Yüzey plazmon rezonans tekniği ile patojen bakterilerin gıdalarda tespiti
Determination of microorganisms in foods with surface plazmon resonance technique
Yazar: ESMA ESER
Danışman: PROF. DR. HACI İBRAHİM EKİZ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıdaların mikrobiyolojik kalitesinin belirlenmesinde kullanılacak analiz yönteminin olabildiğince basit, hızlı, doğru ve tekraralanabilir, ayrıca ekonomik olması önceliklidir. Geleneksel mikrobiyolojik analizlerde karşılaşılan en büyük dezavantaj yaklaşık yedi güne kadar çıkabilen uzun analiz süreleridir. Bu nedenle daha hızlı sonuç veren güvenilir analiz yöntemlerine olan talep her geçen gün artmaktadır. Bu noktada geliştirilen biyosensörler ile geleneksel analiz yöntemlerinin yerini hızlı teknikler almaya başlamıştır. Bu çalışmada saf kültür ortamında ve seçilen gıda örneklerinde optik bir biyosensör olan yüzey plazmon rezonans tabanlı biyosensör kullanılarak bakteri tespiti yapılmıştır. Mikroorganizma tespitinden önce, gıda örneklerinde bakterilerin inokülasyonu ve geri alımı oldukça önemlidir. Gıdalarda doğru mikrobiyolojik analiz yapmanın en kritik basamaklarından biri kompleks gıda matrislerinden mikroorganizmaların homojenizasyon sıvısına maksimum oranda geçirilmesidir. Seçilen gıda örneklerindeki mikroorganizmalar homojenizasyon sıvısı olarak kullanılan phosphate buffer saline (PBS) ortamına başlangıç inokülasyon miktarından yaklaşık olarak yalnızca 2 log seviyesinde bir azalma ile geri alınabilmiştir. Daha sonra örnekteki kirlilik ve safsızlıklar ortamdan uzaklaştırılmış, berrak ve renksiz bir bakteri süspansiyonu elde edilmişitir. Altın çip yüzeyinin modifikasyonu ve uygun antikorun yüzeye bağlanması aşamalarının optimizasyonundan sonra sistem analize hazır hale getirilmiştir. Mikroorganizma dilüsyonları en seyreltikten başlanarak sisteme beslenmiştir. Yapılan analizler sonucunda düşük tespit limiti (102 -105  kob/mL) ile mikroorganizmaların hassas bir şekilde tespit edilebildiği belirlenmiştir. Yapılan bu çalışma ile doğrulama aşamaları ile birlikte bir hafta süren analizlerin oldukça kısa sürede yapılabileceği gösterilmiştir. Sensör kullanılarak yapılan mikrobiyolojik analizlerin sonuçları geleneksel kültürel sayım yöntemi sonuçları ile de paralellik göstermektedir. Ayrıca cihazda yer alan sıcaklık ünitesi ile düşük sayıda mikroorganizma ile çalışıldığı durumlarda da inkübasyon ekipmanı kullanılarak bakteri sayısının tespit edilebilir düzeye çıkarılabileceği belirlenmiştir. Sonuç olarak yüzey plazmon rezonans sistemi önemli gıda patojenlerinin tespit edilmesinde etkin bir yöntem olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
The analysis method to be used for the microbiological quality determination of foods should be as simple as possible, fast, accurate and reproducible, as well as economical. The biggest disadvantage of conventional microbiological methods is the long analysis period which can be up to seven days. For this reason, the demand for reliable and rapid analysis methods which is increasing day by day. At this point, the biosensors have begun to take an important place between the rapid analysis techniques. In this study, bacteria species were detected in pure culture media and selected food samples using surface plasmon resonance based biosensor, which is an optical biosensor. Before the detection of microorganisms, inoculation and recovery processes were studied. One of the most critical step in conducting accurate microbiological analysis in food samples is to deteachment of microorganisms from the complex food matrices to the homogenization fluid at a maximum rate. The microorganisms in the selected food samples could be recovered into phosphate buffered saline (PBS) medium which is used as homogenization fluid with a decrease of only about 2 log from the initial inoculation level. The impurities in the sample were then removed from the medium and a clear and colorless suspension of bacteria was obtained. The system is ready for analysis after the surface modification and the immobilization of the appropriate antibody to the surface. The dilutions of the microorganisms were  injected into the system starting from the low to high level. It has been determined that microorganisms can be detected sensitively with low detection limits ranging between 102  and 105 cfu/mL. With this study, it has been shown that, the bacterial detection which take about one week can be done in a short time. The results of microbiological analysis using the sensor are also in parallel with the results of the traditional plate counting method. It has also been determined that the number of bacteria can be increased to a detectable level by using incubation equipment. As a result, the surface plasmon resonance system can be used as an effective method for detecting important foodborne pathogens.