Balıketlerinde tazelik indikatörü olarak ksantin nanobiyosensörü geliştirilmesi ve gıda analizlerinde endüstriyel kullanımı
Development of xanthine based nanobiosensor to detect fishmeat freshness and its industrial usage for food analysis
Yazar: BUKET ŞAHYAR
Danışman: PROF. DR. SEMİH ÖTLEŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Balıketinin bozulmasının bir işareti olarak erken bir biyolojik belirteç olan ksantinin (X) hassas elektrokimyasal tespiti için yeni bir biyosensörün geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu yeni biyosensör üç ana adımda oluşturulmaktadır. İlk adım, iletken polimerin (pirol) kurşun kalem grafit elektrot (PGE) üzerine elektropolimerizasyonudur. İkinci adım, gümüş katkılı çinko oksit nanopartiküllerinin (nano Ag-ZnO) hali hazırda poliprol (PPy) ile katkılı PGE üzerine tutulmasıdır. Üçüncü adım, enzimin (ksantin oksidaz) hazırlanmış elektrot (nano Ag-ZnO/PPy/PGE) yüzeyine immobilizasyonudur. Biyosensörün üretim süreci taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilir. Biyosensörün elektrokimyasal davranışları döngüsel voltammetri (CV) ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan enzim elektrotu pH 7.40 ve + 0.7V'de maksimum yanıt vermiştir ve yaklaşık %3.2'lik sabit durum akımının %95'ine ulaşmıştır ve duyarlılık 0.03μA/mM olarak hesaplanmıştır. Tasarlanan biyosensör, gözenekli yapıyı arttırarak, biyosensör performansında önemli bir rol oynayan iletken katılı ZnO nanoparçacıklarının iletken polimer yapısına eklenmesi sayesinde yüksek seçicilik ve düşük 0.07uM saptama limiti göstermiştir.
Önerilen projede balıketi tazeliğinin daha kısa ve basit bir yöntemle belirlenmesi için bir gıda analiz cihazı olarak nanobiyosensör geliştirmek ve geliştirilen bu sensörün karakterizasyon ve optimizasyon çalışmaları sonrasında gıda analizlerinde kullanılabilirliğinin incelenmesini hedeflenmektedir.

Abstract:
Sensitive electrochemical detection of xanthine (X), which is an early biomarker as a sign of fish meat spoilage, was achieved by the construction of a novel biosensor. This novel biosensor developed under three main steps. The first step is electropolymerization of conducting polymer (pyrrole) onto pencil graphite electrode (PGE). The second step is entrapment of silver doped zinc oxide nanoparticles (nano Ag-ZnO) onto PGE, which has already doped with polypyrrole (PPy). The third step is immobilization of enzyme (xanthine oxidase) onto modified electrode (nano Ag-ZnO/PPy/PGE) surface. The fabrication process of the biosensor characterized by scanning electron microscopy (SEM). The electrochemical behaviors of the biosensor characterized by cyclic voltammetry (CV). The prepared enzyme electrodes showed the maximum response at pH 7.40 and +0.7V and reached 95% of steady-state current about ~3.2s and sensitivity was 0.03μA/mM. The designed biosensor showed high selectivity and a low detection limit of 0.07μM thanks to the addition of Ag doped ZnO nanoparticles into the conducting polymer structure, which played an important role in the biosensor performance by increasing porous structure of conducting polymer surface.
In the proposed project, it is aimed to develop nano-biosensor as a food analyzer and to investigate its usefulness in food analysis after characterization and optimization studies of this sensor to determine fishmeat freshness with a shorter and simpler method.