Raman Spektroskopisinin Et Tür Tayininde Kullanım Olanakları

Transkript

1 Raman Spektroskopisinin Et Tür Tayininde Kullanım Olanakları Hasan Murat Velioğlu Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ, Türkiye Türkiye 12. Gıda Kongresi 1/29

2 İçerik Et tür tayini neden gerekli? Et tür tayininde kullanılan yöntemler Raman spektroskopisi prensipleri Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar Kendi çalışmalarımız Son söz 2/29

3 Et tür tayini neden gerekli? Yasal zorunluluk 05/12/2012 Türk Gıda Kodeksi Et ve Et Ürünleri Tebliği Kanatlı hayvan etleri birbirleriyle karıştırılabilir Farklı hayvan türlerine ait etler birbirleriyle karıştırılamaz Büyükbaş ve küçükbaş hayvan etleri birbirleriyle karıştırılabilir 3/29

4 Et tür tayini neden gerekli? Tüketici sağlığı - Alerjenler (et alerjisi) - Yarı-vejeteryanlar (fleksiteryan, polloteryan) - Gıda zehirlenmesi (beyaz et) 4/29

5 Et tür tayini neden gerekli? Etik konular - Tek tırnaklı etleri - Sakatatlar - Hile, taklit, tağşiş 5/29

6 Et tür tayininde kullanılan yöntemler DNA temelli yöntemler - DNA Hibridizasyonu - PCR temelli yöntemler - Real-Time PCR İmmunolojik yöntemler - Agar jel immunodifizyonu - Precipitin testi - ELISA Kromatografik yöntemler - GC - LC - HPLC Elektroforotik yöntemler - PAGE ve SDS-PAGE - İzoelektrik fokuslama - Kapiler elektroforez Spektroskopik yöntemler - FTIR - NIR - Raman - SERS 6/29

7 Et tür tayininde kullanılan yöntemler Real-time PCR - Altın yöntem, çiğ veya pişmiş üründe başarılı - Pişmiş üründe eşek, domuz eti tespitinde %0,001 hassasiyet (Kesmen vd., 2014). - Kit ve/veya kimyasal kullanımı - Uzmanlık ihtiyacı - Donanımlı laboratuvar ihtiyacı - Maliyet 7/29

8 Et tür tayininde kullanılan yöntemler İmmunolojik ve elektroforetik yöntemler - Hızlı yöntemler - Uzmanlık ihtiyacı daha az - Maliyeti düşük - Kantitatif analizde sınırlı kullanım - Isıl işlem gören ürünlerde sınırlı kullanım 8/29

9 Et tür tayininde kullanılan yöntemler Kromatografik yöntemler - İşlenmiş ürünlerde kullanıma uygun - Yağ veya peptidler üzerinde tespit, ısıl işlemden etkilenmeyi azaltıyor - İleri işlenmiş üründe at ve domuz eti tespitinde HPLC-MS/MS ile %0,24 hassasiyet (von Bargen vd., 2014). - Donanımlı laboratuvar ihtiyacı - Uzmanlık ihtiyacı 9/29

10 Et tür tayininde kullanılan yöntemler Spektroskopik yöntemler - Numunenin analize hazırlanması kolay - Numuneye verilen zarar düşük veya hiç yok - Kalibrasyon sonrası uzmanlık ihtiyacı yok - El tipi cihazlar mevcut, sahada kullanıma uygun - Hassasiyetler henüz istenen seviyede değil - Ürün bileşiminin spektrumlara etkisi 10/29

11 Raman spektroskopisinin prensipleri Raman spektroskopisinin temellerini Hintli bilim insanı C.Venkata Raman 1928 yılında atmış ve 1931 yılında Nobel Fizik Ödülü almıştır. Raman spektroskopisi tekniği; örnek üzerine güçlü bir lazer kaynağı ile foton gönderilmesi ve örnekte bulunan moleküllerden saçılan ışının belirli bir açıdan ölçülmesi ile bu moleküllerdeki kimyasal bağların titreşim, dönme ve benzeri hareketlerinin tespit edilmesi prensibine dayanır. 11/29

12 Stokes Anti-Stokes Raman spektroskopisinin prensipleri Uyarma Raman saçılması Sanal hal Enerji seviyesi 12/29

13 Raman spektroskopisinin prensipleri Kullanılan ışın kaynakları (lazer çeşitleri) Argon iyon (mavi ışık, ~500 nm) Kripton iyon (yeşil ışık, ~600 nm) Helyum-neon (632 nm) Diod (785 veya 830 nm) Nd-YAG (1064 nm) Dedektör Charge-coupled device (CCD) 13/29

14 Parmak izi Raman spektroskopisinin prensipleri Moleküllerdeki titreşimler ile elde edilen karakteristik spektral modellerden (parmak izi spektrumları) maddenin tanımı yapılabilir, hatta kantitatif tayine gidilebilir. Katı, sıvı ve gaz örnekler analiz edilebilir. Molekül yapısında bulunan C=C-, -C C-, -N=N-, -S-S-, -C-O-C- türü bağlardaki hareketler, halkalı bileşiklerdeki daralma-genişleme davranışları şiddetli Raman sinyalleri vermektedir. 14/29

15 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (1) Amaç: Çiğ parça et halindeki tavuk, domuz, hindi, koyun, sığır ve at etini mikro-raman sistemi ile birbirinden ayırmak. Kullanılan yöntem: Parça haldeki çiğ etlerden, üzerinde 785 nm dalga boyunda lazer bulunan mikro-raman sistemi ile 6 mw lazer gücü kullanarak her biri 10 s lik 10 ölçüm alınmıştır. Veri analizi: PCA ve LDA dahil farklı kemometrik yöntemler kullanılmıştır. De Biasio vd., Micro-Raman Spectroscopy for Meat Type Detection, Proc. of SPIE, J-1. 15/29

16 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (1) De Biasio vd., Micro-Raman Spectroscopy for Meat Type Detection, Proc. of SPIE, J-1. 16/29

17 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (1) Değerlendirme Hiçbir numune ön hazırlığı yapılmadan gerçekleştirilen bir ölçüm. Ölçüm sırasında kimyasal kullanımı yok. Analizin numuneye verdiği herhangi bir zarar yok. Nispeten yüksek hata oranı. Örnek Hata (%) Tavuk 5 At 15 Hindi 5 Sığır 10 Koyun 13 Domuz 11 De Biasio vd., Micro-Raman Spectroscopy for Meat Type Detection, Proc. of SPIE, J-1. 17/29

18 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (2) Amaç: Mikro-Raman sistemi ile çiğ parça et halindeki sığır ve at etini tazeyken ayırmak, 12 günlük buzdolabı sıcaklığındaki muhafazada bozulmayı takip etmek. Kullanılan yöntem: Parça haldeki çiğ etlerden günler arasında, üzerinde 671 nm dalga boyunda lazer bulunan mikro-raman sistemi ile 50 mw lazer gücü kullanarak her biri 1-4 s lik 10 ölçüm alınmıştır. Veri analizi: PCA kullanılmıştır. Al Ebrahim vd., Raman spectroscopic differentiation of beef and horse meat using a 671 nm microsystem diode laser, Appl. Phys. B., 113, /29

19 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (2) At etindeki myoglobinin floresan etkisi intensiteyi arttırmaktadır. Al Ebrahim vd., Raman spectroscopic differentiation of beef and horse meat using a 671 nm microsystem diode laser, Appl. Phys. B., 113, /29

20 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (2) Değerlendirme Hiçbir numune ön hazırlığı yapılmadan gerçekleştirilen bir ölçüm. Ölçüm sırasında kimyasal kullanımı yok. Analizin numuneye verdiği herhangi bir zarar yok. Et tür tayininde %100 başarı. Bozulma takibinde referans metod eksikliği (ph ve duyusal analiz) Al Ebrahim vd., Raman spectroscopic differentiation of beef and horse meat using a 671 nm microsystem diode laser, Appl. Phys. B., 113, /29

21 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (3) Amaç: FT-Raman sistemi ile çiğ ve dondurularak kurutulmuş sığır ve at etini ayırmak, sığır eti içerisine ¼, ½ ve ¾ oranında karıştırılmış at etini tespit etmek. Kullanılan yöntem: Çiğ, dondurularak kurutulmuş, belli oranlarda karışım haline getirilmiş örneklerden, üzerinde 1064 nm dalga boyunda lazer bulunan FT-Raman sistemi ile 400 mw lazer gücü kullanarak ölçüm alınmıştır. Veri analizi: Kemometri kullanılmıştır. Zajac vd., Raman spectroscopy in determination of horse meat content in the mixture with other meats, Food Chemistry, 156, /29

22 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (3) Çalışmada at etinin bazı aminoasitleri (Glu, Lis, Lös, Ala) sığır etine göre yüksek miktarda içermesinden referans olarak yararlanılmıştır. Zajac vd., Raman spectroscopy in determination of horse meat content in the mixture with other meats, Food Chemistry, 156, /29

23 Raman spektroskopisi ile yapılan çalışmalar (3) Değerlendirme Ölçüm sırasında kimyasal kullanımı yok. Et tür tayininde %100 başarı. At eti karışımının miktar tayininde oluşturulan model denklem için R 2 değeri 0,94 seviyesinde. Referans metod olarak etlerin aminoasit içerikleri kullanımı başarılı. Tespit limiti %25 seviyesinde. Zajac vd., Raman spectroscopy in determination of horse meat content in the mixture with other meats, Food Chemistry, 156, /29

24 Çalışmalarımız (1) Amaç: Raman sistemi ile sığır ve at etini, ve bu etlerden elde edilmiş karışımları birbirinden ayırdetmek. Kullanılan yöntem: Sığır kıyması içerisinde %25, 50 ve 75 oranındaki at kıymasını tespit etmek amacıyla örneklerden elde edilen yağların Raman spektrumları, üzerinde 785 nm dalga boyunda lazer bulunan Raman sistemi ile 100 mw lazer gücü kullanılarak her örnekten 30 s lik 2 ölçüm alınması ile gerçekleştirilmiştir. Veri analizi: PCA kullanılmıştır. Boyacı vd., A novel method for discrimination of beef and horsemeat using Raman spectroscopy, Food Chemistry, 148, /29

25 Çalışmalarımız (1) Sığır ve at etinin yağ asidi kompozisyonundaki farklılık, Raman sinyallerini etkilemektedir. Boyacı vd., A novel method for discrimination of beef and horsemeat using Raman spectroscopy, Food Chemistry, 148, /29

26 Çalışmalarımız (1) Değerlendirme Kıymalardan yağ ekstraksiyonu (hegzanla karıştırma) dışında ön hazırlık yok Et yağı üzerinden karışımda Raman spektroskopisi ile at eti tespitinde ilk yöntem Valide yöntem ile 1 dakikanın altında sonuç eldesi Tespit limiti %25 seviyesinde. Boyacı vd., A novel method for discrimination of beef and horsemeat using Raman spectroscopy, Food Chemistry, 148, /29

27 Çalışmalarımız (2) Amaç: Raman sistemi ile sığır, koyun, domuz, balık, tavuk, keçi ve manda etini, ve bu etlerden elde edilmiş salamları birbirinden ayırdetmek. Kullanılan yöntem: Kıyma halindeki et örneklerinden, bu etlerden ve karışımlarından üretilen salamlardan yağ ekstraksiyonu yapılmıştır. Elde edilen yağ örnekleri üzerinde 785 nm dalga boyunda lazer bulunan Raman sisteminde 100 mw lazer gücünde analiz edilmiştir. Veri analizi: PCA kullanılmıştır. Boyacı vd., A rapid method for determination of the origin of meat and meat products based on the extracted fat spectra by using of Raman spectroscopy and chemometric method, Eur.Food Res. Tech., 238, /29

28 Değerlendirme Kıymalardan ve salamlardan yağ ekstraksiyonu (hegzanla karıştırma) dışında ön hazırlık yok Pişmiş üründe et yağı üzerinden Raman spektroskopisi ile tür tespitinde ilk yöntem Valide yöntem ile 1 dakikanın altında sonuç eldesi Tespit limiti %50 seviyesinde. Boyacı vd., A rapid method for determination of the origin of meat and meat products based on the extracted fat spectra by using of Raman spectroscopy and chemometric method, Eur.Food Res. Tech., 238, /29

29 DNA temelli yöntemler et ve et ürünlerinde tür tayininde halen en hassas ve doğru sonuç veren yöntemlerdir. Raman spektroskopisi ile geliştirilen yöntem laboratuvarda kalibre edildikten sonra, sahada kullanıma uygun el tipi cihazlara adapte edilebilmekte ve saniyeler içinde analiz sonuçlandırılabilmektedir. Raman spektroskopisi ile yapılan analizlerde numunenin herhangi bir ön hazırlık işlemine tabi tutulmasına çoğunlukla gerek yoktur. Doğru kemometrik yöntem seçildiğinde Raman spektrumundan elde edilen mega veriler çok anlamlı hale getirilebilmekte ve numune hakkında benzersiz parmak izi spektrumları başarıyla yorumlanabilmektedir. Raman cihazlarının işletme maliyetleri (sarf, bakım vb.) düşüktür. Analizler için herhangi bir kit ya da kimyasal kullanılmamaktadır. 29/29

30 TEŞEKKÜRLER Hasan Murat Velioğlu Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ, Türkiye Türkiye 12. Gıda Kongresi