Katalaz elektrodu hazırlanması ve hidrojen peroksit tayininde kullanılması

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi KATALAZ ELEKTRODU HAZIRLANMASI VE HİDROJEN PEROKSİT TAYİNİNDE KULLANILMASI Sinan AKGÖL Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman : DoçDr. Erhan DİNÇKAYA Hidrojen peroksit tayininin, temel bilimlerden endüstriyel uygulamalara kadar geniş bir aralıkta büyük önem taşıdığı uzun zamanlardan beri bilinmektedir. Bu çalışmada, çözünmüş oksijen probu üzerinde katalaz immobilizasyonu yoluyla hidrojen peroksit tayini için duyarlı biyosensörler geliştirildi. Enzimatik tepkime uyarınca, hidrojen peroksit derişimiyle ilişkili olarak üretilen oksijenin miktar tayini standart grafiklerin kullanılmasıyla gerçekleştirildi. Katalaz elektrodunun geliştirilmesi çalışmalarında, farklı immobilizasyon yöntemlerinin kullanılmasıyla jelatinde ve selüloz asetat membranlar üzerinde immobilize edilmiş katalazı temel alan enzim elektrotları hazırlandı. Enzim ve destek maddesi, membran kalınlığı ve çapraz bağlayıcı reaktif oranlan incelendi. En iyi sonuçlar jelatin tabanlı katalaz elektroduyla elde edildi. Hazırlanan biyosensörün optimizasyon çalışmalarında en uygun katalaz, jelatin ve glutaraldehit oranları sırasıyla 1650,3 U/cm^, 5,9 mgjelatin/cm2 ve %2,5 olarak belirlendi. En uygun çalışma ortamı olarak 50 mMlık pH:7,0 olan fosfat tamponunun kullanılması ve ölçümlerin 35°C de yapılması gerektiği sonucuna varıldı. Karakterizasyon denemeleri sırasında 1,0x10`^ mM - 3,0 mM hidrojen peroksit derişim aralığında doğrusal sonuçların alınabildiği belirlendi. Tekrarlanabilirlik denemelerinde (n=18), 0,59 mM hidrojen peroksit için ortalama değer (x), standart sapma (S.S) ve varyasyon katsayısı (V.K) sırasıyla 0.59 mM, 4,20x10'^ ve %0,71 olarak bulundu. Ayrıca söz konusu enzim elektrodunun termal kararlılık, depo kararlılığı ve substrat özgüllüğü incelendi. Katalaz elektrodunun pratikte uygulanabilirliği, yöntemin süt örneklerinde hidrojen peroksit analizine uyarlanmasıyla gösterildi. Anahtar Kelimeler : Katalaz, Hidrojen Peroksit, Enzim Elektrotları, Biyosensörler

VI SUMMARY MSc Thesis PREPARATION OF CATALASE ELECTRODE AND ITS USAGE FOR HYDROGEN PEROXIDE DETERMINATION Sinan AKGÖL Cumhuriyet University, Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor : Assoc. Prof.Dr. Erhan DÎNÇKAYA It has been known that the determination of hydrogen peroxide has such a great importance in a wide range of from scientific research to industrial applications in for a long time. In this studies, biosensors which were sensitive for hydrogen peroxide determination by the immobilization of catalase on dissolved oxygen probe were developed. The determination of the amount of oxygen produced related to hydrogen peroxide concentration as to the enzymatic reaction was carried out by using the standard graphics. Enzyme electrodes based on catalase immobilized in gelatine and on cellulose acetate membranes by utilizing various immobilization methods were prepared during the development of catalase electrode. The parameters like the amount of enzyme and supportive material, membrane thickness and cross-linking reactive ratio were all investigated. It was found that the best results were obtained by using enzyme electrode based on catalase immobilized in gelatine. In the optimization studies of the biosensors prepared, the most suitable catalase, gelatine and glutaraldehyde ratios were determined as 1650.3 U/cm^, 5.9 mggelatine/cm2 and 2.5%, respectively. The phosphate buffer (50 mM; pH:7.5) and 35°C were established as providing the optimum conditions. During characterization experiments, a linearity was observed in the hydrogen peroxide concentration range between 1.0x10` 2 mM - 3.0 mM. The reproducibility experiments (n=18) revealed that, for 0.59 mM hydrogen peroxide, the average value (x), standard deviation (S.D.) and variation coefficient (C.V.) were found as 0.59 mM, 4.20x10` 3 and 0.71%, respectively. Moreover, both thermal and storage stability and substrate specificity of the enzyme electrode were examined. The practical application of the catalase electrode were proved by adapting the method for hydrogen peroxide analysis in milk samples. Key words : Catalase, Hydrogen Peroxide, Enzyme Electrode, Biosensors.