Alkol tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi
Biosensor development for alcohol analysis
Yazar: EROL AKYILMAZ
Danışman: PROF. DR. ERHAN DİNÇKAYA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Alkol oksidaz = Alcohol oxidase ; Alkol tayini = Alcohol fixing ; Biyosensörler = Biosensors ; Etanol = Ethanol ; Katalaz = Catalase

Özet:
ÖZET ALKOL TAYİNİNE YÖNELİK BİYOSENSÖR GELİŞTİRİLMESİ AKYILMAZ,Erol Doktora Tezi, Biyokimya Anabilim Dalı Tez Yöneticisi: ProfDr.Erhan DİNÇKAYA Mayıs 2002,198 sayfa Etanol, sanayinin hemen her dalında geniş bir kullanım alanına sahip olan ve bunun yanısıra özellikle alkollü içeceklerin günümüzde yaygın kullanımı nedeniyle, adli tıp ve klinik toksikoloji laboratuvarlarında tayinine sıkça ihtiyaç duyulan toksik bir maddedir. Kromatografi, enzimatik-spektrofotometrik ve kimyasal sensör sistemleri ile etanol tayinleri yapılmakla birlikte bu yöntemlerin bazısı zaman aha, bazısı spesifiklikten uzak ve bazısı da oldukça pahalı ekipmanlara ihtiyaç göstermektedir. Biyosensörler, enzim, hücre, doku gibi biyolojik unsurların uygun bir iletim sistemiyle birleştirilmesiyle oluşan biyoanalitik cjhazlardır.Biyosensörlerin, tayin edilecek maddeler için ekonomik, pratik ve spesifik ölçümlere imkan vermesi diğer yöntemlere olan en önemli avantajlarıdır. Bu çalışmada, alkol tayini için alkol oksidaz (EC 1.1.3.13) ve katalaz (EC 1.11.1.6) temelli enzim biyosensörleri ile C.tropicalis maya hücrelerinin kullanıldığı mikrobiyal biyosensörler geüştirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda enzim ve hücreler immobilizasyon materyaliolarak jelatin, Ca-aljinat ve K-karrajenan ve çapraz bağlayıcı reaktif olarak glutaraldehid kullanılarak çözünmüş oksijen probu membranı yüzeyinde immobilize edildi. Ölçümler, etanol konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak tüketilen oksijenin belirlenmesiyle elde edilen standart grafikler yardımıyla gerçekleştirildi. Geliştirilen biyosensörlerle oldukça duyarlı ve tekrarlanabilirliği yüksek sonuçlar alındı. Riyosensörlerin optimizasyonu ve karakterizasyonu amacıyla, pH, sıcaklık, tampon sistemi, substrat spesifikliği, tekrarlanabilirlik, termal ve operasyonel kararlılık gibi parametreler incelendi. Herbir biyosensörle etanol için (n=10) ölçüm yapılarak biyosensörlerin standart sapma ve varyasyon katsayıları da hesaplandı. Çalışmanın son kısmında, jelatin tabanlı alkol oksidaz biyosensörü ile bira örneklerinde etanol tayini gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar enzimatik-spektrofotometrik yöntemle elde edlen verilerle kıyaslandı. Anahtar sözcükler: etanol, biyosensör, mikrobiyal biyosensör, alkol oksidaz, katalaz, C.tropicalis

Abstract:
vn ABSTRACT BIOSENSOR DEVELOPMENT FOR ALCOHOL ANALYSIS AKYILMAZ,Erol Ph.D in Biochemistry Supervisor: Prof.Dr.Erhan DİNÇKAYA May 2002, 198 pages Ethanol has a widespread using in nearly all branch of industry and, in addition, it is a toxic material which is very often in great need of being determined in forensic medicine and clinical toxicology especially as the alcoholic drinks are widely consumed. Ethanol assays have dune by chromatography, enzymatic- spectrophotometric and chemical sensor systems. However, some of these methods are not specific. They are time-consuming and also heed very 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 biosensors is to offer specific, economic and portable diagnostics for the target biological substances. In this study, enzyme biosensors based on alcohol oxidase (EC 1.1.3.13), catalase (EC 1.11.1.6), and microbial biosensors based on C.tropiccdis yeast cells, were developed for the determination of ethanol. For this purpose, by using gelatin, Ca~alginate and k- carrageenan as the immobilization materials and glutaraldehyde whichis cross-linking agent, the enzymes and the microorganisms were immobilized on the surface of dissolved oxygen probe membrane. Measurements were done by standard curves which were obtained by the determination of consumed oxygen level, related to ethanol concentration. By using the biosensprs very sensitive arid reproducible results were obtained. For the optimization and characterization of the biosensors developed some parameters such as pH, temperature, buffer system, substrate specificity, thermal and operational stability, reproducibility etc. were investigated. And also standard deviation and variation coefficient of the biosensors (n=10) were calculated. Finally, concentration of ethanol in beer samples were determined by using alcohol oxidase biosensor immobilized in gelatin and the results obtained were compared to enzymatic- spectrophotometric ethanol assay method's. Keywords: ethanol, biosensor, microbial sensor, alcohol oxidase, catalase, C.tropicalis