Elmas elektrot kullanılarak kafein ve vanilinin eşzamanlı elektrokimyasal tayini
Simultaneous electrochemical determination of caffeine and vanillin using diamond electrode
Yazar: BABAK HATAMI BAROOGH
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL YALÇIN ; DR. ASİYE ASLIHAN AVAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Elektrotlar = Electrodes ; Etilendiamintetraasetik asit =   ; Kafein = Caffeine ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Vanilin = Vanillin

Özet:
Vanilin (4-hidroksi-3-metoksibenzaldehit, VAN) ve Kafein (1,3,7-trimetilksantin, CAF), dünya çapında yaygın olarak kullanılan katkı maddeleridir. Bu katkı maddelerinin karışımları çeşitli yiyecek, içecek, ilaç ve diğer ürünlerde kullanılmaktadır. VAN, genellikle hazır gıda ürünlerinde hoş kokusu ile vazgeçilmez bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bunun dışında antioksidan ve antimikrobiyal özelliği de bulunmaktadır. CAF ise insan vücudunun merkezi sinir sistemi, kas ve kalp sistemleri için doğal olarak oluşan hafif uyarıcı akoloittir. Bu etkileri nedeniyle kahve, alkolsüz içecekler ve enerji içecekleri gibi kafein içeren içeceklerin orta düzeyde tüketilmesiyle uyanık kalmayı sağlaması, öğrenme kapasitesini ve egzersiz performansını arttırması amacıyla günlük yaşamda sıklıkla kullanılmaktadır. Bununla birlikte, VAN'ın aşırı dozlarda tüketimi baş ağrısı, bulantı ve kusma, CAF'ın aşırı dozlarda tüketimi ise sinirlilik, hipertansiyon, iştahsızlık, uykusuzluk, gastrointestinal problemler taşikardi ve hatta ölümle sonuçlanabilecek olumsuz etkilere yol açabilmektedir. Bu nedenlerden dolayı sadece gıda kalitesi ve güvencesi için değil, aynı zamanda bu moleküllerin insan vücudu üzerindeki etkilerini araştırmak için her iki molekülün konsantrasyonlarının belirlenmesi de gereklidir. Bu amaçla, çalışmada Nafyon-etilendiamin bağlı çok duvarlı karbon nanotüpler (EDA-MWCNT'ler) ile modifiye edilmiş bor katkılı elmas elektrot (BDDE), VAN ve CAF'in eşzamanlı tayininde kullanılmıştır. İlk olarak, MWNT'ler, amin işlevselleştirilmiş MWCNT'ler oluşturmak için EDA ile daha fazla reaksiyona giren açil klorür grupları ile işlevselleştirilmiştir. Deneysel bulgular, modifiye BDDE'nin her iki bileşiğin elektrokimyasal oksidasyonu için yüksek aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir. 0,10 M H2SO4'te, VAN ve CAF'ın ikili karışımlarının kare dalga voltametrisi (SWV) ile tayini için doğrusal aralık 0,4-40 μM ve elde edilen tayin sınırları sırasıyla 0,15 μM ve 0,18 μM (LOD = 3SD/m) olarak bulunmuştur. Modifiye BDDE, farklı gıda örneklerinde VAN ve CAF miktarını belirlemek için kullanılmış ve standart katkı sonrası sırasıyla %94-%102 ve. %95-%100 arasında iyi bir geri kazanımla başarılı bir şekilde tayin edilmiştir.

Abstract:
Vanillin (4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, VAN) and Caffeine (1,3,7-trimethylxanthine, CAF) are widely used additives in the world. Mixtures of these additives are used in the various types of food, beverages, pharmaceuticals and other products. VAN is often used as an indispensable additive in convenience food products for its pleasant smell. In addition, it also has antioxidant and antimicrobial properties. CAF is a naturally occurring mild stimulant alkaloid for the central nervous system, muscular and cardiac systems. Due to these effects, moderate consumption of caffeine-containing beverages such as coffee, soft drinks and energy drinks is often used in daily life with the aim of staying awake, increasing learning capacity and exercise performance. However, overdoses of VAN can cause headaches, nausea and vomiting, while overdoses of CAF can lead to adverse effects that can lead to irritability, hypertension, loss of appetite, insomnia, gastrointestinal problems, tachycardia, and even death. For these reasons, it is necessary to determine the concentrations of both molecules, not only for food quality and safety, but also to investigate the effects of these molecules on the human body. Accordingly, Nafyon-ethylenediamine-bonded multi-walled carbon nanotubes (EDA-MWCNTs) and modified boron-doped diamond electrode (BDDE) were used in this study for the simultaneous determination of VAN and CAF. First, MWNTs were functionalized with Acyl chloride groups that reacted more with EDA to form amine functionalized MWCNTs. Experimental findings have shown that modified BDDE has high activity for the electrochemical oxidation of both compounds. At 0.10 M H2SO4, the linear range for the determination of binary mixtures of VAN and CAF by square wave voltametry (SWV) at 0.10 M H2SO4 was 0.4-40 μM and the resulting determinations were 0.15 μM and 0.18 μM (LOD = 3SD/m), respectively. 
Modified BDDE was used to determine the amount of VAN and CAF in different food samples and it has successfully detected with a good recovery of 94%-102% and 95-100% after adding the standards, respectively.