Comparison of Some Mechanical and Physical Properties of Protein-Based Edi̇ble Fi̇lm Made With Different Plasticizers

Abstract

Bu çalışmada, 2 farklı protein ve 5 farklı plastikleştirici kullanılarak elde edilen yenilebilir filmlerin mekanik ve fiziksel özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Taşıyıcı polimer olarak hayvansal kaynaklı sığır jelatini (Jel) ve bitkisel kaynaklı soya proteini (Soy), plastikleştirici olarak ise farklı molekül ağırlığına sahip gliserol (Gly), sorbitol (Sor), sükroz (Suc), polietilen glikol 200 (Peg 200) ve polietilen glikol 400 (Peg 400) kullanılmıştır. Söz konusu plastikleştiriciler protein ağırlığına göre %20, 40 ve 60 olmak üzere 3 farklı konsantrasyonda kullanılmıştır. Böylece, plastikleştirici içermeyen kontrol grubu örnekleri ile birlikte farklı formülasyona sahip 32 film örneği üretilmiştir. Jelatin filmlerin daha esnek ve sağlam olduğu, soya proteini ile elde edilen film-lerin ise daha kırılgan ve sert olduğu tespit edilmiştir. Film örneklerinin su aktivitesi değerlerinin 0.29-0.32 gibi oldukça dar bir aralıkta değişmiştir. Soya çözeltilerinin ilet-kenliği 2,68-3.13 µS/cm arasında değişirken, jelatin çözeltilerinin iletkenliği 532-1865 µS/cm değerleri arasında değişmiştir. Jelatin çözeltilerinde pH değeri 5.10-5.30 arasında iken, soya proteini çözeltilerinde 10.57-12.51 aralığındadır. Film çözeltilerinde protein konsantrasyonu arttıkça viskozite artış göstermiştir. Film örneklerinin mekanik özellikleri göz önüne alındığında, plastikleştirici içeren örneklerin uzama direnci önemli ölçüde artmıştır. Soya örneklerinde en yüksek artışın Gly ve Peg 200 içeren örneklerde meydana geldiği tespit edilmiştir. Jelatin örneklerinde ise en yüksek artışa neden olan plastikleştiriciler Suc, Sor ve Gly olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, plastikleştiricilerin protein bazlı yenilebilir filmlerin özelliklerini önemli derecede etkilediği, özellikle mekanik dayanımını arttırdığı ve esneklik kazan-dırdığı belirlenmiştir.

In this study, mechanical and physical characteristics of edible films composed of 2 different proteins and 5 different plasticizers were comparatively investigated. Bovine gelatin of animal origin and soy protein of botanical origin as carrier polymers and glycerol (Gly), sorbitol (Sor), sucrose (Suc), polyethylene glycol 200 (Peg 200) and polyethylene glycol 400 (Peg 400) in varied molecular weight were used as plasticizers. Aforementioned plasticizers were used in 3 different concentrations of 20, 40 and 60% (w/w) in relation to the protein content. Thus, 32 of film samples in different formulations were produced including controls with no plasticizers added for each protein carrier. It was determined that gelatin films were more resilient and firm while films based on soy protein were fragile and rigid. Water activity of the film samples changed within a rather narrow gap of 0.29 and 0.32. Conductivity of soy films were between 2.68 and 3.13 µS/cm while that of gelatin films were between 532 and 1865 µS/cm. pH value of gelatin solutions were between 5.10 and 5.30 while that of soy protein 10.57 and 12.51. Viscosity of film solutions increased with the level of protein concentrations. Considering the mechanical characteristics of the films, elongation strength was significantly improved in the samples with plasticizers added. The highest increment was observed in soy films formulated with Gly and Peg 200 whereas Suc, Sor and Gly resulted in the highest increment in gelatin films. In conclusion, it was determined that plasticizers significantly affected the characteristics of protein based edible films and specifically improved the mechanical strength and resilience.