Polifenolik antioksidanların tayini için gümüş nanoparçacık esaslı yeni bir nano-sensör geliştirilmesi
Development of a novel nano-sensor based on silver nanoparticle for determination of polyphenolic antioxidants
Yazar: MEDET ZOR
Danışman: PROF. DR. KUBİLAY GÜÇLÜ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında fenolik antioksidanların tayini için gümüş nanoparçacık-kitosan kompozit film esaslı bir nano-sensör geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, (i) ilk aşamada 1.0 mM konsantrasyonda 50 mL'lik hacimde gümüş nanoparçacık çözeltisi (SNP) hazırlanmış, (ii) gümüş nanoparçacık çözeltisine asetik asit (%2, w/w) eklenmiş, (iii) %1.5 (w/w) olacak şekilde kitosan ve (iv) oda şartlarında mekanik karıştırıcıda karıştırılan bu çözeltiye 0.35 mL GPTMS çapraz bağlayıcısı ilave edilmiş, (v) son olarak teflon döküm kabına alınan bu çözeltinin film oluşturması için etüvde bir sıcaklık programı uygulanmıştır. Gümüş nanoparçacık katkılı modifiye kitosan kompozit filmler 4.5 x 0.5 cm boyutunda kesilerek antioksidan tayini için katı faz nano-sensörler hazırlanmıştır. 
Çeşitli antioksidan bileşiklerin standart çözeltileri kullanılarak nano-sensör ile antioksidan çözeltilerinin reaksiyona girmesini sağlayacak uygun inkübasyon süresi ve çözelti pH'sı gibi koşullar belirlenmiştir. Optimum reaksiyon süresi 60 dakika ve çözelti pH değeri 5 olarak belirlenen şartlarda farklı antioksidan konsantrasyonlarındaki gümüş nanoparçacıkların görünür bölge spektrumları alınmış ve 423 nm'de ölçülen absorbans değerlerinden kalibrasyon eğrileri oluşturulmuştur. Tekli antioksidan standart çözeltileri için nano-sensör cevaplarının elde edilmelerinin ardından, farklı kombinasyonlarda ikili ve üçlü sentetik karışımlar için beklenen cevaplar troloks eşdeğeri cinsinden hesaplanmış ve bu değerler elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Geliştirilen yeni katı faz nano-sensör yöntemi elma, şeftali, vişne, üzüm ve nar suyu ile biberiye, mercanköşk ve adaçayı bitki ekstrelerindeki antioksidan içeriklerinin tayinine uygulanmıştır. Gerçek örneklerdeki toplam antioksidan kapasite değerleri geliştirilen nano–sensör yöntemi ve referans yöntem olarak seçilen CUPRAC yöntemi bulguları ile karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür.
Bu çalışmada geliştirilen katı faz nano-sensör, antioksidanların (özellikle fenolik asitler ve flavonoidler gibi polifenolik bileşikler) tayini için özel ekipman kullanılmasına gerek kalmadan saha analizlerinde portatif, düşük maliyetli, basit ve kolay kullanımlı olması açısından klasik spektroskopik yöntemlere alternatif olabilir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to develop a nano-sensor based on silver nanoparticle-chitosan composite film for the determination of phenolic antioxidants. In this context, (i) a 50 mL volume of silver nanoparticle solution (SNP) was prepared at a concentration of 1.0 mM in the first step, (ii) acetic acid (2%, w/w) was added to the silver nanoparticle solution; (iii) a chitosan solution was obtained by adding chitosan (1.5%, w/w), (iv) 0.35 mL of GPTMS crosslinker was added to this solution which was mixed in mechanical mixer under room conditions, (v) finally, a temperature program was applied in the oven to form a film of this solution after the solution is taken into the teflon casting vessel. Modified chitosan composite films with silver nanoparticle were cut to 4.5 x 0.5 cm and solid phase nano-sensors were prepared for the determination of antioxidants.
By using standard solutions of different antioxidant compounds, optimum incubation time and pH value for the nano-sensor were determined. Optimum UV-visible spectrum of nano-sensor at different antioxidant concentrations were obtained in 60 minutes and at pH value of 5 and calibration curves of absorbance values were measured at 423 nm. After obtaining the nano-sensor responses to the individual antioxidant standard solutions, the expected antioxidant capacity values of different combinations of double and triple synthetic mixtures were calculated in terms of the trolox equivalent and they were compared with measured antioxidant capacity values of these synthetic mixtures. Also, the solid phase nano-sensor method has been applied to the determination of the antioxidant content of apple, peach, cherry, grape and pomegranate juice and rosemary, marjoram and sage plant extracts. The total antioxidant capacity values of the real samples were compared with CUPRAC method which is selected as the reference method and the results were found to be consistent. 
The nano-sensor developed in this study may be an alternative to conventional spectroscopic methods to design portable, low-cost, simple and easy-to-use field analyzes without the need for special equipment for the determination of antioxidants (especially polyphenolic compounds such as phenolic acids and flavonoids).