Un ve unlu mamullerde L-sistein tespitine yönelik kromotografik ve spektroskopik metotların geliştirilmesi
Development of spectroscopic and chromotographic methods on determination of L-cysteine in the wheat flour and bakery products
Yazar: AYŞEN DEVELİOĞLU ARSLAN
Danışman: PROF. DR. OSMAN SAĞDIÇ ; YRD. DOÇ. DR. SALİH KARASU ; DR. MEDİHA ESRA YAYLA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
L-sistein doğadaki yirmi aminoasitten biri olan esansiyel olmayan ve son yıllarda popüler bir aminoasittir. L-sistein gıda, ilaç ve kozmetik alanları olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Gıda sanayindeki uygulamalardan biri aromadaki kullanımıdır. Özellikle bitkisel gıdalarda ete lezzet vermek için kullanılmaktadır L-sistein, aynı zamanda, bir hamur geliştirici un katkı maddesidir. Fırıncılık işlemlerinde işlem yardımcısı olarak kullanılır. Türk Gıda Kodeksinde (TGK) ekmeklik unlarda kullanımı yasak olan L-sistein'in bazı unlara tağşiş olarak katıldığı düşünülmektedir. Ayrıca L-sistein ile ilgili en önemli sorun üretimi sırasında kullanılan hammaddenin kökenidir. L-sistein özellikle uzak doğuda insanların ve hayvanların saç, kıl, tüy ve toynaklarından hidroliz ile elde edilği bilinmektedir. L-sistein ekmeklik unlara tağşiş olarak katılmaktadır.
Bu çalışma L-sisteinin laboratuvar ölçekte üretimi ve Raman Spektroskopisi ve LC-MS/MS ile tespitine yönelik çalışmalarla ilgilidir. Çalışmada domuz kılı ve insan saçı kullanılarak laboratuvar ölçekli L-sistein üretimi yapılmıştır. L-sistein ve dimer yapısı olan sistin için LC-MS/MS cihazı kullanılarak yeni metot geliştirilmiştir. Bu doğrultuda, sistem ve örnek optimizasyonları ve yöntem validasyonu yapılmıştır. Yirmibeş farklı buğday unundaki L-sistein ve sistin miktarları tespit edilmiş bununla beraber saç ve domuz kılı kullanılarak laboratuvar ölçekli üretimi gerçekleştirilen L-sisteinlerin de sistin ve L-sistein yüzdelerine bakılmıştır. Ayrıca piyasadan temin edilen iki farklı markaya ait pizza hamuru, lavaş ekmeği ve hamburger ekmeğinin L-sistein ve sistin miktarına LC-MS/MS ile bakılmıştır. Raman spektroskopisi ile buğday unlarına belirli miktarda (%0.5, 1, 2, 4) L-sistein katılıp Raman mikroskobunda görsel olarak tağşiş tespiti sağlanmış ayrıca kemometrik olarak verilerin değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak L-sistein ve sistinin kantitatif tespiti için LC-MS/MS cihazıyla metot geliştirilmiş, validasyonu gerçekleştirilip, gerçek numunelerde tespiti yapılmıştır. Raman spektroskopisi yöntemi ile buğday ununa dışarıdan tağşiş amaçlı eklenen L-sisteinlerin tespiti hızlı, pratik ve %100 doğrulukta gerçekleştirilmiştir. Ayrıca Raman verilerine uygulanan Kemometri çalışmaları ile L-sisteinin farklı kökenden üretilmesi durumunda ayırt edilebilmesi konusunda da ilerleme sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: L-sistein, sistin, saç, domuz kılı, buğday unu,LC-MS/MS, Raman spektroskopisi, Kemometri, taklit/tağşiş, hile.

Abstract:
L-cysteine is a popular aminoacid which is non-essential and one of the twenty aminoacids in the nature. L-cysteine is used in many areas including food, pharmaceutical and personal care industries. Especially in food industries, one of its applications is the production of flavours such as the meat flovour in vegetarian food. L-cysteine is also used as a flour treatment agent and processing aids. According to Turkish Food Codex Regulation (TGK), addition of L-cysteine to the wheat flour is certainly forbidden by legal regulations; but, it is thought to be used in bread flour as fraud. Also, one of the main issue about L-cysteine is its origine of source. It's known that L-cysteine is known to be produced from human hair and animals' feathers, bristles and hooves with hydrolysis method especially in far east. L-cystein is added in flour as adulteration.
This study is about production of L-cystein in laboratory and the detection of it with Raman spectroscopy and LC-MS/MS chromotograpy methods. In this study, L-cysteine is produced in lab-scale by using human hair and pig bristle. A new method is developed for L-cysteine and its dimer structure in LC-MS/MS equipment. Accordingly, system and sample optimizations and method validations are performed and also quantitive detection of L-cysteine and cystine are done. On the other hand, L-cysteine which is obtained from pig bristle and human hair in laboratory is analyzed. Additionally, pizza dough, pita bread and hamburger bread from two different brands are evaluated with respect to their L-cysteine and cystine amounts in LC-MS/MS. Certain amounts of L-cysteine (%0.5, 1, 2, 4) is added to wheat flour and the aldulteration is analysed with Raman spectroscopy and visually through the Raman microscobe; besides, Raman data is evaluated by using chemometrics methods.
In conclusion, a new method is developed and validated with LC-MS/MS for the quantitive detection of L-cysteine and cystine; and, in commercial product, L-cysteine and cystine are detected and quantitated. On the other hand, adulterated flour samples were perfectly discriminated with respect to their L-cysteine contents using Raman microscopy; therefore, rapid, effective, 100% accurate method is developed for the detection of L-cysteine in wheat flour using Raman spektroscopy. Besides, Raman spectroscopy technique combined with Chemometrics for L-cysteine detection in wheat flour is further improved for detecting L-cysteine produced from different sources of origin.

Key Words: L-cysteine, cystine, hair, pig bristle, wheat flour, LC-MS/MS, Raman spectroscopy, Chemometrics, adulteration.