Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

Investigation of Fibre Optic Lead Sensor

Lead is a toxic metal that can be accumulated in the organism over a lifetime. Lead is present in food, beverages, dye and pigment particles, natural water and crystalline glass objects. Especially acidic non- alcoholic beverages may play an important role on the uptake by the organism. The basic reasons of lead accumulation in humans are tetraetyl lead – added gasoline and lead arsenate compounds in commercial pesticide formulations.

Lead poisoning (plumbism) influences with priority the concerned industrial sector workers and to a lesser extent urban populations. As  a result of unplanned urbanization and industrialization, lead accumulation levels in humans may cause development failure not only in babies and children but also in eldery people. Especially the transport vehicles fueled with lead –added gasoline may cause chronic Pb poisoning under heavy traffic conditions. Thus the determination of lead in environmental samples and diverse applications in very important for human healt.

Various spectrometric techniques ( ICP-MS, GFAAS, ICP-AES and FAAS etc.) exist in literature for trace lead determination. All these literature methods are relatively expensive and enable analysis in the laboratory with trained personnel. In situ or field analytical requirements and easy to use optical sensors may meet such requirements. In recent years, many studies have appeared for the use of optical sensors in Pb determination.

A fibre optic sensor based on the use of 2,7-bis(2-arsenophenylazo) 1,8-dihydroxynaphthalene-3,6-disulphonic acid, commonly called Arsenazo-III (ASA III) immobilized onto XAD-16, has been developed for the rapid reflectance spectrometric determination of lead (II). The measurements were carried out at a wavelength of 664.64 nm since it yielded the largest divergence different in reflectance spectra before and after reaction with the analyte element. The sensor was found to have an optimum response at pH=5.0. The sensor response from different probes (n = 5) gave an R.S.D. of 0.23 % at 2.07 ppm Pb(II). The dynamic working response of Pb(II) was found within the concentration range of 0.06–20.7 ppm, with a LOD of 0.01 ppm. The tolerance limits of coexisting ions were also investigated. The sensor can easily be regenerated by immersion in 0.1 M HNO3. The proposed sensor was applied to the determination of Pb(II) in commercial gasoline and glass samples with satisfactory results.

ÇENGEL Tayfun
Danışman : Prof. Dr. İzzet TOR

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Analitik Kimya

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. İzzet TOR

Prof. Dr. Hayati FİLİK

Prof. Dr. Reşat APAK

Prof. Dr. Esma TÜTEM

Prof. Dr. İsmail BOZ.

7- Dodesenil- 8 Kinolinol (Kelex- 100) ile Türevlendirilmiş Reçineyle Cr(III)/ Cr(VI) Türlemesi ve Atomik Absorpsiyon Spektrometrisi ile Tayini

Krom sulu sistemler içerisinde Cr(III) ve Cr(VI) olmak üzere iki farklı oksidasyon basamağında bulunur. Endüstriyel faaliyetler sonucu salınan atıklar krom dahil çeşitli toksik metaller içerir. Krom metali ve ürünleri yüzey kaplama endüstrisinde anotlama işlemlerinde, alaşımların hazırlanmasında, krom kaplamada, deri tabaklamada pil üretimi, ısıya dayanıklı malzemelerin yapımında, boyalarda, kaynak işlemlerinde, kataliz, korozyon kontrolü, oksidasyon, ahşap ürünlerin korunmasında ve çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Cr(III), canlı organizmalar için gerekli eser element olarak kabul edilir. Glukoz tolerans faktörünün ayarlanmasında önemli bir rolü vardır. Cr(III)’ ün aksine Cr(VI) toksik olabilir ve karaciğer, akciğer ve böbrekler üzerinde zararlı etkileri vardır.

Stiren divinilbenzen (SDB) reçinesinin sıvı-iyon değiştirici olarak bilinen Kelex- 100 (7-dodesenil-8 kinolinol) ile modifiye edilmesiyle sentezlenen SDB- Kelex 100 kelatlayıcı reçinesinden ve yine Kelex- 100’ün SDB reçinesi üzerine emdirilmesinden elde edilen SDB- Kelex 100 adsorbanından Cr(III) ve Cr(VI) ayrılmasında, önderiştirilmesinde ve seçimli olarak tayininde yararlanıldı. Sentezlenen SDB- Kelex 100 reçinesiyle yapılan çalışmalar sonucunda tekrarlanabilir sonuçlar elde edilememiştir. Buna karşılık emdirilmeyle hazırlanan SDB- Kelex 100 adsorbanında Cr(VI)’nın kantitatif tutulduğu pH aralığı, pH=1- 3 ve Cr(III)’ün kantitatif tutulduğu pH aralığı pH=6 olarak bulunmuştur. Krom tayinleri atomik absorpsiyon spektrometrisi (AAS) ile yapılmıştır. Her iki tür için bulunan çalışma pH’ larında diğer türün kantitatif olarak tutulmadığı belirlenmiştir. Cr(III) için kesikli temas kapasitesi 12.01 mg g-1-reçine ve Cr(VI) için 121.95 mg g-1-reçine bulunmuştur. Kullanılan Kelex- 100 ligandı ile hem Cr(III) hemde Cr(VI) türleri çok kuvvetli kelat oluşturmalarından dolayı, çeşitli konsantrasyonlarda denenen asit, baz ve yükseltgen kalevi karışımlarla kantitatif olarak elüe edilmelerinde başarılı (< % 30 geri kazanım) olunamamıştır. Krom türlerinin reçineye tersinir olmayan bağlanması nedeniyle adsorban fazında tutulan krom miktarları değil, denge halinde sulu fazda reçine tarafından adsorplanmadan kalan krom miktarları tayin edilerek, krom türlemesi ve önderiştirilmesi, bir dizi değişkenin fonksiyonu olarak incelenmiştir.

Speciation and Atomic Absorption Spectrometric Determination of Cr(III)/Cr(VI) with Resin Derivatized with 7-Dodecenyl-8 Quinolinol (Kelex-100)

Chromium exists in aqueous systems in two different oxidation states, namely Cr(III) and Cr(VI). Wastes discharged from industrial activities may contain various toxic metals including chromium. Chromium metal and related products find wide usage in surface coating anodizing processes, preparation of alloys, chromium plating, leather tanning, battery manufacture, production of heat-resistant materials, dyes, welding operations, catalysis, corrosion control, oxidation, preservation of wooden goods, and various other industrial applications. Cr(III) is accepted to be an essential element for living organisms. It has an important role in the regulation of glucose tolerance factor. As opposed to Cr(III), Cr(VI) may show toxic effects, especially in regard to hepatic, lung, and nephrotoxicity.

Styrene-divinylbenzene (SDB) resin was first derivatized with Kelex-100 (7-dodecenyl-8 quinolinol) known as liquid ion exchanger to obtain the SDB- Kelex 100 chelating resin. Another type of SDB- Kelex 100 resin was obtained by simple impregnation of the ligand onto SDB resin. These two resins were used in the separation, preconcentration, and selective determination of Cr(III) and Cr(VI) species. Reproducible results could not be obtained with the use the former chelating SDB- Kelex 100 resin. On the other hand, using the sorbent prepared by impregnation, Cr(VI) was quantitatively retained in the range of pH 1-3, and Cr(III) at pH 6. All Cr determinations were subsequently made using atomic absorption spectrometry (AAS). For the working pH of specific retention of a given chromium species, the other oxidation state was shown not to quantitatively adsorb. The batch sorption capacities were 12.01 mg g-1 resin for Cr(III) and 121.95 mg g-1 resin for Cr(VI). Since Kelex-100 was a very strong ligand for chelation of all oxidation states of chromium, eluent mixtures of varying concentration of acid, base, and alkaline oxidant were tested in desorption without appreciable success (recovery < 30 %). Due to the irreversible binding of chromium species to the resin, analytical chromium determinations were based on the equilibrium amounts of chromium remaining in the aqueous phase rather than on the amounts retained by the resin. These analytical data were used for the investigation of chromium speciation and preconcentration as a function of various parameters.

YAVAŞÇA Tuğba

Danışman : Yrd. Doç. Dr. Kubilay GÜÇLÜ

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Analitik Kimya

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Reşat APAK

Prof. Dr. Hayati FİLİK

Prof. Dr. Esma TÜTEM

Prof. Dr. İnci SÖZMEZOĞLU

Yrd. Doç. Dr. Kubilay GÜÇLÜ

Bakır(II)-Katalizli C Vitamini Oksidatif Bozunumunun Koruyucu Meyve Asitleri Varlığında Kinetik İncelenmesi

C-vitamini (askorbik asid: AA), meyve ve sebzelerde bulunup, suda çözünebilen ve serbest radikalleri doğrudan söndürebilen güçlü bir antioksidandır. Ayrıca çeşitli besin maddelerinde acılaşma ve ekşimeyi, meyvelerde renk değişimini önler. Doğal kaynaklardan elde edilebildiği gibi kimyasal olarak da sentezlenebilir. İnsanlar C vitaminini üretemediklerinden bunu besinlerden almak zorundadırlar. Bütün taze sebze, meyve ve etler bir miktar C vitamini içerirler. Ancak C vitamini sıcaklığa ve hava oksijenine hassas olduğundan pişirme esnasında ve olumsuz saklama koşullarında hızla bozunur. Cu(II) gibi geçiş metal iyonlarının serbest halde gıdalara geçmesi halinde, AA’in oksidatif parçalanmasını katalizledikleri için bu gıdaların besin kaliteleri olumsuz yönde etkilenir. Bu çalışmada askorbik asit kararlılığının Cu(II) iyonu varlığında nasıl değiştiği ve bu iyonların sitrik, oksalik, tartatik, malik, malonik, fumarik asit gibi koruyucu meyve asitleriyle oluşturduğu metal komplekslerin askorbik asit otooksidasyonunu nasıl etkilediği incelendi. Cu(II)’nin meyve asitleri ile kompleksleşmesi sonucu askorbik asidin katalitik oksidasyondan korunması amaçlandı. Askorbik asidin zamana bağlı derişiminin izlenmesi, İstanbul Üniversitesi Analitik Kimya Anabilim Dalı Laboratuvarlarında geliştirilen ve CUPRAC (bakır(II)-indirgeyici antioksidan kapasite) tayin yönteminde yer alan Cu(II)-2,9-dimetil-1,10-fenantrolin (neokuproin: Nc) reaktifinin kullanıldığı spektrofotometrik tayin yöntemi kullanılarak yapıldı. Çeşitli pH değerlerinde (3.2-4.5) bakır iyonlarının katalizör olarak kullanıldığı oksidasyonun kinetik eşitliği, AA’ya bağlı olarak birinci mertebeden bulundu. Verilen bir pH’daki AA oksidasyon hız sabitleri, sabit bir organik asit düzeyinde Cu(II) konsantrasyonunun artmasıyla arttı. AA otooksidasyonu üzerine organik asit ve bakır(II) konsantrasyonunun etkisi, monohidrojen askorbat ve bakır(II) iyonu-organik asit kelatı arasında üçlü bir geçiş kompleksini içeren bir mekanizma ile açıklanabilir. Cu(II) ve kullanılan organik asitlerinin farklı kombinasyonlarında, organik asit konsantrasyonu arttıkça Cu-katalizli oksidasyon hızı ve tekabül eden spesifik hız sabitleri azaldı. AA’in katalitik otooksidasyonu kararlı Cu(II)-organik asit kompleksleriyle inhibe olduğundan sitrik asit ve Cu(II)’ın oluşturduğu komplekste en yüksek koşullu oluşum sabitine rastlanması bu inhibisyonun daha kuvvetli olması sonucunu doğurdu. Sınanan organik meyve asitleri asetat tamponuna göre daha kuvvetli metal kompleksi oluşturma yeteneğine sahip olduklarından AA’i Cu(II) varlığında asetik asitten daha iyi korudukları görüldü. Cu (II)-ligand kompleksinin kararlılığı arttıkça katalitik aktivitesi azalmaktadır. Gıdalarda koruyucu meyve asitlerinin bulunması geçiş metal-katalizli oksidasyonu önleyerek askorbik asit besin değerlerini korumada yardımcı olur.

  


Kinetic Investigation Of Copper(II)-Catalyzed Oxidative Degradation Of Vitamin C in the Presence of Protective Fruid Acids

Vitamin C (ascorbic acid: AA) is a water-soluble vitamin found in fruits and vegetables, and is a powerful antioxidant capable of quenching free radicals. It also prevents worsening of taste and colour in various foodstuffs and fruits. It can both be derived from natural sources and chemically synthesized. Since humans cannot synthesize vitamin C in their bodies, they have to supply it from nutritional sources. All fresh vegetables, fruits and meat contain certain amounts of vitamin C. Since this vitamin is sensitive to air oxygen and heat, it can be relatively rapidly degraded during unsuitable conditions of cooking and preservation of food. When transition metal ions like Cu(II) are freely incorporated in fruits, their nutritional quality is adversely affected due to transition metal-catalyzed oxidative degradation of AA. In this study, the variation of ascorbic acid stability in the presence of Cu(II) ions was explored, and the effect of Cu(II) complexes formed with protective fruit acids like citric, oxalic, tartaric, malic, malonic and fumaric acids on the autoxidation of AA was investigated. The aim was to protect AA from catalytic oxidation with the help of these fruit acids complexed with Cu(II). The varying concentration of AA as a function of time was followed with the use of Cu(II)-neocuproine (Nc: 2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline) spectrophotometric reagent developed in the Analytical Chemistry Laboratories of Istanbul University and previously used in the CUPRAC (CUPpric Reducing Antioxidant Capacity) assay. The kinetic equation for the Cu(II)-catalyzed oxidation at various pH (3.2-4.5) was found to be first-order with respect to AA concentration. The rate constants of AA oxidation at a given pH increased with Cu(II) concentration for a fixed level of organic acid. The effect of the concentrations of organic acid and Cu(II) on the autoxidation of AA can be interpreted with the plausible formation of a ternary transition complex formed between monohydrogen ascorbate and Cu(II)-organic acid chelate. When different combinations of Cu(II) and organic acids were selected, it was observed that as the organic acid concentration was increased, the Cu(II)-catalyzed autoxidation rate and the corresponding specific rate constants decreased. Since the catalytic oxidation of AA was inhibited in the presence of stable Cu(II)-organic acid complexes, the highest conditional stability constant was encountered in the citric acid complex of Cu(II), resulting in a stronger inhibition with this complex. Since the tested organic fruit acids had a stronger complexation ability for AA than acetate buffer, they were found to better protect AA than acetic acid in the presence of Cu(II). The catalytic activity of Cu(II)-ligand complexes decreases as complex stability increases. The presence of fruit acids in foodstuffs helps to protect nutritional ascorbic acid values by preventing transition metal-catalyzed oxidation reactions.

KÜÇÜKÇOBAN Çınar
Danışman : Prof. Dr. Esma TÜTEM

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Analitik Kimya

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Esma TÜTEM

Prof. Dr. Reşat APAK

Prof. Dr. Hayati FİLİK

Prof. Dr. Gülaçtı TOPÇU

Doç. Dr. Kevser SÖZGEN BAŞKAN

Türkiye’de Yetiştirilen Bazı Erik Çeşitlerinin Toplam Antioksidan Kapasitelerinin Ve Başlıca Antioksidan Bileşenlerinin Karşılaştırılması

İnsan sağlığı açısından büyük risk oluşturan pek çok hastalığın (başta kanser olmak üzere kalp ve damar hastalıkları dahil) ortaya çıkmasını engelleyen ve birçok bitki türünde bol miktarda bulunan fenolik bileşikler (polifenoller) insan sağlığı üzerindeki bu etkileri nedeniyle biyolojik aktif maddeler olarak adlandırılmakta ve pek çok çalışmaya konu olmaktadır. Metabolik reaksiyonlar sonucu oluşan serbest radikalleri tutma etkilerinden dolayı bu bileşiklerin en önemli özelliklerinden biri antioksidan aktiviteleridir. Meyve, sebze ve diğer pek çok bitkisel üründe bulunan bu bileşikler aynı zamanda bitkilerin renk, tat ve lezzetinden sorumlu oldukları gibi besin kalitesini de etkilerler.

Yaş ve kurutulmuş olarak yılın büyük kısmında var olması, göreceli ucuzluğu ve pek çok insanın ağız tadına uygunluğu gibi nedenlerle insanların en çok tükettiği meyvelerden olan eriğin ülkemizde yetişen bazı çeşitlerinin toplam antioksidan kapasitelerinin ve bu kapasiteye etki eden bileşenlerinin nitel ve nicel karşılaştırılması bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır.

Toplam antioksidan kapasitesinin belirlenmesinde daha önce indirgen özelliğe sahip bazı maddelerin analizinde yararlandığımız Cu(II)-Nc (2,9-dimetil-1,10-fenantrolin) reaktifinin kullanımı ile gerçekleştirilen ve trolox eşdeğeri antioksidan kapasite (TEAC) tayin metodu olarak da benzer amaçlı birçok çalışmada kullanılmış olan, uygulaması basit ve maliyeti düşük CUPRAC yöntemi, karşılaştırma yöntemi olarak ise troloks eşdeğeri antioksidan kapasitesinin belirlenmesinde yaygın kullanımı olan ABTS (2,2’-azino-bis-(3-etilbenztiyazolin-6-sülfonik asit) radikal katyonu ile gerçekleştirilen yöntem kullanılmıştır. Antioksidan özellik gösteren başlıca bileşiklerin tek tek tanımlanmasında ve miktarlandırılmasında ise HPLC yönteminden yararlanılmıştır.

Çalışılan eriklerin toplam antioksidan kapasiteleri CUPRAC yöntemine göre İtalyan > Mürdüm > Can, ABTS yöntemine göre ise İtalyan > Mürdüm  Can şeklindedir. Sıralamadaki küçük farklılık, her iki yöntemde çeşitli flavonoidlerin TEAC katsayılarının aynı olmayışından kaynaklanmaktadır. HPLC ile belirlenen bileşenlerden birleştirilmiş HPLC-spektrofotometrik yöntemlerle hesaplanan toplam antioksidan kapasiteler ise spektrofotometrik yöntemle bulunan değerlerin %17.6 - 47.4 aralığındadır. Bunun başlıca sebebi standart eksikliği nedeniyle belirlenemeyen bileşenlerdir.

Comparison of Total Antioxidant Capacities and Principal Components With Antioxidant Capabilities of Some Plum Varieties Cultivated İn Turkey.

Phenolic compounds (polyphenols) prevent many diseases (especially cancer, coronary & cardiovascular diseases) as great risks for human health and are abundantly present many plants. As a result of this effect on human health, phenolic compounds are named as biologically active compounds and subjected of many studies. One of the most important properties of these compounds is antioxidant activity due to scavenge of free radicals produced with metabolic reactions. Meanwhile these compounds present in fruits, vegetables and many other plant varieties are responsible for their colour, flavour and taste, as well as their food quality.

Aim of this study is to compare of total antioxidant capacities and principal antioxidant components of some plum varieties cultivated in Turkey, qualitatively and quantitatively. Because plum is an abundantly consumed fruit as fresh and dried owing to a presence in major time of year, relatively cheap and tasty fruit for many people.

Total antioxidant capacities (TAC) will be measured with the CUPRAC (cupric ion reducing antioxidant capacity) method which is a simple and low-cost assay that has reported the results as trolox equivalent antioxidant capacities (TEAC values) in many published literature, using the copper(II)-neocuproine (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline) reagent previously used for assaying some important reducing agents. The TAC results obtained with CUPRAC have been compared to those found by decolorization assay of radical cation ABTS (2-2’-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6sulfonic acid) generated with persulfate. The individual antioxidant compounds has been identified and quantified by HPLC (high performance liquid chromatography).

TAC results of plums studied were as Italyan > Mürdüm > Can and Italyan >Mürdüm Can according to CUPRAC and ABTS methods, respectively. Small difference at the order is resulted from differences of TEAC values of various flavonoids by both methods. TAC results calculated from individual constituents quantified HPLC with combined HPLC-spectrophotometric methods. Main reason of this case is unidentified constituents due to the lack of standard materials.

BAKİ Sefa

Danışman : Prof. Dr. Reşat APAK

Anabilim Dalı : Kimya

Programı : Analitik Kimya

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Reşat APAK

Prof. Dr. Esma TÜTEM

Prof. Dr. İzzet TOR

Prof. Dr. Hayati FİLİK

Prof. Dr. Birsen DEMİRATA ÖZTÜRK

Spektroflorimetrik Analiz Yöntemlerinin Toplam Antioksidan Kapasite Tayinlerine Uygulanması

Flavonoidler antioksidan, antiviral, antikanserojen ve antienflamatuvar (iltihapla savaşan) aktiviteleri dolayısıyla insan sağlığı için yararlıdır ve bu nedenle analizleri önemlidir. Flavonoidlerin bitkilerde en yaygın olarak bulunan sınıfı flavonoller olup bunların en önemlileri kuersetin, mirisetin, fisetin ve kaemferoldur. Toplam flavonoid tayini için en yaygın yöntem AlCl₃/potasyum asetat spektrofotometrik yöntemi olup bu çalışmada mevcut yönteme (aynı reaktif kullanılarak) florometrik bir seçenek önerilmiştir. Bu amaçla geliştirilen AlCl₃/potasyum asetat spektroflorometrik yöntemi, etanol ve (daha önce lipofilik antioksidanlar için geliştirilmiş olan) aseton/M-β-CD (metil-β-siklodekstrin) çözücü ortamlarına uygulanmış ve sonuçlar, gerek AlCl₃/KAc, gerekse CUPRAC (bakır(II) iyonu indirgeyici antioksidan kapasite) spektrofotometrik yöntemlerinkiyle kıyaslanmıştır. Spektroflorometrik yöntemde çoğu flavonoidler için, aynı reaktifi kullanan spektrofotometrik yöntemde rastlanan 10^-7 M dolayındaki belirtme sınırları (LOD değerleri) 10^-8 M düzeyine indirilmiştir, ancak rutin, galangin, luteolin ve kuersitrin için kalibrasyon eğrisi doğrusallığı ve duyarlılık, spektrofotometriye göre daha yetersiz bulunmuştur. Bazı flavonoidler için florometride doğrusallığın düşük oluşu, spektrofotometride belirgin olarak oluşan tek bir kromofordan farklı olarak çeşitli stökiyometrilerdeki Al-flavonol komplekslerinin floresans sönüm ömürlerinin farklı oluşundan kaynaklanabilir. AlCl₃/potasyum asetat spektrofotometrik yönteminin kromoforu, alüminyum katyonunun flavon ve flavonollerin C-4 keto grubu ve C-3 veya C-5 hidroksil gruplarından biriyle oluşturduğu kararlı kelat kompleksidir ve flavonoidlerden flavon, flavonol ve isoflavon grupları bu tayine yanıt verir. Spektroflorometrik yöntemde flavonoidlerin Al-kelatlarının floresans intensiteleri ortaklaşa 470 nm eksitasyon dalga boyu ve 525 nm emisyon dalga boyunda ölçülmüştür. Spektroflorometrik yöntem, spektrofotometrik olana nazaran pH değişimlerine fazlaca duyarlı olup optimal pH 7 bulunmuştur. Aşırı pH duyarlılığının olası nedeni, floresans olayında kelat bağı yapmamış flavonoid –OH gruplarının uyartılmış konumda pK_a değerlerindeki şiddetli değişime paralel olarak floresans özelliklerinin değişmesidir. Spektroflorometrik yöntemde etanol ve aseton/M-β-CD çözücü ortamlarında flavonoid bileşiklerin kalibrasyon doğruları oluşturularak QREFC (Kuersetin Eşdeğeri Flavonoid Konsantrasyonu) katsayıları bulunmuştur. Her iki çözücü ortamında da flavonollerin ikili ve üçlü kombinasyonlarından oluşan sentetik karışımları hazırlanarak, karışımı oluşturan flavonoid bileşenlerin floresans intensitelerinin (yaklaşıklıkla) toplamsal karakterde olduğu gözlemlenmiştir. Bu toplamsallık özelliği, antioksidan veya flavonoid kapasitesi ölçümlerinin presizyonunda önemlidir. Flavonolce zengin gerçek örneklerin (kırmızı şarap, soğan, yeşil çay vb.) toplam QREFC flavonoid içerikleri, gerek her iki çözücü ortamında uygulanan AlCl₃/potasyum asetat spektroflorometrik ve spektrofotometrik yöntemleri, gerekse CUPRAC yöntemi ile belirlenmiştir. Spektroflorometrik yöntemde bazı flavonoidler (özellikle kötü lineer kalibrasyon eğrisi verenler) için elde edilen, spektrofotometrik sonuçlara göre aşırı düşük QREFC değerleri, karışımların gözlenen toplam flavonoid kapasiteleri içinde bunların temsil katkı paylarının görece düşük kalmasına yol açmıştır. Uygulanan dört yöntem yardımıyla gerçek örnekler arasında QREFC flavonoid kapasiteleri cinsinden sıralama yapıldığında, hepsinde en yüksek QREFC değerinin kırmızı şaraba ait olduğu ve sıralamaların birbiriyle uyumlu olduğu gözlenmiştir.

 

Application of Spectrofluorometric Analysis Methods to Total Antioxidant Capacity Assays

Flavonoids are health beneficial compounds in regard to their antioxidant, anticancer and anti-inflammatory activity, and therefore their analysis is important. Flavonols are the most widely found flavonoid class in the plant kingdom, and their leading representatives are quercetin, myricetin, fisetin, and kaempferol. The most frequently used method in literature for total flavonoid assay is the spectrophotometric aluminium chloride/potassium acetate (AlCl₃/KAc) method, and this work proposes an alternative spectrofluorometric method for flavonoid assay using the same reagent. For this purpose, the developed AlCl₃/KAc method was applied to flavonoids dissolved in ethanol and in acetone-methyl-β-cyclodextrin (M-β-CD) solution (previously developed for the assay of lipophilic antioxidants), and the results were compared to those of both the AlCl₃/KAc the CUPRAC (cupric reducing antioxidant capacity) spectrophotometric assays. Compared to the 10^-7 M detection limits (LOD values) of the AlCl₃/KAc spectrophotometric method, the LOD of the spectrofluorometric method was reduced down to 10^-8 M levels for most flavonoids, except for rutin, galangin, luteolin, and quercitrin, which gave poorer linear calibration curves. The lower linear correlation coefficients for the latter flavonoids in spectrofluorometry may arise from the fact that spectrophotometry measures the color of a unique chromophore while a number of complexes with different stoichiometries may emerge in spectrofluorometry each having different fluorescence decay lifetimes. The major chromophore in AlCl₃/KAc spectrophotometry is the stable Al-chelate formed with the C-4 keto and either C-3 or C-5 hydroxyl groups of flavons and flavonols, and the flavon, flavonol, and isoflavon sub-classes of flavonoids respond to this spectrophotometric method. As mutual analytical wavelengths of flavonoids in the developed fluorometric method, fluorescence intensities with excitation at 470 nm and emission at 525 nm were measured. Spectrofluorometry was more dependent on pH than spectrophotometry, and the optimal pH of fluorescence measurement was 7. The strong dependence on pH of spectrofluorometry may be attributed to changes in fluorescence properties of Al-chelates of flavonoids arising from intense changes in the excited-state pK_a values of certain –OH groups that have not chelate-bonded to Al(III). The quercetin-equivalent flavonoid concentrations (QREFC values) of individual flavonoids were found from the calibration curves drawn in ethanol and in acetone/ M-β-CD media. In both solvent media, binary and ternary mixtures of flavonols were prepared, and the fluorescence intensities of mixture constituents were found to have additive property (i.e., signal obtained from the mixture was approximately equal to the sum of the signals due to individual mixture constituents). This additive property is essential for precise capacity measurements of antioxidants and flavonoids. The total QREFC flavonoid capacities of a number of real samples such as red wine, onion, and green tea were measured with both the developed spectrofluorometric and the two spectrophotometric (i.e., AlCl₃/KAc and CUPRAC) methods carried out in two different solvent media. In spectrofluorometry, the QREFC coefficients of certain flavonoids (which gave relatively poor calibration curve linearities) were quite lower than found in spectrophotometry, which may pose a problem in the representative weights of these flavonoids in the observed total flavonoid capacities of mixtures. The order of QREFC flavonoid capacities of real samples measured with four different methods were generally in accordance, with red wine showing the highest QREFC value in each method.