İnvertaz ve oksidoredüktaz tipi enzim kullanılarak oluşturulan polimer bazlı enzim elektrotları ile analitiktayin uygulamaları
Analytical applications with polymer based enzyme electrodes fabricated by invertase and oxidoreductase type enzymes
Yazar: ELİF DOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE ELİF BÖYÜKBAYRAM
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada yeni bir elektrot malzemesi olarak karbon fiber kullanıldı. Politiyofen
ve polipirolden oluşan kompozit malzemenin PTh–PPy kaplanmasıyla literatürde
olmayan yeni enzim elektrotları oluşturuldu. İnvertaz ve polifenol oksidaz enzimleri
elektrot malzemesi olarak karbon fiberin kullanıldığı elektrotlara tutuklanarak karbon
fiber enzim elektrotları hazırlandı. Bu elektrotlar laboratuvarda hazırlanan karbon
fiber elektrotlar üzerine elektrokimyasal olarak PTh–PPy kompozitinin
polimerizasyonu sırasında enzimin tutuklanmasıyla oluşturuldu. Tutuklanan enzimin
kinetik parametreleri, Vmax (maksimum reaksiyon hızı) ve Km (substratın enzim ilgisi)
belirlendi. Bu değerler invertaz enzimi için sırasıyla 2,471 ± 0,150 μmol/dak.elektrot
ve 30,60 ± 5,30 mM olarak, polifenol oksidaz enzimi için 0.056 ± 0.012
μmol/dak.elektrot ve 842,00 ± 37,50 mM olarak belirlendi. Reaksiyon koşullarının
enzim aktivitesine etkisi incelendi. Tutuklanmış invertazın optimum pH'ı ve sıcaklığı,
iv
pH 5,0 ve 60°C olarak, polifenol oksidazın ise pH 8,0 olarak bulundu. Enzim
elektrotlarının çalışma kararlılığı ve raf ömrü saptandı. Tutuklanmış invertazın ve
polifenol oksidazın aynı gün içinde yapılan ardışık ölçümlerden sonra aktivitelerini
koruduğu görüldü. Raf ömrü çalışmasında, invertaz elektrodu için 25 gün sonra
aktivite %60 olarak gözlendi. Öte yandan bu elektrodun 2. ve 15. günleri arasında
% 95,66 ± 2,92 bağıl aktivite değeriyle kullanılabileceği saptandı. Polifenol oksidaz
elektrotları için 45 gün raf ömrü ölçümleri yapıldı. Aktivitenin 5. günden sonra arttığı
ve 45. güne kadar bu aktivitenin korunduğu görüldü. Elektrodun bu aralıkta
% 87,96 ± 6,12 bağıl aktivite ile kullanılabileceği tespit edildi. Polifenol oksidaz enzim
elektrotları gerçek örneklerde kullanıldı ve siyah çayın sıcak suda ekstraksiyonuyla
elde edilen örneklerde polifenolik madde analizi yapıldı. Gözlenebilme sınırı (LOD)
polifenol oksidaz tutuklanmış elektrotlar için 0,037 mg/mL olarak tespit edildi. Bu
analizler Folin-Ciocalteau yöntemiyle teyit edildi.

Abstract:
In this study, carbon fiber was used, as a new electrode material. New enzyme
electrodes, which have not been mentioned in literature before, were fabricated by
coating composite material of polythiophene and polypyrrole PTh–PPy. Carbon fiber
enzyme electrodes were prepared by immobilization of invertase and polyphenol
oxidase enzymes on the electrodes of carbon fiber. The electrodes were obtained by
immobilization of enzyme during electrochemical polymerization of PTh–PPy
composite onto laboratory–made carbon fiber electrodes. Kinetic parameters of
immobilized enzyme, Vmax (maximum reaction rate) and Km (substrate affinity) were
determined. Vmax and Km values for invertase were 2.471 ± 0.150 μmol/min.electrode
and 30.60 ± 5.30 mM, for polyphenol oxidase 0.056 ± 0.012 μmol/min.electrode and
842.00 ± 37.50 mM respectively. It was examined the effect of conditions on activity
of immobilized enzyme. Optimum pH and temperature of immobilized invertase were 
vi
found as pH 5.0 and 60°C, for polyphenol oxidase it was determined as pH 8.0.
Operational stability and shelf life of enzyme electrodes were investigated. It was
observed that both electrodes of immobilized invertase and polyphenol oxidase kept
their activity after consecutive activity measurements in the same day. In shelf life
study, invertase electrode activity was measured as %60 after a 25-day period. It was
found that this enzyme electrode can be used between the day of 2 and 15 with relative
activity of 95.66 ± 2.92 %. For polyphenol oxidase electrode activity measurements
were performed for a 45-day period. It was seen that the electrode activity increased
after the day of 5 and it was kept until the day of 45. Thus this electrode can be utilized
between the day of 6 and 45 with relative activity of 87.96 ± 6.12 %. Polyphenol
oxidase enzyme electrodes were used for real samples. It was performed analysis of
polyphenolics in the samples that were obtained by hot water extraction of black tea.
Detection limit (LOD) was obtained as 0.037 mg/mL for polyphenol oxidase
electrodes. The results were confirmed by Folin-Ciocalteau method of analysis.