduced the moisture barrier properties of films. As a result, the antimicrobial pectin-carnauba wax composite films incorporated with 1% of carvacrol showed the highest moisture barrier properties with a WVP of 1.47 g.mm/m2.day.kPa (57% lower than WVP of pristine pectin film). P).The compositing with waxes reduced the transparency and mechanical strength of pectin based films. However, this thesis showed possibility of reducing moisture loss and microbial load of food by pectin-based packaging.