Development of poly(lactic acid) films incorporated with almond skin extract

Abstract

Bu tezde, doğal kaynaklı bir ekstrakt kullanılarak fonksiyonel bir kompozit polimer film geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla doğal bir antioksidan kaynağı olarak badem zarı kullanılmıştır. Badem zarından antioksidan özellik gösteren polifenolik bileşiklerin ekstraksiyonu yapılmıştır. Polimer matrisi için ise doğal hammaddeden üretilen ve biyolojik olarak parçalanabilen poli(laktik asit) kullanılmıştır. Hazırlanan badem zarı ekstraktı (BZE) PLA çözeltisine eklendi ve PLA-BZE film örnekleri hazırlamak için ağırlıkça %1.8, 3.2, ve 4.6 olmak üzere üç farklı ekstrakt konsantrasyonu kullanıldı. Filmleri oluşturmak için solvent döküm yöntemi kullanıldı.PLA-BZE film örneklerinin oluşturulmasından sonra yapısal, gaz bariyeri, termal, mekanik, optik, yüzey morfolojisi özellikleri ve antioksidan aktiviteleri analiz edildi. BZE ilavesi, ekstrakt miktarından bağımsız olarak filmlerin oksijen geçirgenliğini düşürürken, su buharı geçirgenliği özelliğinde ekstrakt miktarıyla ilişkili olarak bir artışa neden olmuştur. Ek olarak, saf PLA (BZE ilavesiz) filminin ultraviyole-görünür ışık bariyeri, badem zarı ekstresinin eklenmesiyle önemli ölçüde iyileştirildi. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) sonuçları, badem zarı ekstresinin kompozit filmlerin termal geçiş noktalarını etkilemediğini gösterdi. Mekanik özelliklerde ise badem zarı ekstresi miktarına bağlı olarak bir azalma gözlenmiştir. Filmlerin antioksidan aktivitesini araştırmak için DPPH radikal yakalayıcı aktivite (RSA) analizi yapıldı ve anlamlı ölçüde RSA gözlemlendi. Tüm sonuçlar göz önünde bulundurulduğunda, fonksiyel gıda ambalaj uygulamaları için umut veren fonksiyonel kompozit polimer filmler geliştirilmiştir.

In this thesis, it was aimed to develop a functional composite polymer film using natural extract. For this purpose, almond skin was used as a natural antioxidant source. Antioxidant polyphenolic compounds were extracted from the almond skin. For the polymer matrix, poly(lactic acid) (PLA) which is biobased and biodegradable was used. Prepared almond skin extract (ASE) was incorporated into PLA solution and three different extract concentrations as 1.8, 3.2, and 4.6 wt.% were used to prepare PLA-ASE film samples. To develop the films, the solvent casting method was used. After the formation of the PLA-ASE film samples, the structural, gas barrier, thermal, mechanical, optical, surface morphology properties, and antioxidant activities were analyzed. While the extract addition improves the oxygen barrier of the films independently of the extract content, caused a slight decrease in the water vapor barrier as related to the ASE content. Additionally, the ultraviolet-visible light barrier of the neat PLA (without ASE) film significantly improved with the addition of the almond skin extract. Differential scanning calorimetry (DSC) results showed the almond skin extract did not affect the thermal transition points of the films. In mechanical properties, a decrease was observed depending on the almond skin extract content. To investigate the antioxidant activity of the films, DPPH radical scavenging activity (RSA) analysis was done and significant RSA was observed. Based on the results of the study, promising functional composite polymer films were developed for functional food packaging applications.