Geri Dön

Dolgulu kolon entegre edilmiş enzim elektrot sistemleri ile gıda örneklerinde glukoz, sukroz ve laktoz miktarının saptanması

Determination of glucose, sucrose and lactose contents of food samples with packed bed columns integrated enzyme electrode systems

  1. Tez No: 105666
  2. Yazar: İSMAİL HAKKI BOYACI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET MUTLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2001
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 143

Özet

IV ÖZET Glukoz, sukroz ve laktoz gıdaların yapısında yaygın olarak bulunan, kalite kriteri ve/veya proses gereği derişimi ölçülmesi gereken karbonhidratlardır. Otomasyona geçen günümüz gıda üretim proseslerinde daha kısa sürede ve daha yüksek hassasiyette ölçüm yapabilecek sistemlere gereksinim duyulmaktadır. Bu nedenlerle gıdalarda glukoz, sukroz ve laktozun ölçümünde kullanılacak elektrot ve ölçüm sistemleri üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında yukarıda belirtilen üç analiti gıda örneklerinde herhangi bir ön işlem yapmaksızın doğrudan tek bir örnekle ölçebilecek bir ölçüm sisteminin hazırlanması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda amperometrik hidrojen peroksit elektrot ile dolgulu kolon reaktörler birleştirilmiştir. Ölçüm sisteminin performansım etkileyebilecek parametreler aşama aşama test edilerek yüksek performansa sahip bir ölçüm sistemi hazırlanmaya çalışılmıştır. Öncelikle, glukoz ölçüm sistemi hidrojen peroksit elektrot ile glukoz oksidaz (GOD) enzimi tutuklu dolgulu kolon reaktörün birleştirilmesi ile hazırlanmıştır. Bu aşamada GOD enziminin zayıf bazik karakterde reçine (Duolite A568) üzerine tutuklama parametreleri test edilmiş ve optimum tutuklama parametreleri; başlangıç enzim derişimi 1 mg/mL, tutuklama süresi 210 dk, tutuklama pH'sı S ve tutuklama sıcaklığı 35°C olarak saptanmıştır. Partikül büyüklüğünün tutuklu enzim aktivitesi üzerine etkisini belirlemek amacıyla dört farklı partikül üzerine aynı miktarda enzim optimum tutuklama parametrelerinde tutuklanmış ve tutuklu enzimlerin Vmax ve Km değerleri hesaplanarak karşılaştınlmıştır. Küçük partikül (275 um) üzerine tutuklanmış enzimin daha yüksek Vmax ve Km değerlerine (sırasıyla 2.56 mmol/dk mg enzim, 16.7 mmol/L) sahip olduğu saptanmıştır. Ayrıca farklı büyüklüklerde enzim tutuklu partiküllerin Thiele modülü ve etkinlik katsayıları hesaplanmıştır. Partikül büyüklüğünün artması ile Thiele modülünün 1.92'den 4.19'a arttığı, etkinlik katsayısının ise 0.817'den 0.545'e azaldığı saptanmıştır. Partikül büyüklüğünün, L/D oranının ve akış hızının, enzim tutuklu dolgulu kolon reaktör kinetiği üzerine etkisi uyan-cevap ve moment teknikleri ile incelenmiştir. Sonuçlar kolon Peclet sayısı, eksenel dağılım katsayısı, dönüşüm hızı, Damköhler sayısı ve reaksiyon hız sabiti değerleri hesaplanarak açıklanmıştır. Bu veriler doğrultusunda hazırlanacak ölçüm sisteminde kullanılması uygun olan partikül büyüklüğü, kolon L/D oram ve akış hızı sırasıyla; 275 um, 10 ve 40 mL/dk olarak belirlenmiştir. Glukoz ölçüm sistemi hidrojen peroksit elektrot ile optimum parametrelerle hazırlanan enzim tutuklu dolgulu kolon reaktör birleştirilerek hazırlanmıştır. Akış hızının elektrot performansı üzerine etkisi incelenmiş, 40 mL/dk akış hızının uygun olduğu saptanmış ve bu değerde ölçüm sisteminin doğrusallık sının, hassasiyeti ve cevap süresi sırasıyla 2 mmol/L, 77.6 nA/mM ve 3 dk olarak saptanmıştır. Glukoz, sukroz ve laktoz ölçüm sistemi, sandviç tip tanıyıcı tabakaya sahip glukoz elektrodu ile invertaz ve 3-galaktozidaz enzimleri tutuklu dolgulu kolon reaktörlerkullanılarak hazırlanmıştır. İnvertaz ve (3-galaktozidaz enzimlerinin optimum tutuklama parametreleri sırasıyla; başlangıç enzim miktarı 8-6 mg/mL, tutuklama süresi 180-120 dk, tutuklama sıcaklığı 45 C ve tutuklama pH'sı 5-6 olarak belirlenmiştir. Akış hızının tutuklu enzimlerin görünür aktiviteleri üzerine etkileri incelenmiş ve optimum akış hızı 50 mL/dk olarak belirlenmiştir. Bu akış hızında glukoz, sukroz ve laktoz ölçüm sisteminin performans parametreleri sırasıyla, doğrusallık sının 16, 20, 12 mmol/L; hassasiyet 24.9, 18.5, 10.8 nA/mM ve cevap süresi 16 s, 3 dk, 4 dk olarak saptanmıştır. Hazırlanan ölçüm sistemi, model çözeltilerde ve gıda örneklerinde glukoz, sukroz ve laktoz miktarları ölçülerek test edilmiştir. Gıda örnekleri içerisindeki analit miktarları ayrıca ticari enzimatik test kitlen ile de belirlenmiş ve ölçüm sonuçlan, içeriği bilinen model çözelti derişimleri ve test kiti sonuçlanyla karşılaştınlmıştır. Sonuçlar arasındaki yüksek korelasyon, hazırlanan ölçüm sistemi sonuçlarının ticari enzimatik test kit sonuçlan ile uyum içerisinde olduğunu göstermektedir. ANAHTAR KELİMELER: Biyosensör, Amperometrik Enzim Elektrot, Glukoz, Sukroz, Laktoz, Dolgulu Kolon Reaktör, Uyan Cevap Tekniği, Moment Analizi, Etkinlik Katsayısı, Thiele Modülü, Damköhler Sayısı

Özet (Çeviri)

M ABSTRACT Glucose, sucrose and lactose are common carbohydrates in foods whose concentrations should be measured for quality control and process criteria. Faster and more sensitive measuring devices are required in today's food production processes, which are getting more automated day by day. For that reason, there are so many researches on electrodes and measuring systems for determination of glucose, sucrose and lactose concentrations in food samples. In this study, it was aimed to prepare a measuring system for determination of these substrates in food samples without any pre-treatment and by applying only one sampling step. So, amperometric hydrogen peroxide electrode was integrated with packed bed reactors. Factors that affect the performance of measuring system were tested step by step to obtain high performance measuring system. In the first step, glucose measuring system was prepared by integration of hydrogen peroxide electrode with glucose oxidase (GOD) enzyme immobilized packed bed reactor. In this step, immobilization parameters of GOD enzyme on weak base ion exchange resin (Duolite AS68) was tested and optimum immobilization parameters were determined as; initial enzyme concentration 1.0 mg/ml, immobilization time 210 min, immobilization pH 5 and immobilization temperature 3S°C. In order to determine the effect of particle size on the activity of immobilized enzyme, same amount of enzyme were immobilized on four different particle sizes of Duolite A568 at the same immobilization parameters. Their Vma* and Km values were calculated and then compared. It was obtained that the enzymes immobilized on small particles (275 um) had higher Vmax and Km values, which are 2.56 mmol/min mg enzyme and 16.7 mmol/L, respectively. Also Thiele modulus and effectiveness factor for enzyme-immobilized particles of different sizes were calculated. It was determined that increasing particle size from 275 um to 600 um lead to an increase in Thiele modulus from 1.92 to 4.19 and a decrease in effectiveness factor from 0.817 to 0.545. The effects of particle size, L/D ratio and flow rate on enzyme immobilized packed bed column kinetics were determined by using stimulus-response and moment techniques. The results were explained by calculating of Peclet number, axial dispersion coefficient, conversion rate, Damköhler number and reaction rate. According to these results, the particle size, L/D ratio and flow rate appropriate for this system were determined as 275 um, 10 and 40 mL/min, respectively. Glucose measuring system was prepared by integration of hydrogen peroxide electrode with GOD enzyme immobilized packed-bed column reactor, which is prepared at optimum parameters. The effect of flow rate on measuring system performance was tested and optimum flow rate was determined at 40 mL/min. Linearity, sensitivity and response time of measuring system were obtained as 2 mmol/L, 77.6 nA/mM and 3 min, respectively.vu Glucose, sucrose and lactose measuring system was prepared by integration of glucose electrode which have sandwich type recognition layer with invertase and 0- galactosidase enzyme immobilized packed-bed reactor. Optimum immobilization parameters of invertase and P-galactosidase enzymes were determined respectively as; initial enzyme concentration 8-6 mg/ml, immobilization time 180-210 min, immobilization pH 5-6 and immobilization temperature 45°C. The effect of flow rate on the immobilized enzymes' apparent activity in packed-bed column was tested and 50 mL/min flow rate was selected as optimum flow rate. At this flow rate the performance parameters of glucose, sucrose and lactose measuring system were determined as, linearity 16, 20, 12 mmol/L; sensitivity 24.9, 18.5, 10.8 nA/mM and response time 16 s, 3 min, 4 min, respectively. The measuring system was tested by determining glucose, sucrose and lactose content of model and food samples. Also substrate contents of food samples were measured by using a commercial enzymatic test kit and the results were compared with known model solution concentration and test kit. The high correlation between the values indicated that the prepared measuring system results were harmonious with the commercial enzymatic test kit results. KEY WORDS: Biosensor, Amperometric Enzyme Electrode, Glucose, Sucrose, Lactose, Packed-Bed Column Reactor, Stimulus Response Technique, Moment Analysis, Effectiveness Factor, Thiele Modulus, Damköhler Number

Benzer Tezler

  1. Tez No

    416624

    Design and modeling of a novel rectifier with ceramic hollow fiber membrane contactor for miniaturized absorption cooling devices

    Küçük ölçekli absorpsiyonlu soğutma cihazları için gözenekli seramik borulardan oluşan bir rektifiye aparatının tasarımı ve modellenmesi

    ONUR ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALMILA GÜVENÇ YAZICIOĞLU

    DOÇ. DR. DEREK KEITH BAKER

  2. Tez No

    649090

    Dolgulu kolon biyoreaktör sisteminde glukonik asit üretimi

    Gluconic acid production in packed bed bioreactor

    GÜLCAN SÜTSATAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyomühendislikFırat Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET ŞABAN TANYILDIZI

  3. Tez No

    3484

    Silikajel dolgulu kolon da havanın kurutulmasına silikajelin üretim koşullarının etkisi

    Başlık çevirisi yok

    FEYİZ ABUGALİYE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1988

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DEVRİM BALKÖSE

  4. Tez No

    76647

    Tutuklanmış A. niger ile sitrik asit üretiminin gerçekleştiği üç fazlı dolgulu kolon biyoreaktörün modellenmesi

    Modeling of a three phase bioreactor with packed immobilized A. niger for the production of citric acid

    EMİNE BAYRAKTAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜLKÜ MEHMETOĞLU

  5. Tez No

    79097

    Absorbsiyonlu soğutma sistemi için dolgulu kolon tasarımı

    Design of packed column for absorbtion cooling system

    SEYFULLAH KEYF

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESER KILIÇ

Geri Dön