Mikrodalga plazma–atomik emisyon spektrometri (MP–AES) ile gıdalarda mineral element ve ağır metal analizleri için metot validasyonu ve ölçüm belirsizliği hesaplamaları
Method validation and measurement uncertainty calculations for analysis of mineral element and heavy metals in foods by microwave plasma–atomic emission spectrometry (MP–AES)
Yazar: ÖZGÜR ŞEVKİ ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNDOĞDU
Gümüşhane Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Gıda güvenliği = Food safety ; Gıda kimyası = Food chemistry ; Gıda mühendisliği = Food engineering

Özet:
Metot validasyonu, bir metodun veya ölçüm prosedürünün belirlenen amaçlara uygunluğunun objektif olarak test edilerek yazılı delillerle kanıtlanmasıdır. Ölçüm belirsizliği ise analiz sonucu ile beraber raporlanan ölçüm sonucuna atfedilebilecek olasılıkların dağılımını gösteren bir parametredir. Bu amaçla, Gümüşhane Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü laboratuvarında bulunan Mikrodalga Plazma–Atomik Emisyon Spektrometre (MP–AES) cihazının metot validasyonu ve ölçüm belirsizliği hesaplamaları, tüm gıdaları temsilen seçilen 4 farklı gıda matriksinde (lahana, un, balık ve meyve suyu) mevcut 14 metalin (Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Cd ve Pb) analizleri gerçekleştirilmiştir. Validasyon parametreleri olarak; tespit limiti (LOD), tayin limiti (LOQ), tekrarlanabilirlik, tekrarüretilebilirlik, doğruluk ve geri alma testleri uygulanmıştır. 
Yapılan çalışmalarda, çalışılan metaller için LOD değerleri 0.8 ila 12.6 µg/L, LOQ değerleri ise 2.6 ila 41.9 µg/L aralığında değişen değerler elde edilmiştir. Lahana, un, balık ve meyve suyu matrikslerine 0.050, 0.50 ve 2.0 mg/L olmak üzere 3 farklı seviyede eklemelerle çalışılan 14 metal için uygulanan geri alma çalışmaları sonucunda geri alma oranlarının %98.49 ile %104.19 aralığında değiştiği belirlenmiştir. Tekrarlanabilirlik çalışmaları sonucunda elde edilen birleştirilmiş standart sapmalar %RSDr(pool) ve %HRSDr lahana matriksi için sırasıyla %0.54–1.80 ve %2.20–3.62 aralığında; un matriksi için sırasıyla %0.35–1.89 ve %2.32–3.36 aralığında; balık matriksi için sırasıyla %0.22–1.79 ve %2.12–3.58 aralığında; meyve suyu matrisi için sırasıyla %0.49–1.76 ve %2.28–2.94 aralığında değişen değerler elde edilmiştir. Tekrarüretilebilirlik çalışmaları sonucunda elde edilen birleştirilmiş standart sapmalar %RSDR(pool) ve %HRSDR lahana matriksi için sırasıyla %1.05–8.31 ve %3.33–4.95 aralığında; un matriksi için sırasıyla %1.15–4.65  ve %3.47–4.91aralığında; balık matriksi için sırasıyla %0.52–7.32 ve %3.23–5.19 aralığında değişen değerler; meyve suyu matriksi için sırasıyla %0.57–9.50 ve %3.43–5.23 aralığında değişen değerler edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar çerçevesinde %RSDr(pool) ve %RSDR(pool) değerleri %HRSDr ve %HRSDR değerlerinden daha küçük olduğu için yapılan çalışmadan elde edilen sonuçların uygunluğu tespit edilmiş oldu. Lahana, un, balık ve meyve suyu matrikslerinde çalışılan metaller için yapılan validasyon çalışmalarında ölçüm belirsizliği (k=2, %95 güven aralığında genişletilmiş belirsizlik) lahana matrisi için ±0.9-1261 mg/kg aralığında; un matriksi için ±19–988 mg/kg  aralığında; balık matriksi için ±26–1756 mg/kg aralığında ve meyve suyu matriksi için ±0.002–0.105 mg/L  aralığında değişen değerler elde edilmiştir. 
Sonuç olarak; bu çalışmada MP–AES cihazında seçilen gıda matriksleri kullanılarak çalışılan metaller için metot validasyonu çalışmaları ve ölçüm belirsizliği hesaplamaları yapılmış olup kullanılan metot geçerli kılınmış ve cihazdan elde edilen verilerin doğru ve güvenilir bir şekilde yorumlanması sağlanmış oldu.

Abstract:
Method validation is the objective testing of the suitability of a method or measurement procedure for specified purposes and proving with written evidence. The measurement uncertainty is a parameter that shows the distribution of probabilities that can be attributed to the measurement result reported together with the analysis result. For this purpose, method validation and measurement uncertainty calculations of the Microwave Plasma-Atomic Emission Spectrometer (MP–AES) device in the Laboratory of the Department of Food Engineering, Faculty of Engineering and Natural Sciences of Gümüşhane University, were performed on four different food matrices (cabbage, flour, fish, and juice) selected to represent all foods. The analyzes of 14 metals (Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Cd and Pb) were carried out. As validation parameters; LOD, LOQ, repeatability, reproducibility, accuracy and spiked/recovery tests were performed.
In the studies, the LOD values for the studied metals ranged from 0.8 to 12.6 µg/L, and the LOQ values ranging from 2.6 to 41.9 µg/L. As a result of the recovery studies applied for 14 metals with additions of 0.050, 0.50 and 2.0 mg/L to the cabbage, flour, fish and fruit juice matrices, it was determined that the recovery rates ranged from 98.49% to 104.19%. The pooled standard deviations of %RSDr(pool) and %HRSDr obtained as a result of reproducibility studies were in the range of 0.54–1.80% and 2.20–3.62% for cabbage matrix, respectively; in the range of 0.35–1.89% and 2.32–3.36% for flour matrix, respectively; for fish matrix 0.22–1.79% and 2.12–3.58%, respectively; Values ranging from 0.49–1.76% and 2.28–2.94%, respectively, were obtained for the juice matrix. The pooled standard deviations of %RSDR(pool) and %HRSDR obtained as a result of reproducibility studies were in the range of 1.05-8.31% and 3.33-4.95% for cabbage matrix, respectively; between 1.15%-4.65% and 3.47-4.91% for flour matrix, respectively; values ranging from 0.52-7.32% and 3.23-5.19% for fish matrix, respectively; For the juice matrix, values ranging from 0.57-9.50% and 3.43-5.23% were obtained, respectively. As the %RSDr(pool) and %RSDR(pool) values are smaller than %HRSDr and %HRSDR values within the framework of these results, the suitability of the results obtained from the study has been determined. In validation studies for metals studied in cabbage, flour, fish and juice matrices, the measurement uncertainty (k=2, expanded uncertainty at 95% confidence interval) was within the range of 0.9–1261 mg/kg for the cabbage matrix; in the range of ±19–988 mg/kg for flour matrix; Values ranging from ±26–1756 mg/kg for fish matrix and ±0.002–0.105 mg/L for fruit juice matrix were obtained.
As a result, in this study, method validation studies and measurement uncertainty calculations were made for the metals studied using selected food matrices in the MP–AES device, and the method used was validated and the data obtained from the device were interpreted correctly and reliably.