Sakkaroz tayini için biyosensör hazırlanması
Preparing biosensor for determination of sucrose
Yazar: ÖZLEM ÇOLAK
Danışman: PROF. DR. AHMET YAŞAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada sakkaroz tayini için iki ve üç enzimli amperometrik biyosensörler geliştirildi. Platin elektroda (Pt) elektrokimyasal yöntemle kaplanmış polipirol-poli(vinil sülfonat) kompozit film (PPy-PVS) yüzeyine; glukoz oksidaz (GOD) ve invertaz (INV) enzimlerinin immobilizasyonu ile iki enzimli sakkaroz biyosensörü (Pt/PPy-PVS/GOD-INV), glukoz oksidaz, invertaz ve mutarotaz (MUT) enzimlerinin immobilizasyonu ile üç enzimli sakkaroz biyosensörü (Pt/PPy-PVS/GOD-INV-MUT) elde edildi. Glukoz oksidaz, invertaz ve mutarotaz enzimleri Pt/PPy-PVS elektrot yüzeyine glutaraldehit/BSA kullanılarak çapraz bağlama yöntemi ile immobilize edildi. Ayrıca glukoz girişimini engellemek amacı ile platin/polipirol-poli(vinil sülfonat) elektrot yüzeyine glukoz oksidaz enzimi immobilize edilerek glukoz biyosensörü hazırlandı. Sakkaroz ve glukoz tayini enzimatik tepkimeler sonucu açığa çıkan hidrojen peroksitin yükseltgenme akımının 0,40 V'da ölçülmesine dayanmaktadır. Hazırlanan biyosensörlerin performansını etkileyen özellikler ve optimum koşullar araştırıldı. Bu amaçla, substrat derişimi, pH, sıcaklık ve girişim yapan türlerin amperometrik cevaba etkileri incelendi ve tekrarlanabilirlik ve raf ömrü çalışmaları yapıldı. İmmobilize glukoz oksidaz, glukoz oksidaz-invertaz ve glukoz oksidaz-invertaz ve mutarotaz enzim sistemlerine ait Km(gör.) değerleri sırası ile 0,44 mM, 1,83 mM ve 0,75 mM olarak bulundu. Sakkaroz ve glukoz biyosensörlerinin gözlenebilme sınırı (LOD) ve doğrusal çalışma aralıkları belirlendi. Glukoz ve sakkaroz biyosensörleri ve referans yöntem ile meyve sularında sakkaroz tayini yapıldı ve sonuçlar karşılaştırıldı. Pt/PPy-PVS, Pt/PPy-PVS/GOD ve Pt/PPy-PVS/GOD-INV ve Pt/PPy-PVS/GOD-INV-MUT yüzeylerin; profilometri, atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve temas açısı ölçüm yöntemleri kullanılarak fiziksel ve mikroskopik olarak karakterizasyonları gerçekleştirildi.

Abstract:
In this study, bienzymatic and trienzymatic amperometric biosensors were developed for determination of sucrose. Bienzymatic (Pt/PPy-PVS/GOD-INV) and trienzymatic (Pt/PPy-PVS/GOD-INV-MUT) sucrose biosensors were obtained respectively by immobilizing glucose oxidase (GOD) and invertase (INV) and glucose oxidase, invertase and mutarotase (MUT) on the surface of the polypyrrole-poly(vinyl sulphonate) (PPy-PVS) composite film which was coated on the platinum (Pt) electrode by electrochemical method. Glucose oxidase, invertase and mutarotase enzymes were immobilized on the surface of the Pt/PPy-PVS electrode by cross-linking method via glutaraldehit/BSA. In addition, in order to prevent interference of glucose, glucose biosensor was prepared by immobilizing glucose oxidase on the surface of the Pt/PPy-PVS electrode. Amperometric sucrose and glucose determination is based on the measurement of oxidation current of H2O2 generated in the enzymatic reactions of sucrose and glucose at 0.40 V. Properties that affect the performance of the prepared biosensors and optimum conditions were investigated. For this purpose, the effects of substrate concentration, pH, temperature and interfering species on the amperometric response were investigated and repeatability and shelf life studies were performed. The Km(app.) values of immobilized glucose oxidase, glucose oxidase-invertase and glucose oxidase-invertase-mutarotase enzyme systems were found 0.44 mM, 1.83 mM and 0.75 mM respectively. Limit of detection (LOD) and linear working ranges of glucose and sucrose biosensors were determined. The sucrose concentrations of different fruit juices were determined by the sucrose and glucose biosensors and a reference method and the results were compared. Pt/PPy-PVS, Pt/PPy-PVS/GOD, Pt/PPy-PVS/GOD-INV and Pt/PPy-PVS/GOD-INV-MUT surfaces were characterized by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscope (SEM), conductivity measurements, profilometry and contact angle measurements as pyhsical and microscopic.