Fenolik bileşiklerin tayinine yönelik amperometrik esaslı biyosensör hazırlanması
The preparation of amperometric biosensor for determination of phenolic compounds
Yazar: HAKKI MEVLÜT ÖZCAN
Danışman: DOÇ. DR. AYTEN SAĞIROĞLU
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzde fenolik bileşik tayininde çeşitli kromatografik, spektrofotometrik ve enzimatik yöntemler kullanılmaktadır. Ancak bunlar özel ekipmanlar gerektiren zaman alıcı sistemlerdir.Biyosensörler enzim, hücre ve doku gibi biyolojik unsurların uygun bir iletim sistemi ile birleştirilmesiyle oluşan biyoanalitik cihazlardır. Biyosensörlerin diğer yöntemlere karşı en önemli avantajı, tayin edilecek maddeler için ekonomik, pratik ve spesifik ölçümlere imkan vermesidir.Saf enzimleri içeren dokuların kullanılmasıyla hazırlanan doku temelli biyosensörler, saf enzimlerin immobilize edilmesiyle hazırlanan biyosensörlerle kıyaslandıklarında, oldukça ucuz, yüksek kararlılıklı ve yüksek aktiviteli tayin sistemlerini oluşturmaktadır.Bu çalışmada fenolik bileşikleri substrat olarak kullanan polifenoloksidaz enzimince zengin taze bakla ve Anamur muzu kabuğu bitki dokuları kullanılarak fenolik bileşik tayini için doku temelli biyosensörler geliştirilmiştir.Bu amaç doğrultusunda bitki dokuları, immobilizasyon materyali olarak jelatin ve çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehitin kullanılmasıyla camsı karbon elektrot yüzeyinde immobilize edildi. Ölçümler, fenolik bileşik konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak azalan akımın belirlenmesiyle elde edilen standart grafikler yardımıyla gerçekleştirildi.İmmobilizasyon ve çalışma koşullarının optimizasyonu için, optimum glutaraldehit yüzdesi, doku miktarı, jelatin miktarı, pH, tampon konsantrasyonu ve sıcaklık değerleri muz kabuğu biyosensörü için sırasıyla % 1.25, 7.96 mg/cm2, 0.88 mg/cm2, 7.0, 66 mM, 35 oC ve taze bakla biyosensörü için sırasıyla % 1.25, 10.60 mg/cm2, 0.98 mg/cm2, 7.0, 66 mM, 37.5 oC olarak bulundu. Bunun yanı sıra, her iki biyosensör için de 12 farklı fenolik bileşiğin tayin aralıkları kalibrasyon grafikleri ile elde edildi. Ayrıca biyosensörlerin depolama kararlılıkları ve tekrarlanabilirlikleri, inhibitör olabilecek bazı maddelerin etkileri araştırıldı. Muz kabuğu ve taze bakla biyosensörleri için kateşol lineer tayin aralıkları kalibrasyon grafiklerinden sırasıyla 10-80 µM ve 5-60 µM olarak bulundu.Biyosensörlerin standart sapma ve varyasyon katsayısı değerleri, muz kabuğu biyosensörü için 1.44x10-3, % 2.69 ve taze bakla biyosensörü için 0.64x10-3, % 1.59 olarak bulundu. Çalışmanın son kısmında çeşitli içecek örneklerinde fenolik bileşik miktarları standart ekleme metoduyla belirlendi.

Abstract:
Nowadays, several methods can be used for phenolic compounds determination such as chromatographic , spectrophotometric and enzymatic methods. However, these methods are time consuming and require expensive equipments.Biosensors are defined as an analytical device incorporating a biological sensing element such as enzyme, cell and tissue with a transducer. In contrast the other methods, the most important advantage of the biosensor is to offer specific, economic and portable diagnostics for the target biological substances.As compared with prepared biosensors with immobilized isolated and pure enzymes, tissue based biosensors, which have including these enzymes, show potential advantages of low cost, high stability and activity.In this study, tissue based biosensors were developed for determination of phenolic compounds by using fresh broad and Anamur banana peel including polyphenoloxidase which chooses phenolic compounds as a substrate.For this purpose, by using gelatin as the immobilization material and glutaraldehyde which is cross-linking agent, the tissues were immobilized on the surface of glassy carbon electrode. Measurements were taken by standard curves which were obtained by the determination of decreasing current level related to phenolic compounds concentration.For the optimization of the immobilization and experimental parameters such as optimum glutaraldehyde percentages, amounts of tissue homogenate, amounts of gelatin, pH, buffer concentrations and temperatures were founded as 1.25 %, 7.96 mg/cm2, 0.88 mg/cm2, 7.0, 66 mM, 35 oC for banana peel based biosensor and 1.25 %, 10.60 mg/cm2, 0.98 mg/cm2, 7.0, 66 mM, 37.5 oC for fresh broad based biosensor, respectively. Besides, the detection ranges of twelve different phenolic compounds were obtained with the calibration graphs for both of the biosensors. Storage stability and repeatability of the biosensor, inhibitory effects were also investigated. The typical calibration curves for the banana peel based biosensor and fresh broad biosensor revealed a linear range of 10-80 µM, 5-60 µM catechol, respectively. Standart deviation and variation coefficient of the biosensors were calculated as 1.44x10-3, 2.69 % for banana peel based biosensor and 0.64x10-3, 1.59 % for fresh broad based biosensor, respectively. Finally, concentration of phenolic compounds were determined by using biosensors in real drink samples using by standart addition method.