Kitosan nanokompozit filmlerin antimikrobiyal etkinliğinin arttırılması

Bu çalışmada Cloisite 30 B, boraks, etil pirüvat, bor nitrür ve limon esansiyel yağı iki farklı konsantrasyonda (%1 ve 3) kitosan polimerine eklenerek, kitosan bazlı nanokompozit filmler üretilmiştir. Filmlerin kalınlığı, nem içeriği, suda çözünürlüğü, görünür yoğunluğu, renk değerleri (L*, a*, b*, Hue°, TCD, WI, YI) belirlenmiştir. Distile su, aktif çamur, 2 N HCl, 2 N NaOH ve %1 NaCl çözeltileri içerisinde film örnekleri 2 ay boyunca muhafaza edilerek, filmlerin zamana karşı ağırlık kayıpları belirlenmiştir. DPPH yöntemi kullanılarak filmlerin antioksidan aktivitesi belirlenmiştir. Ayrıca filmlerin, Staphyloccocus aureus ATCC 25923, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli 0157:H7 EDL 937, Bacillus cereus NCTC 7464, Aspergillus flavus NRRL 21882, Penicillium expansum CECT 2280, Penicillium citrinum CECT 20822, Penicillium digitatum CECT 20795, Alternaria arborescens, Saccharamyces cerevisiae ATCC 9763 ve Candida albicans ATCC 10231 suşlarına karşı antimikrobiyal etkinliği, disk difüzyon, canlı hücre sayım ve spot ekim yöntemi olmak üzere 3 farklı yöntem ile belirlenmiştir. Çalışmada hazırlanan filmlerin kalınlık değerlerinin 0,213-0,312 mm, nem içeriklerinin %12,74-24,98, suda çözünürlük değerlerinin ise %10,48-23,21 aralığında değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Filmler arasında biyolojik bozunurluğu en yüksek olan filmlerin %1'lik etil pirüvat, bor nitrür ve limon esansiyel yağı filmleri olduğu belirlenmiştir. 2 N HCl içerisindeki en yüksek kimyasal bozunurluk değerini %3 bor nitrür filmi gösterirken, 2 N NaOH içerisindeki en yüksek kimyasal biyobozunurluk değerini %3 limon esansiyel yağı filmi göstermiştir. 60 gün boyunca % 1 NaCl içerisinde muhafaza edilen kontrol, %1 Cloisite 30B, %1 boraks, %1 etil pirüvat, %1 bor nitrür ve %1 limon esansiyel yağı filmlerinin çözelti içerisinde tamamen kaybolduğu belirlenmiştir. Filmlerin DPPH yöntemine göre belirlenen antioksidan aktivitesinin ise %16,74-35,69 aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Ayrıca test edilen bakteriler için en yüksek antimikrobiyal etki %1 etil pirüvat ve limon esansiyel yağı filmlerinde belirlenirken, küfler için en yüksek antimikrobiyal etki %1 etil pirüvat ve bor nitrür filmlerinde belirlenmiştir.

In this study, Cloisite 30 B, borax, ethyl pyruvate, boron nitride and lemon essential oil were added to chitosan polymer in two different concentrations (1-3%) to produce chitosan based nanocomposite films. Film thickness, moisture content, water solubility, apparent density, color values (L *, a *, b *, Hue °, TCD, WI, YI) of the film samples were determined. The film samples were stored for 2 months in distilled water, activated sludge, 2 N HCl, 2 N NaOH and 1% NaCl solutions and the weight loss of the films over time were determined. Antioxidant activity values of the films were determined by DPPH method. In addition, antimicrobial efficacy of the films against Staphyloccocus aureus ATCC 25923, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli 0157:H7 EDL 937, Bacillus cereus NCTC 7464, Aspergillus flavus NRRL 21882, Penicillium expansum CECT 2280, Penicillium citrinum CECT 20822, Penicillium digitatum CECT 20795, Alternaria arborescens, Saccharamyces cerevisiae ATCC 9763 and Candida albicans ATCC 10231 strains, were also determined by disc diffusion, viable cell counting and spot culture methods. In the study, it was found that the thickness values of the films vary between 0.213-0.312 mm, the moisture content of 12.74-24.98%, and the water solubility values vary between 10.48-23.21%. The films with the highest biodegradability were found to be 1% ethyl pyruvate, 1% boron nitride and 1% lemon essential oil films. The 3% boron nitride film showed the highest chemical degradability rate in 2 N HCl, while the 3% lemon essential oil film showed the highest chemical degradability rate in 2 N NaOH. The control chitosan, 1% Cloisite 30B, 1% borax, 1% ethyl pyruvate, 1% boron nitride and 1% lemon essential oil films, which were preserved in 1% NaCl for 60 days, were found to disappear completely in solution. The antioxidant activity of the films according to DPPH method was found to vary between 16.74-35.69%. In addition, the highest antimicrobial effect was detected in 1% ethyl pyruvate and 1% lemon essential oil films for the tested bacteria, while the highest antimicrobial effect was found in 1% ethyl pyruvate and 1% boron nitride films for molds. Keywords: Chitosan, Cloisite 30B, Borax, Ethyl Pyruvate, Boron Nitride, Lemon Essential Oil