Gıda örneklerinde biyojenik aminlerin belirlenmesi için altın nanoparçacık esaslı florometrik yöntem geliştirilmesi
Development of gold nanoparticle based fluorometric assay for the detection of biogenic amines in food samples
Yazar: NATAVAN HASANOVA
Danışman: DOÇ. DR. SALİHA ESİN ÇELİK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Biyojenik aminler, yüksek oranda azot içeren, biyolojik olarak aktif düşük molekül ağırlıklı bileşiklerdir. Gıda ürününün kalitesi, tazeliği ve toksisitesi hakkında bilgi vermektedir. Bu bileşiklerin gıdalarda en çok rastlanan türleri; histamin, tiramin, triptamin, 2–feniletilamin, kadaverin ve putresindir. Tüketici sağlığı ve ürün kalitesi açısından et, süt ürünleri ve fermente gıdalarda biyojenik amin analizi oldukça önemlidir. Biyojenik aminlerin UV bölgede zayıf absorpsiyona sahip olmaları analizi güçleştirmekte, bu nedenle bu bileşikler literatürde çeşitli türevlendirme reaktiflerinden yararlanılarak analiz edilmektedir. Bunun yanısıra, biyojenik aminlerin nanoparçacık esaslı metodlarla analizi literatürde oldukça sınırlıdır. Bu bağlamda, güvenilir, hassas, kolay uygulanabilir yeni analiz yöntemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında bazı biyojenik amin standart çözeltilerinin, sentetik karışımlarının analizi ve gıda örneklerindeki toplam biyojenik amin içeriklerinin belirlenmesi amacıyla yeni bir nanoparçacık esaslı florometrik yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem, OPA (o–ftaldialdehit) reaktifi ile biyojenik aminin alkali ortamda reaksiyonu sonucu oluşan florometrik ürün 1–alkiltiyo–2–alkil–izoindolün, ditiyol bileşik olan 1,4-ditiyoeritritol (DTE) ile fonksiyonlandırılmış altın nanoparçacıkların (AuNP) yüzeyinde floresansının ölçülmesi esasına dayanmaktadır. Geliştirilen florometrik sensör histamin, tiramin, triptamin, 2–feniletilaminin sulu standart çözeltilerine uygulanmış ve bu biyojenik amin bileşiklerin emisyon spektrumları (ex:340 nm; em:434–465 nm) elde edilmiştir. Her bir biyojenik amin için kalibrasyon eğrileri çizilmiştir ve molar ekstinksiyon katsayısı ile lineer konsantrasyon aralıkları belirlenmiştir. Derişimi bilinen histamin çözeltisi ile gıda örneklerine standart katkı işlemi yapılarak kesinlik ve doğruluk parametreleri test edilmiştir. Geliştirilen AuNP/OPA yönteminde aminlerin gözlenebilme sınırları (LOD) 3.04–27.1 nM arasında bulunmuştur. Referans yöntem olan florometrik OPA yönteminde ise LOD değerleri 37.9–43.4 nM arasında saptanmıştır. Buna göre, geliştirilen nanoparçacık esaslı florometrik AuNP/OPA yönteminin daha hassas olduğu görülmektedir.
Geliştirilen AuNP/OPA yöntemi için üçlü ve dörtlü sentetik karışımlar hazırlanarak histamin eşdeğeri cinsinden teorik ve deneysel olarak toplam biyojenik amin içerikleri hesaplanmıştır. Çeşitli girişim yapıcı iyonların (Ca2+, Na+, K+, Mg2+, CO32-, sitrat, fruktoz) reaksiyon ortamında bozucu etkileri incelenmiştir. Florometrik AuNP/OPA sensörü bazı gıda örneklerine başarıyla uygulanarak toplam biyojenik amin içerikleri belirlenmiştir. Bulgular referans OPA yöntemi ve HPLC yöntemi sonuçları ile istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır

Abstract:
Biogenic amines are highly nitrogen-containing, biologically active low molecular weight compounds. It provides information about the quality, freshness and toxicity of the food product. The most common types of these compounds in foods; histamine, tyramine, tryptamine, 2-phenylethylamine, cadaverine and putresin. Analysis of biogenic amines in meat, dairy products and fermented foods is very important in terms of consumer health and product quality. The fact that biogenic amines have poor absorption in the UV region makes the analysis difficult, so it is analyzed utilizing various derivatization reagents. In other respects, analysis of biogenic amines with nanoparticle-based analysis methods is quite limited in the literature. Within this context, there is a need to develop reliable, sensitive and easily applicable new analysis methods. In this thesis, a new nanoparticle-based fluorometric method has been developed in order to analyze some biogenic amine standard solutions, synthetic mixtures and to determine the total biogenic amine content in food samples. This assay is based on the measurement of fluorescence of the 1–alkylthio–2–alkyl–isoindole fluorometric product formed as a result of the reaction between OPA (o–phthaldialdehyde) reagent and biogenic amine on the surface of gold nanoparticles (AuNPs) functionalized with the dithiol compound 1,4–dithioerythritol (DTE) in the alkali medium. The developed fluorometric sensor is applied to aqueous standard solutions of histamine, tyramine, tryptamine, 2-phenylethylamine and emission spectra (ex: 340 nm; em: 434–466 nm) of these biogenic amine compounds were obtained. Calibration curves were drawn for each biogenic amine, and molar extinction coefficients and linear concentration ranges were determined. The precision and accuracy parameters were tested by applying standard addition procedure to food samples with histamine solution of known concentration. In the developed AuNP/OPA assay, detection limits (LOD) of amines were found between 3.04 and 27.1 nM. In the reference fluorometric OPA assay, LOD values were found between 37.9 and 43.4 nM. Accordingly, it is seen that the nanoparticle based fluorometric AuNP/OPA assay is more sensitive than the reference assay. 
For the developed AuNP/OPA assay, triple and quaternary synthetic mixtures were prepared. Theoretically and experimentally total biogenic amine contents were calculated in terms of histamine equivalent. The disruptive effects of various interfering ions (Ca2 +, Na+, K+, Mg2+, CO32-, citrate, fructose) in the reaction medium were investigated. The fluorometric AuNP/ OPA sensor has been successfully applied to some food samples to determine the total biogenic amine content. Experimental findings were compared statistically with those of reference OPA method and HPLC method.