Karabuğday Nişastasından Yenilebilir Film Üretimi ve Nişastanın Yağ Asitleri ile Modifikasyonunun Film Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Abstract

Bu proje, karabuğdaydan yüksek saflıkta ve verimde nişasta üretilmesini, üretilen nişastanın çeşitli yağ asitleri (10C, 14C, 18C) kullanılarak elde edilen amiloz-lipit kompleksinden film üretimini amaçlamaktadır. Amiloz-lipit kompleksi üretiminde herbir yağ asidi için en etkili iki reaksiyon parametresi (sıcaklık, süre, pH, yağ asidi/nişasta oranı) belirlenmiştir. Herbir yağ asidi için en etkili iki parametre kullanılarak merkezi kompozit tasarım ile deneme tasarımları oluşturulmuş, komplekslerin kompleks indeks (KI), görünür amiloz, sindirilebilirlik, su bağlama-çözünürlük, çirişlenme, berraklık ve sineresis derecesi gibi özellikleri açısından karakterize edilmiştir. Kompleks oluşumunun nişastanın yapısına etkisi XRD ve FT-IR ile incelenmiştir. Amiloz-lipit kompleks oluşumu ile nişastanın enzime dirençli nişasta miktarı artmış, şişme gücü azalmıştır. En yüksek KI değerine sahip amiloz-kompleksi içeren nişastalar kullanılarak gliserol varlığında filmler üretilmiştir. Gliserol konsantrasyonu, çözelti sıcaklığı ve pH?nın film mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması amacıyla, bu parametreler kullanılarak yanıt yüzey yöntemi ile deneme tasarımları oluşturulmuş, film üretimi gerçekleştirilmiş ve optimum film karakteristiklerine sahip film üretiminin sağlandığı parametreler belirlenmiştir. Optimum koşullarda amiloz-lipit kompleksi kullanılarak üretilen filmlerin gerilme dirençleri miristik (1,09 MPa) ve stearik asit (3,360 MPa) için kontrol filme göre daha yüksek, uzama değeri ise kaprik asit (%114,59) için daha yüksek bulunmuştur. Amiloz-lipit kompleksi kullanılarak üretilen filmlerin çözünürlük, nem ve kalınlık değerleri kontrollere göre daha yüksek bulunmuştur. En iyi su buharı bariyer özelliğine amiloz-miristik asit kompleks filmi (0,394 g.mm/m2.h.kPa) ile elde edilmiştir. SEM ve AFM görüntüleri amiloz-lipit kompleksi kullanımının film morfolojik ve topografik özelliklerine etki ettiğini göstermiştir. Su ile yüzey temas açısı sonuçlarına göre sadece amiloz-stearik asit kompleksi filmi hidrofobik yüzeye sahip olmuşlardır. Tüm sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde proje kapsamında karabuğday nişastasından enzime dirençli nişasta kaynağı olma potansiyeline sahip amiloz-lipit kompleksi oluşturmuş; oluşturulan bu komplekslerden mekanik özellikleri yüksek yenilebilir film üretimi gerçekleştirilebilmiştir.

This project aims to produce starch with high purity and yield from buckwheat, and to produce film with amylose-lipid complexes obtained by using various fatty acids (10C, 14C, 18C). The two most effective reaction parameters (temperature, time, pH, fatty acid/starch ratio) were determined for each fatty acid for the production of amylose-lipid complexes. Experimental designs were created with the central composite design using the two most effective parameters for each fatty acid, and the complexes were characterized in terms of properties such as complex index (KI), apparent amylose, digestibility, water binding-solubility, pasting, clarity and syneresis degree. The effect of complex formation on starch structure was investigated by XRD and FT-IR. With the formation of amylose-lipid complex, the amount of enzyme resistant starch increased and swelling power decreased. Films were produced in the presence of glycerol using starches containing amylose-complexes with the highest KI value. In order to investigate the effect of glycerol concentration, solution temperature and pH on the mechanical properties of the films, experimental designs were created with the response surface method using these parameters. Film production was carried out and the parameters need to be used for optimum film characteristics were determined. The tensile strengths of the films produced using amylose-lipid complex under optimum conditions were higher for myristic (1.09 MPa) and stearic acid (3.360 MPa) than the control film, while the elongation value was higher for capric acid (114.59%). The solubility, moisture and thickness values of the films produced using amylose-lipid complex were higher than the controls. The best water vapor barrier property was obtained with amylose-myristic acid complex film (0.394 g.mm/m2.h.kPa). SEM and AFM images showed that the use of amylose-lipid complex affected the morphological and topographic properties of the films. According to the surface contact angle results, only the amylose-stearic acid complex film had a hydrophobic surface. When all the results are evaluated in general, within the scope of the project, amylose-lipid complex was produced from buckwheat starch, which has the potential to be a source of enzyme resistant starch; edible films with high mechanical properties could be produced from these complexes.