Developing food analysis methods using benchtop nmr spectrometer
Masatipi nmr spektrometre kullanarak gıda analiz yöntemlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 574923
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Kimyasal reaksiyonların masa tipi Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi kullanılarak çevrimiçi izlenmesi, son birkaç yıldır giderek daha cazip hale gelmiştir. Kantitatif çevrimiçi NMR spektroskopisi gıdalar gibi karmaşık ve çeşitli biyokimyasal karışımlara uygulanabilir olması, bu n geleneksel analitik yöntemlere alternatif olarak kullanılabilmesine olanak sağlamıştır. Bu tez çalışmasında, sükroz ve laktoz hidrolizi birer model reaksiyon olarak seçilerek, reaksiyonlar anlık izlenmiştir. Çoğunlukla dötoryumlanmış su kullanımına dayanan geleneksel NMR spektroskopi deneylerinden ziyade, masa tipi bir ekipman akış modunda kullanarak, su ile çalışmaya olanak sağlayan su sinyalini baskılama teknikleri ile kantitatif analizler yapılmıştır. Hidroliz reaksiyonları için, %10 sükroz çözeltisi, %5 laktoz çözeltisi ve süt numunesi hidrolize edilmiş olup, kinetik modelleme amacı ile kesirli dönüşüm modeli kullanılmıştır. Sükroz hidrolizi, laktoz çözeltisi hidrolizi ve süt hidrolizi reaksiyonları için ortalama reaksiyon hız sabitleri sırasıyla 12.88x10-3 dk-1, 1.66x10-2 dk-1, 1.52x10-2 dk-1 bulunmuştur. Belirlenen bu kinetik sabitler diğer bilimsel çalışmalarda elde edilen sonuçlarla benzerlikler göstermiştir. Kantitatif çevrimiçi NMR spektroskopisi, gıda proseslerini sürekli bir modda izlemek için umut verici bir araç olarak görülmüştür. Enzimatik hidroliz reaksiyonlarının çevrimiçi olarak izlenmesine ek olarak, NMR spektroskopisi ve istatistiksel yöntemler kullanılarak farklı süt tiplerinin ayırt edilebilmesi NMR spektralarından laktoz, yağ ve gliserol içerikleri belirlenmiştir. Türkiye ve Fransa menşeli sütler, gliserol içeriği ile ayırt edilebilmiştir. Son olarak, balın, yüksek fruktozlu mısır şurubu ile tağşişi, NMR spektroskopisi ve relaksometre teknikleri ile çalışılmıştır. Tağşiş edilen örnekler, relaksasyon süreleri analiz edilerek başarıyla tespit edilmiştir. Fruktoz şurubu konsantrasyonu ile relaksasyon süreleri arasın da lineer bir ilişki tespit edilmiştir (R2>0.92). Masaüstü NMR spektroskopisi, akademik araştırmalarda ve gıda endüstrinde, gıda örneklerini analiz etmek için gelecek vadeden, kullanımı kolay ve uygun fiyatlı bir metot olarak görülmektedir. Yeni analiz yöntemleri geliştirme konusunda önemli potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
The online monitoring of chemical reactions by using benchtop Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy has become increasingly attractive for the past few years. The use of quantitative online NMR spectroscopy is a promising alternative to traditional analytical methods with its rapid, quantitative and non-invasive nature that makes it applicable to complex and diverse biochemical mixtures like food systems. In this dissertation, sucrose hydrolysis by invertase and milk lactose hydrolysis were chosen as model reactions for online monitoring. Reactions were performed in a continuous flow mode. Moreover, rather than conventional NMR spectroscopy experiments that mostly rely on the use of deuterated water, the benchtop setting allows working in protonated solvents, and tailored water suppression techniques were used to make quantification more accurate. For the hydrolysis reactions, 10% sucrose solution, 5% lactose solution and a milk sample were hydrolyzed. The kinetic constant was determined by the fractional conversion model. Average rate constants for the hydrolysis reactions of sucrose, lactose solution and milk sample were found as 12.88x10-3 min-1, 1.66x10-2 min-1, 1.52x10-2 min-1, respectively. All the results were comparable to the results obtained in other studies found in the literature. Quantitative online NMR spectroscopy was seen as a promising tool for monitoring food processes in a continuous mode. In addition to online monitoring of enzymatic hydrolysis reactions, authentication of different milk types was achieved using NMR spectroscopy and statistical methods (ANOVA and Discriminant Analysis). Lactose, fat and glycerol contents were obtained from the NMR spectra. Milks from Turkey and France were able to be differentiated with their glycerol content. Lastly, honey adulteration by high fructose corn syrup has been studied by NMR spectroscopy combined with relaxometry techniques. Adulterated samples were discriminated by the relaxation times. Relaxation times of alpha anomer, sugar region, water and bulk sample were calculated using a monoexponential approach. A linear relationship was found between high fructose corn syrup concentration and T2 relaxation times (R2>0.92). Benchtop NMR spectroscopy was seen as a promising, easy to use and affordable tool to analyze food samples either for academic research and for the industry. It has significant potential on developing new analysis methods.
Benzer Tezler
- Characterization of Turkish bee products such as propolis, pollen and royal jelly in terms of bioactive components, health effects and encapsulation
Türkiye'ye ait arı sütü, propolis ve polen gibi arı ürünlerinin biyoaktif bileşenler, sağlık etkileri ve enkapsülasyonu açısından karakterizasyonu
ÜMİT ALTUNTAŞ
Doktora
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Crafting wooden-framed bioplastic composite panels through a diy materials design approach
Kendin-yap malzeme tasarımı yaklaşımıyla ahşap çerçeveli biyoplastik kompozit panellerin üretimi
DENİZ TÜMERDEM
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
- Türkiye'de gıda sistemlerinin değerlendirilmesi ve gıda güvencesi risklerine karşı bölgesel gıda sistemi planlaması önerisi
Evaluation of food systems in Turkey and proposal for regional food system planning against food security risks
HALİL İBRAHİM ÖĞÜT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA KUNDAK
- Bir toz içecek numunesinde bulunan renk maddelerinin spektrofotometrik yöntemle simultane tayini
Simultaneous determination of food colorantsin commercial products by uv-vis spectrophotometry
HASAN NAZİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
KimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. HAKAN AKTAŞ
- Yiyecek içecek işletmelerinde menü mühendisliğinin ve fiyatlama yöntemlerinin analizi
The analysis of menu engineering and the pricing methods in food and beverage businesses
UMUT ERMAĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Turizmİstanbul ÜniversitesiTurizm İşletmeciliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEHNAZ DEMİRKOL