Gıda ürünlerinde mikrobiyal bozulmaya neden olan Pseudeomonas spp. bakterisinin yüzey plazmon rezonans (SPR) temelli biyosensör kullanılarak belirlenmesi
Determination of Pseudomonas spp bacteria that cause microbial deterioration in food products using surface plasmone resonance (SPR) based biosensors
Yazar: TUĞÇE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Beslenme, bireylerin sağlıklı ve kaliteli yaşam koşullarına devam edebilmeleri için ihtiyaçları olan besin ögelerini yeterli ve dengeli miktarlarda almasıdır. 2050 yılında 9 milyarı aşması beklenen dünya nüfusunun beslenme ihtiyaçlarının karşılanabilmesi için, küresel mücadele başlatılmış ve ülkeler artan beslenme talebi için gıda üretimini endüstriyelleştirmiştir. Gıda üretiminde gelişen teknoloji, çevre kirliliği, küreselleşme sürecinde değişen tüketim alışkanlıkları, eğitim ve gelir düzeyinin düşüklüğü taşeronlaşma gıda üretim birimlerinde gerekli fiziki yatırımların yapılmaması gibi nedenlerden dolayı bireylerde, endüstiriyel gıdalara karşı güvensizlik olmuştur. Gıda güvenliği, gıdada oluşabilecek fiziksel, kimyasal ve biyolojik zararların engellenmesi için alınan tedbirlerin bütünüdür.  Dünya nüfusunun %17.2'sinin gıdaya karşı güvensizlik yaşadığı ve gıda güvensizliğinin en önemli nedenlerinden birisinin gıda bozulması nedeniyle karşılaşılan gıda zehirlenmelerine bağlı olduğu bilinmektedir.

Tüketim amaçlı gıdalarda kalitenin ve güvenirliğin korunabilmesi için gıda ürünlerinin belirli sürelerde belirli depolama koşullarında muhafaza edilmesi gerekmektedir. Taze tahıl ürünlerinde, et ve et ürünlerinde, süt ve süt ürünlerinde, meyve ve sebzelerde raf ömrü olarak belirlenen gıda muhafaza süresi sonunda genellikle kötü koku, lezzet, renk ve dokuda değişiklilere neden olan protein, karbohidrat, yağlar, çeşitli organik asitler, alkoller, aldehitler, selüloz ve pektin gibi bileşiklerin yıkılması sebebiyle gıdalar da mikrobiyolojik, otolitik-enzimatik ve oksidatif bozulma süreci gözlemlenmektedir Yapılan farklı araştırmalarda, gıda ürünlerinde bozulmaya neden olan en önemli bakteri popülasyonunun Psikrotrof olarak adlandırılan mikroorganizmalardan, özellikle Pseudomonas spp. tarafından gerçekleştiğini rapor etmişlerdir. 

Pseudomonas türleri, su, toprak ve bitkilerle yaygın olarak bulunması nedeniyle yumurta, et, süt, kümes hayvanları, deniz ürünleri ve sebzeler gibi taze yiyeceklerle kontamine olmaktadır. Psikrotrof grupta yer alan Pseudomonas bakterileri, enerji kaynağı olarak karbonhidrat yerine, asitler, amino asitler, lipitler, pektin, peptitler, proteinler ve triasilgliserelleri kullanabilmeleri nedeniyle özellikle soğutulmuş gıdalarda önemli mikrobiyal bozuculardır. Mikrobiyallerin insan sağlığı üzerindeki etkileri göz önüne alındığında, mikrobiyal tespitin hızlı tanı ve tespiti, gıda kaynaklı hastalıkların kontrolü için kritik öneme sahiptir.

Yüzey plazmon rezonans biyosensörler günümüzde, geleneksel kültürel yöntemlere alternatif olarak kullanılabilir yöntemlerdendir. Moleküler baskılanmış polimer temelli yüzey plazmon rezonans biyosensörler; düşük maliyetli, hızlı ve kaliteli tespit, yetkin personel gerektirmeyen yüksek analiz hassasiyetine sahip olması ve herhangi işaretleme basamağına ihtiyaç duymadan, eş zamanlı olarak ölçüm yapabilmesi, Yüzey plazmon rezonans (SPR) temelli biyosensörlerin mikrobiyal tespitlerde kullanımının önemini artırmıştır.

Yapılan çalışmada, Pseudomonas spp. bakterisinin tespiti ve kantitatif analizinin yapılabilmesi için Moleküler baskılanmış polimer temelli yüzey plazmon rezonans biyosensör hazırlanmıştır. Mikrotemas baskılama metodu ile oluşturulan polimer yapı, SPR sensör yüzeyine baskılanmıştır. Hazırlanan moleküler baskılanmış polimer temelli yüzey plazmon biyosensörde etkin baskılanma işlemlerinin kontrolü için, karakterizasyon analizleri yapılmıştır. Biyosensörün, seçicilik, afinitesi, tekrar kullanılabilirliği ve bağlanma-ayrılma hız kinetiğinin belirlenebilmesi için baskılanmış ve baskılanmamış polimer temelli biyosensörlerde karşılaştırmalı çalışmalar yapılmıştır. Pseudomonas spp. bakterisinin analizinde kullanılan kültürel yöntem ve hazırlanılan MIP temelli SPR biyosensörüne ait verilerin güvenirliği ve doğrulunun karşılaştırılabilmesi için,  piliç bonfile ürününde eş zamanlı Ankara Gıda Kontrol Laboratuvarında yapılan kültürel metot ile SPR biyosensöründe elde edilen veriler değerlendirilmiştir. 
Tez çalışmasında elde edilen verilere göre, hazırlanılan Pseudomonas spp, baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörün etkin baskılama kalitesi, seçiciliği ve afinitisine sahip olmasının yanı sıra, güncel olarak tercih edilen kültürel yönteme alternatif olarak kullanılabilecektir.
Anahtar Kelime: Beslenme, Gıda güvenliği, Mikrobiyal Bozulma, Pseudomonas spp, Moleküler Baskılanmış Polimer, Yüzey Plazmon Rezonans.

Abstract:
Nutrition is the intake of the nutrients they need in sufficient and balanced amounts in order to maintain healthy and quality living conditions. In order to meet the nutritional needs of the world population, which is expected to exceed 9 billion in 2050, a global struggle has been started and countries have industrialized food production so that food can meet the needs of the population. Industrialization caused insecurity against food due to reasons such as developing technology in food production, environmental pollution, changing consumption habits in the globalization process, low level of education and income, subcontracting, and lack of necessary physical investments in food production units. Food safety is the totality of measures taken to prevent physical, chemical and biological damages in food. It is known that 17.2% of the world population is insecure about food and one of the most important causes of food insecurity is due to food poisoning due to food spoilage.

In order to maintain the quality and reliability of food for consumption, food products must be stored under certain storage conditions for certain periods of time. Fresh cereal products, meat and meat products, milk and dairy products, fruits and vegetables, protein, carbohydrate, fats, various organic acids, alcohols, aldehydes, which usually cause malodor, flavor, color and texture changes at the end of the shelf life. Due to the breakdown of compounds such as cellulose and pectin, microbiological, autolytic-enzymatic and oxidative deterioration processes are observed in foods. They reported that it was realized by.
Pseudomonas species are contaminated with fresh foods such as eggs, meat, milk, poultry, seafood and vegetables due to their widespread presence with water, soil and plants. Pseudomonas bacteria, which are in the psychrotroph group, are important microbial disruptors, especially in refrigerated foods, as they can use acids, amino acids, lipids, pectin, peptides, proteins and triacylglycerels as energy sources instead of carbohydrates.

In order to accelerate industrial production and to meet the consumption needs of a sufficient amount of reliable food, techniques that allow fast, reliable and precise determinations are required in order to determine food quality and contaminated products. Rapid diagnosis and detection in food products is critical for foodborne disease control.

Surface plasmon resonance biosensors are among the methods that can be used today as an alternative to traditional cultural methods. Molecular imprinted polymer based surface plasmon resonance biosensors; Because of its low cost, fast and high quality detection, not requiring competent personnel and having high analysis sensitivity, the ability of surface plasmon resonance (SPR) based biosensors to measure simultaneously without the need for any marking step has increased the importance of their use in microbial detections.

In the study, Pseudomonas spp. Molecularly imprinted polymer-based surface plasmon resonance biosensor has been prepared in order to perform quantitative analysis of bacteria bacteria simultaneously. The polymer structure is imprinted on the SPR sensor surface with the microcontact printing method. Characterization analyzes were carried out in order to control the effective suppression processes in the prepared molecular imprinted polymer-based surface plasmon biosensor. In order to determine the selectivity, affinity, reusability and binding-dissociation rate kinetics of the biosensor, comparative studies were carried out in suppressed and non-suppressed polymer-based biosensors. Pseudomonas spp. In order to compare the reliability and accuracy of the cultural method used in the analysis of the bacteria bacteria and the prepared MIP-based SPR biosensor, the data obtained in the SPR biosensor with the cultural method performed simultaneously in the Ankara Food Control Laboratory in the chicken fillet product were evaluated.

According to the data obtained in the thesis study, the prepared Pseudomonas spp, suppressed surface plasmon resonance biosensor can be used as an alternative to the current cultural method, as well as having effective suppression quality, selectivity and affinity.
Keywords: Nutrition, Food safety, Microbial Spoilage, Pseudomonas spp, Molecular Imprinted Polymer, Surface Plasmon Resonance.