Theses supervised by Prof. Dr. İsmail Hakkı Boyacı
11 theses · Hacettepe University
Süt ve süt ürünlerinde sorunlara neden olan patojen Salmonella spp. ve psikrotrof Pseudomonas fluorescens suşlarının biyokontrolünde bakteriyofajların kullanımı
Salmonella spp. ve düşük sıcaklıklarda gelişme gösterebilen psikrotroflar, süt ve süt ürünleri endüstrisinde sorun yaratan mikroorganizmalar arasındadır. Salmonella, dünya çapında gıda kaynaklı hastalık etmenlerinin başında gelmekte olup, yol açtığı ciddi sağlık riskleriyle daima gündemde olan patojenlerden biridir. Pseudomonas fluorescens kompleks suşları ise, soğutulmuş sütte baskın olarak görülen psikrotroflardan olup özellikle ısıl işlemler sonrasında aktif kalabilen ekstraselüler enzimlerinin yol açtığı pastörize-UHT sütlerde ve süt ürünlerinde raf ömrünün kısalması, jelleşme, aroma bozulmaları gibi sorunlarla öne çıkmaktadır. Bu nedenle bu türlerin çiğ sütte gelişmesinin ve enzim üretmesinin engellenmesi süt endüstrisi açısından önem taşımaktadır. Bakteriyofajlar, bakterileri spesifik olarak enfekte eden virüsler olup gıdalarda patojen/bozulma etmeni bakterilerle savaşta önemli bir alternatif olarak öne çıkmakta ve pek çok uygulamada başarı sağlanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, süt endüstrisinde sorun yaratan bu bakterilerin biyokontrolü için çeşitli kaynaklardan ilgili bakteriyofajların izolasyonu, tanımlanması ve kapsamlı karakterizasyonu ile bu bakteriyofajlardan hazırlanacak karışımların süt ortamında etkinliğinin saptanmasıdır. Bu amaçla ilk olarak bakteri ve bakteriyofaj izolasyonu yapılmıştır. Bakteriyofaj karakterizasyonunda önce konakçı spektrumu belirlenmiş ve hem Salmonella hem de Pseudomonas fluorescens fajlarının konakçı spesifitelerinin yüksek olduğu saptanmıştır. Transmisyon elektron mikroskobu görüntülerinden yola çıkılarak yapılan analizler sonucunda Salmonella fajlarının siphovirus ve myovirus, Pseudomonas fajlarınınsa siphovirus ve tectivirus morfotiplerinde olduğu saptanmıştır. Restriksiyon parça uzunluk polimorfizmi analizi ile bakteriyofajlar sınıflandırılmıştır. Daha sonra bakteriyofajların replikasyon parametrelerini belirlemek amacıyla gelişme ve adsorpsiyon eğrileri çıkarılmıştır. Salmonella fajlarının latent dönem sürelerinin 5-25 dakika, patlama büyüklüklerinin 42-176 POB/hücre aralığında; Pseudomonas bakteriyofajlarınınsa 5-15 dakika ve 10-91 POB/hücre aralığında olduğu saptanmıştır. Salmonella bakteriyofajlarında yapılan kısmi sekans analizi sonucunda, bu fajların toksik gen bölgesi taşımadığı saptanmıştır. Buna ek olarak, üç Pseudomonas fajının tüm genom analizi yapılmış ve bunlardan birinin GenBank veritabanında bulunmayan yeni bir bakteriyofaj olduğu keşfedilmiştir. Karakterizasyonu takiben bakteriyofaj kokteyllerinin etkinliği süt örneklerinde ortaya konulmuş ve Salmonella için 1,01 log birime, Pseudomonas içinse UHT sütte 5,29, çiğ sütte ise 3,44 log birime kadar bakteriyel redüksiyon elde edilmiştir. Pseudomonas grubu ile yapılan çiğ süt denemesinde ayrıca fajların çiğ sütte görülen diğer baskın mikroorganizma grupları ile sütün fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkisi de incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda bakteriyofajların farklı içerikteki ve özellikteki sütlerde, sütün pH, titrasyon asitliği, renk gibi özellikleri üzerinde belirgin bir negatif etki göstermeden hedef mikroorganizma grubunun sayısını kontrol altında tutabildiği saptanmıştır. Böylece bu alanda ülkemiz ve dünya literatüründeki boşluklar doldurularak süt ve süt ürünleri endüstrisinde mevcut yöntemlerle üstesinden gelinemeyen sorunların doğal ve ekonomik yoldan çözümüne yönelik güncel ve özgün bir yaklaşım geliştirilmiştir.
Gıdalarda kullanılmak üzere bakteriyofaj temelli enkapsülasyon yöntemlerinin incelenmesi, optimizasyon ve depolama etkinliği tayini
Bakteriyofajların, gıda muhafaza ve güvenliğine ilişkin biyokontrol uygulamalarında etkili antimikrobiyal potansiyelinden yararlanmak, heyecan verici bir gelecek beklentisi olmakla birlikte, başarı için, güvenli ve etkili bakteriyofaj ürünlerinin üretilmesine ihtiyaç vardır. Bakteriyofajların yaygın kullanımı, orta ve uzun süreli depolama ve kolay nakliye için gelişmiş metodolojiler gerektirmektedir. Seçilen yöntemin özellikleri, formülasyonlar, proses koşullarının işlem yapılacak bakteriyofaja yüksek özgünlük göstermesi, alternatif yöntemlerin üretilme ihtiyacını beraberinde getirmektedir. Bu tez kapsamında bakteriyofajların gıda örneklerinde biyokontrol ajanı olarak kullanımına ilişkin iki temel başlıkta araştırma gerçekleştirilmiştir; i) dondurarak kurutma (liyofilizasyon), püskürtmeli kurutma ve vakum küpük kurutma yöntemleri ile bakteriyofajların kurutulması, kurutma proses etkisinin izlenmesi ve depolama stabilitesinin incelenmesi, ii) kuru toz ve film formda hazırlanan bakteriyofaj preparatlarının hayvansal ve bitkisel gıdalar üzerindeki etkinliğinin incelenmesi. Bu tez kapsamında literatürde ilk kez kurutma işlemi sonrası belirli süre ve sıcaklıkta depolama gerçekleştirilmiş toz bakteriyofaj formülasyonlarının etkinliği gerçek gıda örneklerinde test edilmiştir. Tez kapsamında, bakteriyofaj tozlarının üretiminde liyofilizasyon ve püskürtmeli kurutma yöntemlerinin kullanımı, formülasyon tasarımı, proses kayıpları ve iki farklı sıcaklıkta depolama stabilitesi değerlendirilmiştir. Liyofilizasyon çalışması kapsamında sakkaroz, mannitol, polietilenglikol ve jelatin içeren sakkaroz karışımları ile bakteriyofaj kokteyli karıştırılarak hazırlanan 12 farklı formülasyon araştırılmıştır. Liyofilizasyon işlemi sırasında, kullanılan kriyoprotektanlarda bakteriyofaj titresinde 0,59-2,35 log POB arasında bir azalma gözlenmiştir. Liyofilizasyon çalışması sonucunda, 4±1°Ϲ ve 25±1°Ϲ'de bakteriyofaj yüklü 0,3 M sakaroz jelatin karışımı, 12 ay depolama sonunda diğer kriyoprotektanlar ve sıvı bakteriyofaj kokteyline göre önemli ölçüde daha az bakteriyofaj titre kaybı (p<0,05) sergilemiştir. Püskürtmeli kurutma çalışması kapsamında ise mannitol, kazein, yağsız süt tozu ve maltodekstrin içeren 12 formülasyonda bakteriyofaj kokteyli ile formülasyonlar hazırlanmıştır. Püskürtmeli kurutma işlemi sırasında, kullanılan eksipiyanlarda bakteryofaj titresinde 1,19-1,95 log POB azalma gözlenmiştir. Seçilen eksipiyanlardan bakteriyofaj yüklü % 15 maltodekstrin ve % 5 kazein sırasıyla 4±1°Ϲ ve 25±1°Ϲ'de 12 ay depolama sonunda diğer eksipiyanlar ve sıvı bakteriyofaj kokteyline göre önemli ölçüde daha az bakteriyofaj titre kaybı (p<0.05) göstermiştir. Vakum köpük kurutma kapsamında, farklı oranlarda sığır serum albumini+gliserol ve sığır serum albumini+sakkaroz formülasyonları kullanılarak S. Enteritidis F5–4 bakteriyofajının kurutulma süreci ve kurutma proses kayıpları incelenmiştir. Sığır serum albumini ve sakkaroz formülasyonu için üç farklı proses koşulunda bakteriyofaj titresindeki düşüş izlenmiş, optimum proses koşulları belirlenmiş ve Proses II (35°Ϲ , 0,06 MPa, 5 saat) koşullarında, % 15 (a/h) sığır serum albumini + % 10 (a/a) sakkaroz içeren formülasyonda 0,68 log POB titre düşüşü en başarılı sonuç olarak gözlenmiştir. Liyofilizasyon ve püskürtmeli kurutma çalışmalarında en yüksek stabiliteye sahip toz formülasyonunun, çiğ tavuk eti örneklerinde 4±1°C'de 6 gün süreyle depolaması sonunda antimikrobiyal etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, çiğ tavuk göğüs etinde depolama sonunda sırasıyla infeksiyon çokluğu (MOI) 100 ve 1000'de yeni hazırlanan bakteriyofaj tozları için 1,86 log KOB/cm2 ve 2,18 log KOB/cm2, 4±1°Ϲ'de 10 ay boyunca depolanan liyofilize bakteriyofaj tozları için 1,08 log KOB/cm2 ve 1,26 log KOB/cm2 ve 25±1°Ϲ'de 10 ay boyunca depolanan liyofilize bakteriyofaj tozları için 0,66 log KOB/cm2 ve 1,00 log KOB/cm2 azalma sergileyerek Salmonella sayısında etkin bir düşüş ortaya koymuştur. Püskürtmeli kurutma çalışmasında elde edilen sonuçlara göre, çiğ tavuk göğüs etinde depolama sonunda sırasıyla MOI 100 ve 1000'de yeni hazırlanmış kuru tozlardan % 15 maltodekstrin için 1,85 log KOB/cm2 ve 2,13 log KOB/cm2 ve % 5 kazein için 1,78 log KOB ve 2,09 log KOB/cm2 azalma, 4±1°Ϲ'de 10 ay boyunca depolanan püskürtülerek kurutulmuş bakteriyofaj tozları için 1,09 log KOB/cm2 ve 1,30 log KOB/cm2 azalma ve 25±1°Ϲ'de 10 ay boyunca depolanan tozlar için 0,72 log KOB/cm2 ve 0,95 log KOB/cm2 azalma sergileyerek Salmonella sayısında etkin bir düşüş ortaya koymuştur. Film formda hazırlanan bakteriyofaj preparatlarının araştırılması kapsamında, 4±1°Ϲ'de 5 günlük depolama süresi boyunca dört farklı biyopolimer ve bakteriyofaj kokteyli kullanılarak daldırma yöntemi ile kaplanan çilek örneklerinin fizikokimyasal kalitesi, Salmonella'ya karşı antimikrobiyal aktivitenin etkinliği ve bakteriyofaj stabilitesi araştırılmıştır. Kullanılan biyopolimerler peynir altı suyu protein konsantresi (WPC), karboksimetil selüloz, kitosan ve sodyum aljinattır. Çilek örneklerinin renk, pH değeri ve titre edilebilir asitliği (TA) ile depolama sırasında bakteriyofajların stabilitesi ve antimikrobiyal aktivitesi incelenmiştir. Tüm biyopolimerler arasında, WPC kaplama, pH değerinde en az yükselme ve TA'da en az düşüşü göstermiştir. Depolama sırasında, bakteriyofaj kokteyli yüklenmiş WPC kaplanan örneklerde 0,7 log POB/g azalma gözlenmiştir. En yüksek antimikrobiyal aktivite, MOI 1000 olduğu durumda 5 gün sonra 3,1 log KOB/g azalma ile bakteriyofaj kokteyli yüklenmiş WPC kaplanmış örneklerinde gözlenmiştir. Sonuçlar ışığında, bakteriyofaj kokteyli yüklü WPC kaplamanın soğuk depolama süresince kaplanmamış örneklere kıyasla çok daha iyi fizikokimyasal ve mikrobiyolojik kaliteye sahip olduğu; bu nedenle, çileklerin hasat sonrası depolanmasında kullanılabileceği gösterilmiştir.
Mimetik bıyomoleküller kullanılarak metamalzeme yüzeyinin gelıştirilmesi ve meta-biyo-sensör hazırlanması
Bu tez kapsamında, nano boyuttaki üstün özelliklere sahip olan metamalzemelerin bu özelliklerinden yararlanılarak etkin bir çevirici olarak kullanılma potansiyelleri ortaya konulmuştur. Bu amaçla yarıklı halka rezonatörü (Split Ring resonator, SRR) ve indiyum kalay oksit (Indium Tin-Okside Nanorod, ITO NR) ITO NR'lar gibi iki farklı metamalzeme ile çalışılmıştır. Metamalzeme tasarımı elektromanyetik simülasyonlar ile yapılmıştır. Simülasyon sonuçları ile istenilen dalga boyunda en yüksek duyarlılığı verecek yapı tespit edilmiştir. Nano meta malzeme yüzeylerinin nanofabrikasyonu elektron demeti litografisi ile gerçekleştirilmiştir. Bu yüzeyler Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR-ATR), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), optik geçirgenlik (ya da yansıma) spektrumu temelinde karakterize edilmiştir. SRR-Meta-biyo-sensöre ait çeviricinin hazırlanmasında temel malzeme olarak, kimyasal stabilitesi nedeniyle altın kullanılmıştır. Örnek SRR-çiplerin hazırlanmasında alttaş olarak optik geçirgenliği yüksek quartz seçilmiştir. Yakın-infrared (near infrared, NIR) bölgede çalışan, metatronik nano-devre temelli, yüksek hassasiyetli, kırılım indisi sensörü geliştirilmesi hedeflenmiştir. Sensör yapısı, transparan iletken oksitlerin nano-çubuk şeklinde desenlendirilmesi ile üretilmiştir. Polarizasyon bağımlı bu metatronik devrelere, ayarlanabilir bir sensör cevabı kazandırılarak, fonksiyonellikleri arttırılmıştır. Bu amaçla, indiyum-kalay-oksit (indium-tin-oxide, ITO) nano-çubukların (NR) yüzeyinde, plazma polimerizasyon (PlzP) tekniği ile NH¬2 (amin) grupları oluşturulmuştur. Yüzey fonksiyonellendirmesi için plazma polimerizasyon yöntemi (PlzP) ile farklı plazma koşullarında (güç/ süre) yüzeye peptid moleküllerini bağlamaya uygun fonksiyonel amin grubu (-NH2) kazandırılmıştır. Çevirici yüzeyini hedefe özgül kılabilmek için karara varılan oligo [acyl-lysine] (OAK) Antimikrobiyal peptit mimetiği (AMPm) ve Trombin Aptamer ile tanıyıcı tabaka oluşturulmuştur. Bu şekilde hazırlanan meta-biyo-sensör, son aşamada hedef analite karşı denenmiş ve oluşan cevaplar değerlendirilmiştir. AMPm yüzey modifikasyonu ile hazırlanan SRR-nano-sensör sisteminde 102 cfu/ml E.coli hedef derişimine karşı 15 dk. analiz süresi ile anlamlı cevap alınmıştır. Aptamer yüzey modifikasyonu ile hazırlanan SRR-nano-sensör siteminde ise 120 mM Trombin hedef molekülüne karşı 15 dk. analiz süresi ile anlamlı cevap alınmıştır. ITO NR kullanılarak hazırlanan meta-biyosensör sisteminde ise 0,032 pM hassasiyet ve 15 dk. analiz süresi ile en iyi anlamlı cevap alınmış sensör yüzeyi olmuştur. Her üç sensör yüzeyi de hedeflerine karşı seçici davranış göstermiş ve yanlış pozitif cevap vermedikleri izlenmiştir. Metamalzemeler ile AMPm ve Aptamerlerin entegrasyonu ile yüksek hassasiyette, seçicilikte ve doğrulukta bir biyosensör oluşturmak bu tezin hedefini oluşturmaktadır. Bu çalışmanın iki hedefi bulunmaktadır; tek hücre tanısına izin verebilecek hassas bir biyosensör ve ikincisi ise daha ucuz ve pikomolar seviyesinde ölçüm yapabilmeye izin verecek, oldukça hassas bir biyosensör ortaya koyabilmektir. Bahsedilen ITO NR'lar ile gerçekleştirilen biyosensör çalışmaların, vücuda yerleştirilebilen hassas ve biyo-uyumlu metatronik nano-yapıların elde edilmesi ve yakın gelecekte bireysel tıbbi uygulamalar için nanofotonik biyosensörlerin elde edilmesinde temel oluşturacağı düşünülmektedir. Bu çalışma kapsamında, PlzP tekniği ile yüzey fonksiyonellendirmesi yapılarak AMPm ve Aptamerler ile tanıyıcı tabakanın oluşturulmasıyla ortaya konulan gelişmiş özelliklere sahip bir meta-biyo-sensör, literatürde bir ilk olacaktır. Tez kapsamında nano-yüzeylerin hazırlanması, modifikasyonu ve uygulamaları ile yeni bir sistem ortaya konulmuş ve bu yeni meta-biyosensörler başarı ile geliştirilmiştir.
Salmonella spp. ve Escherichia coli'ye etkili bakteriyofajların karakterizasyonu ve gıda uygulamaları
Gıda kaynaklı hastalıklar ile ilişkilendirilmekte olan patojenler ile mücadelede biyolojik ve kimyasal birçok yöntem bulunmaktadır. Antimikrobiyal kimyasalların yani antibiyotiklerin kullanımı antibiyotik dirençli bakterilerin ortaya çıkmasının ivmelenmesinden dolayı geliştirmelere veya alternatiflere gereksinim duymaktadır. Salmonella türleri, gıda kaynaklı enfeksiyonlara yol açan ve ciddi sağlık etkileri barındıran patojen bakteriler olmalarının yanı sıra gıda bozulmalarına da yol açmaktadırlar. Escherichia coli (E. coli) ise gıdalara kontaminasyonlar, yetersiz ısıl işlem gibi problemler ile bulaşmakta ve gıda bozulmalarına sebebiyet vermektedir. Bakteriyofaj uygulamaları ile bu bakterilerin eliminasyonu sağlanabilmektedir. Bu tez kapsamında E. coli K-12 bakterisine etkili bakteriyofajlar izole edilmiş, saflaştırılmış ve konsantre edilmiştir. Bakteriyofajlar için konakçı skalası belirlenmiş ve adsorpsiyon hız sabitleri hesaplanmıştır. Konsantre edilmiş bakteriyofajların DNA izolasyonu gerçekleştirilmiş ve bu DNA'lar restriksiyon enzimleri ile kesim yöntemiyle fragment şablonları elde etmek amacıyla kullanılmıştır. Bu yönteme göre farklı olduğu saptanan bakteriyofajların tek aşamalı gelişme eğrileri çıkarılmış, patlama büyüklüğü ve latent dönem süreleri hesaplanmıştır. Bakteriyofajların pH ve sıcaklık stabiliteleri belirlenmiştir. Konsantre fajlar, transmisyon elektron mikroskobu ile morfolojik olarak karakterize edilmiştir. Konak bakterilere etkili bakteriyofaj karışımları kullanılarak yağsız sütteki S. enteritidis, S. typhimurium ve E. coli K-12 bakterilerinin inhibisyonu test edilmiştir. Bu denemeler farklı ortam sıcaklıklarında (4 ve 25℃) ve farklı bakteri inokülasyon miktarlarında gerçekleştirilmiştir. 24 saatin sonunda 25℃'de en yüksek bakteri inaktivasyonu, Salmonella faj karışımı için 3,5 log10 KOB/ml ve E. coli K-12 faj karışımı için 4,8 log10 KOB/ml olarak düşük bakteri inokülasyon miktarlarında saptanmıştır. Soğuk zincirin kırılması durumunu simüle etmek amacıyla E. coli K-12 bakterisi içeren kontrol grubu ile farklı MOI değerinde bakteriyofaj karışımı eklenmiş deney grubu sütler 7 gün boyunca 4℃'de muhafaza edilmiştir. Süt örnekleri, 7 günün sonunda 25℃'de inkübe edilerek 24 saat boyunca bakteri/ bakteriyofaj sayılarındaki değişimler takip edilmiştir. E. coli K-12 inaktivasyonunda, bakteriyofaj uygulaması üzerinde stres varlığının etkisi ilk defa bu çalışma ile ortaya koyulmuştur. Tez kapsamında, yağsız süte bakteriyofaj karışımı uygulamasında ortam parametrelerinin etkisi araştırılmış olup Salmonella ve E. coli K-12 bakterilerinin biyokontrolünde bu karışımların kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Süt ve süt ürünlerinde tür tayinin senkronize floresans spektroskopisiyle belirlenmesi
Süt endüstrisinde koyun, keçi ve manda gibi yüksek fiyatlı süt türlerinin inek sütü gibi düşük fiyatlı süt türleriyle karıştırılması ve bu nedenle süt türlerinin saflığının belirlenememesi, gerçek etiketlemenin doğru yapılamaması dünya genelinde yaygın bir sorun haline gelmiştir. Bu sorunların çözümüne yönelik son zamanlarda geliştirilen spektroskopik yöntemler, DNA ve protein bazlı geleneksel yöntemlere nazaran daha hızlı, pratik ve düşük maliyetli olması sebebiyle tercih edilmektedir. Tez kapsamındaki çalışmada çiğ süt ve fermente süt ürünlerinde (yoğurt ve peynir) inek, koyun, keçi ve manda türlerinin tanımlanması amacıyla senkronize floresans spektroskopisi (SFS) yöntemi geliştirilmiştir. Yöntemin prensibi, süt ve süt ürünlerinde bulunan florofor bileşiklerinin tür ve miktarlarındaki farklılıklara dayanmaktadır. Çalışmada, 10 nm'lik adımlarla Δλ= 20-100 nm olacak şekilde 250-550 nm uyarma dalga boyu aralığında kaydedilen verilerle her bir örneklem grubu (süt, yoğurt ve peynir) için kalitatif ve kantitatif analizler gerçekleştirilmiştir. Kalitatif analizler için; saf ve karışım numunelerinin ayrılması, dört farklı süt türünün sınıflandırılması ve ikili karışım türlerinin (koyun-inek, keçi-inek ve manda-inek) tanımlanması amacıyla kısmı en küçük kare-diskriminant analiz (PLS-DA) yöntemine dayalı üçer tane model geliştirilmiştir. Kantitatif analizlerde ikili karışım türlerin PLS-DA modeli ile belirlenmesinden sonra, inek sütünün diğer süt türlerinde karıştırma oranlarını tespiti için üçer adet kısmi en küçük kare (PLS) modelleri geliştirilmiştir. Çiğ süt örneklem grubu için geliştirilen PLS-DA modelleri ile tüm süt türleri başarılı bir şekilde birbirinden ayrılmıştır. İnek sütü ile karıştırılarak elde edilen koyun-inek, keçi-inek ve manda-inek ikili karışımların PLS modellerinin performansları incelendiğinde sırasıyla yüksek kalibrasyon ve validasyon belirleme katsayısı (R2) değerleri (koyun: 0,992-0,989; keçi: 0,992-0,988; manda: 0,998- 0,986) ile düşük tespit limiti (LOD) ve tayin limiti (LOQ) (koyun: %4,06-%12,31; keçi: %3,52-%10,66; manda: %3,52-%10,64) değerleri elde edilmiştir. Tez kapsamında çalışılan yoğurt ve peynir fermente süt ürünleri için geliştirilen PLS-DA modelleri ile sınıflandırmalar başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. İkili karışım şeklinde hazırlanan yoğurt örneklerindeki süt türlerinin karıştırma oranlarının belirlenmesi amacıyla geliştirilen 3 farklı PLS modeli için yüksek kalibrasyon ve validasyon R2 değerleri (koyun-inek: 0,996-0,957; keçi-inek: 0,992-0,978; manda-inek: 0,999-0,978) ile düşük LOD ve LOQ (koyun-inek: %1,64-%5,47; keçi-inek: %3,25- %10,85; manda-inek: %0,46-%1,55) değerleri başarılı bir performans ortaya koyduğunu göstermektedir. Peynir örneklerinin ikili karışımlarına ait PLS modelleri incelendiğinde ise karışımların içerdiği süt oranlarının yüksek kalibrasyon ve validasyon R2 değerleri (koyun-inek: 0,998-0,969; keçi-inek: 0,996-0,981; manda-inek: 0,981-0,952) ile düşük LOD ve LOQ (koyun-inek: %1,47-%4,90; keçi-inek: %3,28-%10,94; manda-inek: %1,73-%5,75) değerleriyle başarılı şekilde belirlenebildiği gösterilmiştir.
Kemometrik yaklaşımlarla gıda tağşişlerinin belirlenmesinde spektroskopik yöntemlerin kullanılması
Gıda bütünlüğü kavramı kontrol edilebilir, güvenli, kaliteli ve gerçek gıdanın sağlanması yoluyla gerçekleştirilebilmektedir. Bu kavramın günümüz koşullarında gerçekleştirilebilmesi için hızlı sonuç veren ve hassas analiz yöntemlerine ihtiyaç vardır. Son yıllarda senkronize floresans spektroskopisi (SFS), lazer indüklü plazma spektroskopisi (LIBS) ve Raman spektroskopisi (RS) teknikleri yüksek hassasiyet ve sağladıkları detaylı bilgi nedeniyle yoğun olarak araştırılmaktadır. Bu yöntemlerden elde edilen yüksek boyuttaki veri setinden anlamlı bilginin ekstrakte edilmesi için kemometrik veri işleme yöntemleri kullanılmaktadır. Tez çalışmasında SFS, LIBS ve RS tekniklerinden elde edilen bilgi Temel Bileşen Analizi (PCA), Kısmi En Küçük Kareler-Diskriminant Analizi (PLS-DA), Kısmi En Küçük Kareler Regresyonu (PLSR), Temel Bileşen Regresyonu (PCR) ve Çoklu Lineer Regresyon (MLR) ile analiz edilmiş ve üç farklı gıda tağşişinin belirlenmesine yönelik metot geliştirilmiştir. Geliştirilen metotların ortak noktası gıdanın lipit kompozisyonuna ait bilgilerin kullanılmasıdır. Gıdaların lipit fazında majör ve minör olarak bulunan bazı moleküllerin farklı gıda tağşişlerinin tespitinde kullanılabilme potansiyelleri incelenmiştir. SFS tekniğiyle yağların tokoferol ve klorofil içerikleri üzerinden tahin yağlarındaki ayçiçek yağı tağşişi belirlenmiştir. PCA modelinde ilk iki temel bileşen kümülatif varyansın %81.50 %99.45'ini açıklamıştır. Dalgaboyu seçim moduyla (WSM) en başarılı PCA modeli dalgaboyu aralığı (Δλ) 60 nm'de toplanan veriyle oluşturulmuştur. Gruplar arası ayrımı sağlayan bantlar yağların fenolik madde ve tokoferol içeriklerinden kaynaklanmıştır. Kantitatif analiz PLSR, PCR ve MLR modelleriyle gerçekleştirilmiştir. PLSR en başarılı sonucu vermiştir. PLS modelinin farklı Δλ'lardaki kalibrasyon (RMSEC), çapraz validasyon (RMSECV) ve tahmin (RMSEP) modellerinin hata kareler ortalamasının karekökü değerleri 0.26-0.84, 0.74-1.40 ve 1.24-1.82 aralığındadır. Bağıl Standart Sapma (RSD) ve tahmin modelinin bağıl hata değeri (REP) 0.87-6.71 ile 13.98-20.64 arasındadır. Tespit ve tayin limiti (LOD, LOQ) değerleri %0.34-0.86 ile %1.14-2.88 arasındadır. WSM hata değerlerini arttırmış, REP, RSD, LOD ve LOQ değerlerini negatif etkilemiştir. SFS ve PLS kullanımıyla tahin yağlarındaki ayçiçek yağı tağşişini yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlikle tespit eden kantitatif bir model geliştirilmiştir. LIBS tekniğiyle yağların elemental kompozisyonu üzerinden tereyağındaki margarin tağşişi belirlenmiştir. PCA modelinde ilk iki temel bileşen kümülatif varyansın %88.76 ve %97.92'sini açıklamıştır. Gruplar arası ayrım örneklerin Na, Ca, K, Fe, Mg ve Zn içeriklerindeki farklılıktan kaynaklanmıştır. PLSR sonucunda R2kal=0.999 ve R2pred=0.984'tür. RMSEC, RMSEP, RSD ve REP değerleri 2.02, 3.37, 11.3 ve 13.0'dır. LOD ve LOQ değerleri %3.9 ve %13.0'dır. RS tekniği kullanılarak lipit kompozisyonunda gerçekleşen değişiklikler üzerinden dondurulup eritilmiş olup tazeymiş gibi satışa sunulan tavuk örneklerindeki tağşiş belirlenmiştir. Tavuk örneklerinden hekzan ve Folch ekstraksiyonlarıyla yağ ekstrakte edilmiştir. Haftalık ve aylık bazda bir veya iki döngü olarak dondurulup eritilmiş örnekler PLS-DA modelleriyle birbirinden ayrılmıştır. Karakteristik Raman bantlarındaki değişimler detaylı olarak incelenmiştir. Tavuk yağlarının metabolomiks temelli analizi Kuadrupol- Uçuş Zamanlı Sıvı Kromatografisi Kütle Spektrometresi ile gerçekleştirilmiştir.1-monostearin, 1-monoolein, 11(12)-epoksieykozatrienoik asit-d11, palmitik amid ve di(2-etilhekzil) adipat olmak üzere altı metabolit tanımlanmış ve oluşum mekanizmaları tartışılmıştır.
Escherichia coli o157:H7 eliminasyonu için doğal antimikrobiyal bileşenlerin ve bakteriyofajların kullanımı
Son yıllarda gelişen antibiyotik direnci ile birlikte patojen bakterilerin kontrolünde zorluklar yaşanmaya başlamıştır. Bu nedenle patojen bakterilerle mücadele kapsamında yeni yöntemlerin araştırılması gerekmektedir. E. coli O157:H7 bakterisi insanlar için önemli bir patojendir. Sunulan tez kapsamında E. coli O157:H7 bakterisinin inhibisyonu için doğal antimikrobiyal bileşenlerin ve bakteriyofajların kullanımı ayrıca bu bileşenlerle bakteriyofajların birlikte kullanımının E. coli O157:H7 bakterisi üzerine olan etkisi incelenmiştir. Öncelikle E. coli O157:H7 bakterisine ait fajlar izole edilmiştir. Üzüm, ayva, nar gibi bitkisel ürünlerden fenolik madde ekstraksiyonu yapılmış ve E. coli O157:H7 üzerindeki antibakteriyel etkisi incelenmiştir. Ayrıca beş farklı pekmez örneği ve propolisin de E. coli O157:H7 üzerindeki antimikrobiyal etkisi araştırılmıştır. Antibakteriyal etki hem katı hem de sıvı ortamda incelenmiştir. Bitkisel ekstraktların ve propolisin toplam fenolik içeriklerine bakılmış, pekmez örneklerinin ise hem toplam fenolik hem de hidroksimetil furfural (HMF) miktarları belirlenmiştir. Örneklerin karakteristik bazı özelliklerinin belirlenmesi amacıyla HMF ve toplam fenolik madde değerleri saptanmıştır. Daha sonra E. coli O157:H7 inhibisyonu için bitkisel ekstraktlar, pekmez örnekleri ve propolisin fajlarla birlikte kullanımı araştırılmıştır. Genel olarak pekmez örneklerinin orijinal konsantrasyonu olan d ile d/2 ve d/4 konsantrasyonları faj plaklarının büyümesine neden olurken d/16 konsantrasyonu plak büyüklüğü üzerine etki etmemiştir. Üzüm, ayva ve nar ekstraktlarının yüksek konsantrasyonları faj oluşumunu inhibe ederken düşük konsantrasyonların faj plak büyüklüğü üzerine bir etki yapmadığı gözlenmiştir. Propolis örneğininde faj titresinin azalttığı gözlenmiştir. Plak büyüklüğü üzerine en iyi etki pekmez örneğinde görüldüğü için faj-pekmez arasındaki etkileşimin araştırılması için sıvı ortam denemelerine geçilmiştir. Bu denemeler için keçiboynuzu pekmezi örneği ve tp3 fajı seçilmiştir. Yalnızca fajın ve faj-pekmez kullanımının E. coli O157:H7 inhibisyonuna ve faj titresine olan etkisinin anlaşılabilmesi için zaman-ölüm eğrisi deneyi yapılmıştır. Pekmez örneğinin faj patlama büyüklüğüne olan etkisinin anlaşılabilmesi için tek aşamalı gelişme eğrisi çıkarılmıştır. Gelişme eğrisi sonuçlarına göre pekmezin faj patlama büyüklüğünü arttırdığı gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar fajın tek başına daha iyi çalıştığını ve pekmezin faj üzerinde kısmen antiviral etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Pekmezin faj üzerindeki etkisinin daha iyi ortaya konması amacıyla faj duyarlılık testi yapılmış ve pekmez varlığının faj titresini düşürdüğü gözlemlenmiştir. Faj ile pekmez arasında tam bir sinerjistik etki gözlenememiştir.
Yüzeyde güçlendirilmiş raman spektroskopisi (SERS) temelli platformların geliştirilmesi ve biyoanalizlerde kullanımı
Yüzeyde güçlendirilmiş Raman spektroskopisi (SERS), analitlerin düşük konsantrasyonlarında belirlenebilmesini sağlayan güçlü bir tekniktir. Metalik nanoyapılar kullanılarak, hedeflenen moleküldeki kimyasal bağların titreşim enerjilerine ait sinyaller zenginleştirilmektedir. SERS tekniğinin uygulanmasında yaygın olarak kolloidal nanopartiküllerden ve katı yüzeylerde oluşturulan plazmonik SERS temelli platformlardan faydalanılmaktadır. Bu tez kapsamında, farklı gıda örneklerinde ve biyolojik ortamlarda bulunan biyomoleküllerin tespitine yönelik SERS ölçümlerinde kullanılabilecek platfromlar geliştirilmiş ve hedeflenen moleküller için uygulamaları yapılarak zenginleştirme faktörleri (EF), gözlenebilme sınırı (LOD) ve tayin edilebilir alt sınır (LOQ) değerleri hesaplanmıştır. SERS temelli platformları oluşturulması için kolloidal özellikte çubuk şeklinde altın nanopartiküller (Au-NRs) ve küresel şekilli gümüş nanopartiküller (AgNPs) sentezlenmiştir. Sentezlenen nanopartiküllerin karakterizasyonları yapılarak plazmon bandları, şekil ve boyutları belirlenmiştir. Biyoanalizlerde iki farklı teknik kullanılarak; kolloidal haldeki nanopartiküllerin süspansiyonları ve altın kaplı cam yüzeyler üzerine nanopartiküllerin kimyasal ve fiziksel bağlarla immobilize edilmeleri sonucunda üç farklı özellikte SERS temelli platformlar oluşturulmuştur. Bu platformlar Au-NRs, AgNPs ve Au-AgNPs olarak adlandırılmış ve hedeflenen biyomoleküller için geliştirilen biyoanalizlerde kullanılacak şekilde seçilmiştir. Tez kapsamında askorbik asitin belirlenmesine yönelik SERS aktif işaretçi molekülleri kullanılarak bir yöntem geliştirilmiş ve askorbik aside ait kantitatif değerler hesaplanarak LOD ve LOQ sırasıyla; 1,37 µg ml-1 ve 4,56 µg ml-1 olarak bulunmuştur. İşaretçi olarak kullanılan bromkresol yeşili üzerinden hesaplanan EF değeri 1,33x109 olarak bulunmuştur. Kafeinin analizi için geliştirilen üç farklı SERS temelli platform kullanılarak SERS ölçümleri alınmış ve EF değerleri karşılaştırılmıştır. İçlerinden en iyi performansı gösteren gümüş nanopartiküllerin altın yüzeylere kendiliğinden tek tabaka (SAM) oluşturacak şekilde immobilize olduğu Au-AgNPs yüzeyler kullanılmıştır. Bu platform için EF değeri 6,7x109 olarak hesaplanmıştır. SERS ölçümleri 20X ve 50X mercekleri kullanılarak alınmıştır. Elde edilen spektrumlar üzerinden hesaplanan LOD ve LOQ değerleri; 20X mercek için sırasıyla 0,1904 ve 0,6346 mg ml-1 ve 50X mercek için sırasıyla 0,0678 ve 0,2260 mg ml-1 olarak bulunmuştur. Yapay tatlandırıcıların SERS temelli platformlar kullanılarak belirlenebilmesi için asesulfam K, siklamat, sukraloz, aspartam ve sakarine ait spektrumlar alınmış ve EF değerleri herbir platform için hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar üzerinden aspartamın maden sularında yapay tatlandırıcı olarak miktarının belirlenmesine yönelik AgNPs nanopartikülleri kullanılarak SERS temelli bir yöntem geliştirilmiştir. Sade ve meyve aromalı maden sularında LOD değerleri ise sırasıyla; 0,13 ve 0,14 mg ml-1 olarak hesaplanmıştır. Aspartam tayinine yönelik geliştirilen yöntem ile birlikte aspartamın içeceklerde yasal sınırı 0,6 mg ml-1 olan miktarın alt ve üst noktalarında kolaylıkla tespit edilebildiği görülmüştür. Alkalin fosfataz enzimi (ALP) klinik çalışmalarda ve metabolik aktivitelerde elzem bir role sahip olan önemli bir enzimdir. ALP aktivitesinin geliştirilen SERS temelli platformlar ile belirlenmesi için ölçümler alınmış ve 10-11-10-15 M konsantrasyon aralığında yapılan ölçümlerde en iyi performansın Au-NRs nanopartiküllerin kullanılmasıyla alındığı tespit edilmiştir. ALP'nin enzimatik reaksiyonu sonucu ortaya çıkan 5-bromo-4-kloro-3 indol (BCI) ürünün SERS aktif özelliğinden yararlanılmış ve sandviç yapılı immunoassay geliştirilerek Escherichia coli bakterisi için LOD ve LOQ değerleri sırasıyla; 10 ve 30 kob ml-1 bulunarak tayin edilmiştir. Anahtar kelimeler: Yüzeyde zenginleştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS), altın nanopartikül, gümüş nanopartikül, askorbik asit, yapay tatlandırıcılar, kafein, alkalin fosfataz enzimi, Escherichia coli
Hızlı gıda analizlerine yönelik yakın kızılötesi spektroskopisi (NIR) sistemi geliştirilmesi
Gıda üretim zincirinde, hammaddeden sofraya gelene kadar geçen tüm süreçlerde gıda kalitesi ve güvenliğinin sağlanması, tüketicilerin sağlıklı ve güvenilir ürün tüketmesi açısından zorunlu hale gelmektedir. Gıda kalitesi ise üretimin her aşamasında gıdanın fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik parametrelerinin belirlenmesi ve kontrol altına alınmasıyla sağlanmaktadır. Özellikle gıda endüstrisinde kâr amaçlı yapılan tağşişin belirlenmesi, insan sağlığını tehdit eden uygulamaların da bulunmasından dolayı büyük önem taşımaktadır. Gıda kalite parametrelerinin belirlenmesi amacıyla kullanılan referans yöntemler tekrarlanabilir ve kesin sonuçlar vermeleri nedeniyle tercih edilmektedir. Ancak bu yöntemler uzman kişilerin çalıştırılması ve uzun süren analiz basamakları gibi dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle hızlı, güvenilir ve alternatif gıda analiz yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Yakın kızılötesi spektroskopisi (NIR), örneği tahrip etmeden hızlı ve kolay analizine imkân sağlayan ve gıda analizlerinde sıklıkla kullanılan bir yöntem olarak bilinmektedir. Tez kapsamında öncelikle NIR spektroskopisinin reflektans, transmitans ve transflektans ölçüm modlarıyla çalıştırılabilen hızlı ve güvenilir analize imkân veren 3 farklı NIR spektrometrelerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kısmi en küçük kareler (PLS) yöntemiyle geliştirilen modellerin tahmin etme kabiliyetinin kullanılmasına imkân veren yazılımıyla birlikte geliştirilen NIR spektrometreleri ile gıda tağşişi alanında 3 farklı gıda analiz metodunun geliştirilmesi tezin bir diğer amacını oluşturmuştur. İlk çalışmada geliştirilen reflektans spektrometresiyle bezelye ve ıspanak kullanılarak yapılan antep fıstığı tağşişinin kalitatif ve kantitatif tayini yapılmış, geliştirilen temel bileşen analizi (PCA) modeli ile antep fıstığı, bezelye, ıspanak ile bunların ikili karışımları başarıyla sınıflandırılmıştır. Antep fıstığına katılan bezelye ve ıspanağın miktarının belirlenmesi amacıyla farklı ön işlemler ile geliştirilen PLS modellerinin performansları incelenmiş, yüksek kalibrasyon ve validasyon belirleme katsayısı (R2) değerleri (bezelye:0.992-0.995, ıspanak:0.998-0.991) ile düşük tespit limiti (LOD) ve tayin limiti (LOQ) (bezelye: % 1.05-% 5.27, ıspanak: % 0.19-% 0.95) değerlerine sahip modeller en iyi performansı gösteren iki model olarak belirlenmiştir. Geliştirilen reflektans spektrometresi kullanılarak yürütülen ikinci çalışmada öncelikle sütlere ısıl işlem uygulanıp uygulanmadığı belirlenmiş, ardından koyun, keçi ve inek sütleri ile bu sütlerin ikili ve üçlü karışımlarının tür tayini gerçekleştirilmiştir. Kısmi en küçük kareler-diskriminant analizi (PLS-DA) yöntemi kullanılarak geliştirilen ilk model sayesinde çiğ ve pastörize sütler başarılı şekilde sınıflandırılmıştır. Ardından geliştirilen farklı PLS-DA modelleriyle çiğ ya da pastörize olduğu belirlenen sütler, saf haldeki koyun, keçi ve inek sütleriyle, karışım halde bulunan koyun-keçi, koyun-inek, keçi-inek ve koyun-keçi-inek sütleri olarak yüksek başarım ölçüsü verileri ile sınıflandırılabilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen son çalışmada ise kanola yağındaki erusik asit miktarının belirlenmesi amacıyla reflektans, transmitans ve transflektans NIR spektrometreleri kullanılmıştır. Farklı ön işlemlerin geliştirilen PLS modelleri üzerindeki etkileri incelenmiş ve en uygun PLS modelleri belirlenmiştir. Kalibrasyon ve validasyon veri seti için bulunan R2 değerleri reflektans spektrometresi için 0.994-0.978, transmitans spektrometresi için 0.993-0.990, transflektans spektrometresi için 0.993-0.991 olarak bulunmuştur. LOD ve LOQ değerleri ise reflektans, transmitans ve transflektans spektrometreleri için sırasıyla % 0.15-% 0.75, % 0.11-% 0.56 ve % 0.26-% 1.30 olarak bulunmuştur. Elde edilen performans verilerine bakıldığında geliştirilen NIR sistemlerinin yüksek R2 ile düşük LOD ve LOQ değerlerine sahip PLS modelleriyle erusik asit miktarını tahmin edebildiği görülürken transmitans ve transflektans spektrometrelerinin reflektans spektrometresine göre daha iyi bir performans sergilediği ortaya konulmuştur.
Unun kalite parametrelerinin yakın ve orta kızılötesi spektroskopisi kullanılarak tahmin edilmesi
İnsan beslenmesinde büyük bir öneme sahip olan hububat, hububat içerisinde de birinci sırada buğday yer almaktadır. Sanayide kullanılan buğday hammaddesinin kalitesi iklime, genetik farklılığa, çevre ve depo koşullarına bağlı olarak önemli değişiklikler göstermektedir. Buğdaydan elde edilen un özellikle ekmek, makarna ve bisküvi üretiminde kullanılmaktadır. Elde edilen bu son ürünlerin kalitesi ise unun kalitesine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Unlarda kalite, unun belirli bir amaç için kullanmaya yarayışlılığını saptayan çok sayıda ölçülebilir parametreleri ifade etmektedir. Bu parametrelerin ölçülmesi fiziksel (hektolitre ağırlığı, camsılık, tane sertliği vb), kimyasal (rutubet miktarı, kül miktarı vb.), fizikokimyasal (gluten indeksi, sedimentasyon ve beklemeli sedimentasyon değerleri vb.), reolojik (farinogram ve ekstensograf özellikleri) ve teknolojik (ekmek, makarna ve bisküvi analizleri) analizlerle yapılabilmektedir. Fakat bu analizlerin yapılması için uzman personele ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı zamanda bazı analizlerin yapılması uzun süreli olup zararlı kimyasalların kullanımını gerektirmektedir. Kimyasal maddelerin kullanımına gerek olmadığı için yakın kızılötesi ve orta kızılötesi gibi spektrofotometrik yöntemler çevre kirliliğine neden olmamaktadır. Yapılan çalışmada elde edilen spektrumlar ve klasik yöntemlerle elde edilen parametreler arasındaki ilişki kemometrik veya matematiksel algoritmalar kullanılarak araştırıldı. Tez kapsamında ekmeklik buğday kırma ve un, makarnalık buğday kırma ve un ve bisküvilik buğday un örnekleri ile çalışılmıştır. Her bir örnek matrisi için 19 parametre için kalibrasyon modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen kalibrasyon modelleriyle, geleneksel yöntemlere gerek kalmadan ve daha kısa sürede spektrometrik yöntemlerle unların kalite parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. En yüksek doğrulukta kalibrasyon modellerinin % protein, % rutubet ve % yaş gluten parametreleri için elde edildiği görülmüştür. % Protein değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, bisküvilik buğday ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,963, 0,979, 0,956 ve 0,983'dür. % Rutubet değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,942, 0,941 ve 0,955'dir. % Gluten değeri için ekmeklik buğday, makarnalık buğday, ve sulu bölge ekmeklik buğday için elde edilen R2 değerleri sırasıyla 0,917, 0,934, 0,954 ve 0,962 olarak elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Buğday, Un, Kalite, Kemometri, Yapay Sinir Ağları, Yakın Kızılötesi Spektrometresi, Orta Kızılötesi Spektrometresi.
Farklı nanopartiküller kullanılarak bakteri tayinine yönelik gradient yöntemi geliştirilmesi
Günümüzde etiketsiz, kolay uygulanabilen, düşük maliyetli ve kısa sürede sonuç veren analiz yöntemlerinin geliştirilmesi büyük önem kazanmıştır. Bu çalışmada patojenik bakteri tayinine yönelik olarak, kolay uygulanabilir ve düşük maliyetli olan nanopartikül temelli yoğunluk gradient yönteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, immünolojik etkileşim sonrası bağlanmayan bakteriler, bakteri yakalayan nanopartiküller ve bakteriye bağlanmadan kalan nanopartikül-antibadi çiftleri yoğunluklarına ve boyutlarına bağlı olarak yoğunluk gradienti içerisinde farklı fazlarda toplanmıştır. Fazların optik yoğunluk değişimlerin takibi için basit ve düşük maliyetli bir optik düzenek kullanılmış, veriler MatLab yazılımı ile grafiksel olarak bilgisayarda işlenmiştir. Biyoanaliz yöntemlerinde sıklıkla kullanılan nanopartiküllerden; altın nanopartiküller, manyetik nanopartiküller, kuantum noktalar ve karbon nanokürelerin kullanımıyla sükroz gradientinde bakteri-partikül bandı oluşumu ve bant değişimlerinin detaylı olarak anlaşılması için ön çalışmalar yapılmıştır. Nanopartikül ve bakteri-nanopartikül fazlarının incelenmesi için bölgesel santrifüj prensibinin kullanılması uygun bulunmuştur. Partikül hacmi, tek faz ve iki faz gradient etkisi, çözelti konsantrasyonları ve hacmi, tampon çözeltinin etkisi gibi band oluşumunu etkileyen gradient parametreleri ayrı ayrı incelenmiştir. Nanopartiküllerin karakterizasyonu için TEM ve UV-Vis spektroskopisi kullanılmıştır. Ayrıca kuantum noktaların karakterizasyonu için floresans spektroskopisi, karbon nanokürelerin yüzey karakterizasyonu için FTIR-ATR kullanılmıştır. Gradientteki bantlardan çekilen örneklerden katı besiyerinde koloni sayımı yapılmış, partiküllerin hedefe özgü olan ve olmayan etkileşimlerde bakteri bağlama verimlilikleri hesaplanmıştır. Hedefe özgü olmayan etkileşimlerde bakteri miktarına bağlı olarak, kuantum nokta bantlarının göç mesafeleri ve CNP bantlarının alt sınır değerlerinin değişimi takip edilmiştir. Hedefe özgü etkileşimlerde ise bakteri-NP fazlarının ortalama optik yoğunluk değerinde bakteri miktarıyla orantılı değişim görülmüştür. Sistem CNPler ile kalibre edildikten sonra gerçek örneklerde analiz için hazır hale gelmiştir. Geliştirilen yöntem ile sütte Escherichia coli tayini yapılmıştır. Yöntemin tespit limiti ve tayin limiti sırasıyla 8 ve 28 kob/ml olarak belirlenmiştir. Enterobacter aerogenes çalışmalarıyla yönteminin seçiciliği ispatlanmıştır. Sonuç olarak, hemen her laboratuvarda kolaylıkla bulunan santrifüj cihazı ve cep telefonu kamerası kullanılarak basit bir düzenekle, hızlı ve hassas bakteri teşhisi yapılabileceği gösterilmiştir. Patojenik bakteri teşhisi için bakteri-NP faz takibine dayanan bu yöntem literatürdeki santrifüj çalışmalarına da yenilikçi bir yaklaşım getirmiştir. Geliştirilen bu yöntem; düşük maliyetli oluşu, kolay uygulanabilnmesi, işlem basamaklarını azaltarak kısa sürede sonuç verebilmesi nedeniyle literatürdeki yöntemlere alternatif oluşturmuştur.