Fenolik bileşiklerin tayininde bakteri ve bitki dokusu esaslı biyosensör geliştirilmesi
Development of the bacteria and plant tissue-based biosensor for determination of phenolic compounds
Yazar: NURTEN ASLAN
Danışman: PROF. DR. REYHAN GÜL GÜVEN
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Bitki fenolikleri = Plant phenolics ; Polifenol oksidaz = Polyphenol oxidase

Özet:
Bu çalışmada fenolik bileşikleri substrat olarak kullanan, polifenoloksidaz enzimi aktivitesi gösteren   mısır püskülü, biber tohumu  ve  Pseudomonas putida   kullanılarak, çeşitli örneklerde fenolik bileşik tespiti amacıyla biyosensörler geliştirildi. Bu amaçla  mısır püskülü, biber tohumu  ve Pseudomonas putida'nın ham enzim ekstraktlarının spektrofotometrik yöntemle 0.1  M katekol varlığında polifenol oksidaz enzimi aktiviteleri tespit edildi.
Biyosensör geliştirmek için bitki dokuları ve  bakteri, immobilizasyon materyali olarak jelatin ve çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit kullanılarak oksijen elektrotudu üzerine immobilize edildi. Hazırlanan biyosensörlerin biyosensör cevapları üzerine sıcaklık ve  pH etkisi tespit edildi, biyosensörlerin biyolojik bileşenlerini oluşturan mısır püskülü, biber tohumu ve bakteri, glutaraldehid ve jelatin miktarının biyosensör üzerine etkisi incelendi. Hazırlanan biyosensörler  ile  subsrat olarak kullanılan katekolün lineer aralığı belirlendi, sonuçlarının tekrarlanabilirliği, depo kararlılığı, bazı kimyasalların girişim etkisi ve biyosensörlerin  gerçek örneklerdeki fenolik bileşiklerin belirlenmesinde uygulanabilirliği incelendi.
Yapılan çalışmalarda, mısır püskülü homojenatı ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0, optimum sıcaklık 40 ºC olarak tespit edildi. Biyoaktif tabaka bileşenlerinin optimizasyon çalışmalarında; en uygun doku miktarı 100 mg, en uygun jelatin miktarı 10 mg  ve en uygun glutaraldehit yüzdesi % 1.5 olarak belirlendi. En uygun subsratın katekol olduğu tespit edildi. Biyosensörün katekol için tayin sınırları 0.05 – 0.2 M aralığı olarak belirlendi. Mısır püskülü  homojenatı ile hazırlanan biyosensörün işlem  kararlılığını ve tekrarlanabilirliği belirlemek için 30 dk arayla 6 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının belirlenmesinde ise; 30 gün boyunca farklı zamanlarda ölçümler alındı. İlk 20 gün aktivitenin devam ettiği tespit edildi. Çinkonun en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Mısır biyosensörü ile  elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı. 

Yapılan çalışmalarda, biber tohumu homojenatı ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0 ve optimum sıcaklığı 40 ºC olarak tespit edildi. Biyoaktif tabaka bileşenlerinin optimizasyon çalışmalarında ; en uygun doku miktarı 100 mg, en uygun jelatin miktarı 10 mg ve en uygun gluteraldehit yüzdesi % 1olarak belirlendi. Optimum koşullarda hazırlanan bitki dokusu esaslı biyosensörün en uygun substratı olan katekol için lineer aralık 0.05-0.2 M olarak belirlendi. Biyosensörün işlem kararlılığı ve tekrarlanabilirliğini tespit etmek için 30 dk arayla 6 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının tespitinde ise ; 35 gün süresince farklı zamanlarda ölçümler yapıldı. Aktivitenin ilk 30 gün devam ettiği tespit edildi. Çinko ile manganın en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Biber biyosensörü ile elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı.  
Bakteri ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0 ve optimum sıcaklığı 30 ºC olarak belirlendi. Optimum özüt miktarı 100 mg, optimum jelatin miktarı 5 mg  ve optimum glutaraldehit yüzdesi % 1,5 olarak belirlendi. Optimum koşullarda hazırlanan bakteri esaslı biyosensörün en uygun subsratı olan katekol için lineer aralık 0.01 –0.1 M olarak belirlendi. Bakteri  homojenatı ile hazırlanan biyosensörün işlem kararlılığı ve tekrarlanabilirliğini tespit etmek için  30 dk arayla 5 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının tespitinde ise; 30 gün süresince ölçümler yapıldı. İlk 30 gün, aktivitenin devam ettiği tespit edildi. Bazı kimyasalların girişim etkisi incelendiğinde ise nikelin en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Bakteri biyosensörü ile elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı.

Abstract:
In this study, biosensors have been developed for the detection of phenolic compounds in various samples using corn tassel, pepper seed and Pseudomonas putida isolated from Batman South Raman, which showed polyphenoloxidase enzyme activity using phenolic compounds as substrate. For this purpose, polyphenol oxidase enzyme activities of the crude enzyme extracts of corn tassel, pepper seed and Pseudomonas putida were determined in the presence of 0.1 M catechol by spectrophotometric method.
To develop biosensors, plant tissues and bacteria were immobilized onto oxygen electrode using gelatin as the immobilization material and glutaraldehyde as the crosslinker. The effect of temperature and pH on the biosensor responses of the prepared biosensors were determined and the effect of corn tassel, pepper seed and bacteria, glutaraldehyde and gelatin amount on the biosensor were examined. The linear range of the catechol used as a substrate was determined by the biosensors prepared, the reproducibility of the results, storage stability, interference effect of some chemicals and the applicability of biosensors in the determination of phenolic compounds in real samples were examined.
In the studies, the optimum pH of the biosensor prepared with corn tassel homoganete was 7.0 and the optimum temperature was 40 ºC.In optimization studies of bioactive layer components; The most suitable tissue amount was 100 mg, the most suitable gelatin amount was 10 mg and the most suitable glutaraldehyde percentage was determined as 1.5%.The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of plant tissue-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.05-0.2 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor, measurements were carried out 6 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; measurements were performed at different intervals for 30 days. It was determined that the activity continued for the first 20 days. It was found that zinc had the most interference effect. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city. 
The optimum pH of the biosensor prepared with pepper seed homogenate was 7.0 and the optimum temperature was 40 ºC. In optimization studies of bioactive layer components; The most suitable tissue amount was 100 mg, the most suitable gelatin amount was 10 mg and the most suitable glutaraldehyde percentage was determined as 1%. The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of plant tissue-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.1 –0.2 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor, measurements were carried out 6 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; Measurements were performed at different intervals for 35 days. It was determined that the activity continued for the first 30 days. It was determined that zinc and manganese had the most interference effects. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city. 
 
The optimum pH of the biosensor prepared with the bacteria was 7.0 and the optimum temperature was determined as 30 ºC. The optimum extract amount was 100 mg, the optimum gelatin amount was 5 mg and the optimum glutaraldehyde percentage was 1.5%. . The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of bacterial-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.1 –0.4 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor prepared with bacterial homogenate, measurements were carried out 5 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; Measurements were performed for 30 days. It was determined that the activity continued during the first 30 days. When the interference effect of some chemicals was examined, it was found that nickel had the most interference effect. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city.