Development of sensor systems for food quality monitoring

Abstract

The main objective of this thesis is to fabricate electrochemical sensors for the detection of 2,4-diaminotoluene (2,4 TDA), 2,6-diaminotoluene (2,6 TDA), and 4,4´-methylene diphenyl diamine (MDA), possibly carcinogenic primary aromatic amines (PAAs) that poses a serious health risk because they can transfer from multilayer food packages including adhesives based on aromatic polyurethane (PU) systems, to the food. The thesis is based on the following three chapters: (1) Development of a nano-modified glassy carbon electrode for the determination of 2,6-diaminotoluene (2) A screen-printed electrode modified with gold nanoparticles/cellulose nanocrystals for electrochemical detection of 4,4´-methylene diphenyl diamine (3) Development of a nano-modified screen-printed electrode for the determination of 2,4-diaminotoluene. In this work, full electrochemical characterization of the nano-modified electrodes was carried out, and the electrochemical properties were described. Migration tests were also conducted to modified sensors in order to investigate their potential application in real food systems. The results of this work clearly showed that modified electrochemical sensors allow reliable quantification of the most important primary aromatic amines migrating from packaging materials to food and can be used as an alternative to the commonly used conventional analytical techniques for the detection of these toxic compounds.

Bu tezin başlıca amacı, çok katmanlı ambalaj malzemelerinden gıdaya geçiş yapan insan sağlığına zararlı kanserojen primer aromatik aminlerin hızlı tespiti için nanomalzemeler ile modifiye edilerek seçiciliği arttırılmış elektrokimyasal sensörlerin üretilmesi ve gerçek gıda sistemlerinde potansiyel kullanımlarının araştırılmasıdır. Bu tez çalışması temelde üç bölümden oluşmakta olup bunlar şu şekilde sıralanmaktadır: (1) 2,6-diaminotoluenin tayini için nano-modifiye camsı karbon electrotun geliştirilmesi (2) 4,4’-metilen difenil diaminin elektrokimyasal tespiti için altın nanopartiküller/selüloz nanokristaller ile modifiye edilmiş ekran baskılı bir elektrot geliştirilmesi (3) 2,4- diaminotoluenin tayini için nano-modifiye ekran baskılı bir electrot geliştirilmesi. Bu çalışmada, farklı nanomalzemelerle modifiye edilmiş camsı karbon elektrot ile ekran baskılı elektrotların tüm elektrokimyasal karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca, bu elektrotların gerçek ambalaj sistemlerindeki potansiyel kullanımlarının tespit edilmesi için migrasyon testleri uygulanmıştır. Bu tez çalışması, geliştirilen nano-modifiye sensörlerin çok katmanlı ambalaj malzemesinden gıdaya geçiş yapması olası primer aromatik aminlerin seçici olarak tespitinde kullanılabileceğini, ve bu maddelerin tespitinde yaygın olarak kullanılan konvensiyonel analitik yöntemlere alternatif olabileceğini göstermiştir.