Tarımda yaratıcı fikirler yarıştı

İPEK AHU SOMAY
Tarım sektöründe ihtiyaç duyulan, yenilikçi, özgün, yaratıcı proje ve fikirlerin teşviki amacıyla bu yıl üçüncü kez düzenlenen EİB Gıda Ar-Ge Proje Pazarı'nda, zeytinyağı üretim atığından üretilen ve doğada kendiliğinden yok olan biyobozunur gıda ambalajından, meyve ve sebze tozları ile antioksidan aktivitesi arttırılmış çikolataya kadar birçok proje sergilendi.
Birincilik ödülünü Ege Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Temel Eczacılık Bilimleri Bölümü, Analitik Kimya Anabilim Dalı'ndan Prof. Dr. Arzum Erdem Gürsan ve ekibi gıdalarda glütenin elektrokimyasal tayinine yönelik kullan-at sensör teknolojisi projesi ile kazandı. Erdem'in az miktarda gıda örneğinde glütenin hızlı ve duyarlı analizini sağlayan kalem ucu grafit tabanlı kullan-at tipi elektrokimyasal sensör teknolojisi çalışması literatürde bir ilk olma özelliğini de taşıyor.
Ne kadar zamandır çölyaklı hastalar ve glüten konusunda çalışıyorsunuz?
2014 yılının ilk aylarında, Sn. Prof. Dr. Canan Karatay'ın katıldığı bir televizyon programını seyrederken, "çalışma alanım olan elektrokimyasal sensörlerle, yani algılayıcı sistemlerle glüten tayinine yönelik pratik ve duyarlı bir yöntemi geliştirebilir miyiz?" sorusu aklıma geldi. Son on beş yılı kapsayan doktora sonrası araştırmalarım farklı özellikteki nano malzemelere dayalı elektrokimyasal (biyo)sensör teknolojilerinin geliştirilmesi ve uygulamalarına yöneliktir ve bu kapsamda projelerim TÜBİTAK, Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA), Türk Eczacılar Birliği (TEB)

Eczacılık Akademisi gibi ulusal ve Royal Society, TÜBİTAK-ASCR gibi uluslararası proje kaynakları tarafından desteklenmiştir. Sahip olduğum bilgi birikimi kapsamında farklı maddelerin hızlı ve duyarlı bir şekilde seçimli analizini mümkün kılacak yeni algılayıcı sistemlere yönelik araştırmalar yapmaktayım.
Glüten nedir? Glüten tayini neden önemli?
Glüten, buğday, çavdar, arpa, yulaf gibi besinlerle bireylerin günlük beslenme rutinine sıklıkla dâhil olan bitkisel proteindir. Tabiattaki doğal ürünlerin tüketilmesiyle vücuda alınabildiği gibi, un, bebek maması, maya, sirke, makarna, baharatlar, çikolata, bisküvi, meyve suyu gibi birçok üründe jelatine alternatif olarak tat ve kıvam vermesi için kullanılan bir katkı maddesidir. Metabolizmada sindirilerek aminoasitlere parçalanan glütenin bazı bireylerde sindirimi ve emilimi gerçekleştirilemediği için bu bireylerde yaşam boyu süren tek gıda alerjisi olan "çölyak hastalığı" görülmektedir. Bu hastalık, genetik ve çevresel faktörlerle (buğday ile çok karşılaşma, stres, gebelik, cerrahi operasyon, enfeksiyon gibi) yakından ilişkilidir. Dünyada çölyak hastalığının görülme sıklığı 1/500–1/3000 arasında iken, ülkemizde bu hastalığın görülme sıklığının 1/140-1/300 arasında olduğu bilinmektedir. Hastalığın bilinen tek tedavi yöntemi, glüten içermeyen diyettir. Demir eksikliği anemisi, kronik yorgunluk, kilo kaybı, ödem, baş ağrısı, deride yanma, kaşınma gibi belirtilerle başlayan bu hastalık, şeker hastalığı, kemik erimesi, kanser gibi hastalıkları da tetikleyebilmektedir. Bu bilgi literatürde de rapor edilmiştir. Bunların yanı sıra, çocuklarda anksiyete, konsantrasyon güçlüğü, solgunluk gibi belirtilerin rapor edildiği de görülmüştür. Dolayısıyla, son yıllarda artan talep üzerine, gıda sektöründe glüten içermeyen gıdaların üretimi artmıştır.
Neden glüten tayinine yönelik bir sensör geliştirdiniz?
Ülkemizde çölyak hastalığına bu kadar sık rastlanılmasına rağmen, çölyak hastalarının glütensiz diyet uygulamasında çekmiş olduğu sıkıntılar (halkımız tarafından hastalığın yeterince bilinmemesi, glütensiz ürünlerin diğerlerine kıyasla daha pahalı olması, glutensiz ürün çeşitliliğinin azlığı, vb.). Glüten'in bebek maması, bisküvi, makarna, vb. gibi gıda ürünleri içinde bulunması sebebiyle bu ürünleri doğuştan itibaren tüketmeye başlayan çocuklarımızın sağlığını tehdit edebilecek bir etken olması gibi nedenlerden dolayı bu konuda çalışmak istedim. Glüteni duyarlı ve hızlı bir şekilde, ucuz ve kullanımı pratik bir yöntemle nasıl analizleyebiliriz diye düşünüp hedef analizlenecek molekül olarak belirleyip, fikrimi hayata geçirmek üzere, öğrencilerim Ece Ekşin ve Gülşah Çongur ile birlikte deneysel çalışmalara başladım. Projenin inovatif bir fikri sunduğu gibi, çölyak hastalığına ve hastaların yaşadığı sıkıntılara dikkat çekmek açısından sosyal sorumluluk taşıyan bir yanının da olduğuna inanıyorum. Ülkemizde toplum sağlığı genel bir bakış açısı ile düşünülürken, söz konusu hastalığa nadir rastlanılsa da çocuktan yaşlıya hastalık hakkında bir farkındalık yaratılmasını amaçladığımızı söyleyebilirim. Ayrıca hastalığa yönelik olası tedbirlerin alınması, ülkemizde ve dünyada daha sağlıklı ve mutlu bireylerin yetişmesi için her birimizin çaba sarf etmesi gerektiğine inanıyorum.
Projenizi anlatır mısınız?
Gıdalardan glütenin hızlı tayini ve olası kontaminasyonlarının tespiti önemlidir ve günümüzde uzun süren, pahalı ve zahmetli prosedürlerle kombine yöntemlerle (spektroskopi, kromatografi ve ELISA) glüten analizi yapılmaktadır. Projemizde; gıdalardan duyarlı ve hızlı bir şekilde glüten tayini yapabilecek, uygulaması pratik, ucuz ve küçültülmüş kullan-at tipi sensör teknolojilerine dayalı elektrokimyasal analiz platformlarını geliştirmeyi hedefledik. Grafit tabanlı "kullan-at" sensör teknolojisi ile, glütene ait yükseltgenme sinyali ölçülmüş ve bu sinyalin ortamdaki glüten miktarına bağlı olarak arttığı saptanmıştır. Geliştirdiğimiz tek kullanımlık sensör teknolojisi ile un örneklerinde glüten tayini hızlı ve duyarlı bir şekilde gerçekleştirilmiş, geliştirilen sensör teknolojisinin maya ve sirke gibi farklı gıda ürünlerinde glüten tayinine uygulanabilirliği de gösterilmiştir. Bu kapsamda geliştirdiğimiz analiz yöntemi, glütenin gıdalardan hem "VAR-YOK" analizini, hem de bir gıda örneğinde miktar olarak ne kadar bulunduğunu tayin edebilecek şekilde geliştirilmiştir.
Projemizde kullandığımız sensör, hepimizin bildiği kalem ucundan, yani grafit çubuktan oluşmaktadır. 2000-2001 yılları arasında doktora sonrası araştırmalarımı yapmak üzere, New Mexico State Üniversitesi (NMSU, A.B.D)'nden sayın Prof. Dr. Joseph Wang'ın Senso-chip laboratuvarı'nda araştırmalarda yer aldım ve Prof. Dr. Wang'ın 2000 yılında literatüre kazandırdığı kalem ucu grafit tabanlı sensörün uygulamalarına odaklandım. Dolayısıyla kalem ucu grafit tabanlı sensörlerin ucuz ve kullanım kolaylığının olması, analizlerde yüksek duyarlılıkta ve tekrarlanabilir sonuçları vermesi sayesinde "kullan-at" sensör teknolojisine temel oluşturduğunu görmekteyiz. Glüten tayinine yönelik deneysel çalışmalarımızda, asosiye üyesi olduğum Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) araştırma gider desteğinden gerekli sarf malzemeleri temin ettim. Dolayısıyla, TÜBA kurumuna da bu vesileyle çalışmaya sağladığı için, maddi ve manevi desteklerinden dolayı teşekkür etmek isterim.
Sensörün nerede satışa sunulması planlanıyor?
Glüten analizine yönelik geliştirilen kullan-at sensör teknolojisinin, esas olarak glüten içermeyen gıdaların üretiminde ve kalite-kontrol testlerini de içeren denetim bantlarında kullanılabileceği ve bu alanlarda kullanıma yönelik satışa sunulabileceği öngörülmektedir. Glüten içermesi muhtemel olan, bebek mamaları, un ihtiva eden makarna ve bisküviler gibi tüm gıda ürünleri, glütenin gıda katkı maddesi olarak kullanıldığı maya, sirke, baharatlar, meyve suyu gibi gıda ürünlerinin üretimi ve denetimini yapan tüm üretim tesislerinde geliştirdiğimiz sensör teknolojisi ile analizlerin gerçekleştirilmesi mümkün olabilecektir.
Maliyetler, kullanım alanları açısından ürünün geliştirilmesi düşünülüyor mu?

Projemizde kullandığımız sensör hepimizin bildiği kalem ucundan, yani grafit çubuktan oluşmaktadır. Bu kalem uçlarının ne kadar ucuz olduğu bilinmektedir. Geliştirdiğimiz kullan-at sensör test kiti olarak küçültülüp elde taşınabilir cihazla kombine edildikten sonra, glüten içermesi muhtemel gıda ürünlerin üretim öncesi/sonrasında, ve üretim tesislerinin dışında satışa sunulan gıda ürün içeriklerinde glüten analizi için kolaylıkla uygulanabilecektir.
Ticarileşme potansiyeli yüksek olan kullan-at sensörün, test kiti olarak küçültülüp elde taşınabilir cihazlara dönüştürülmesi mümkündür. Bu teknoloji sayesinde, birbirinden farklı gıda örneklerinde elektrokimyasal glüten tayinine yönelik hassas ve güvenilir sonuçları 5 dakika gibi kısa sürede verebilecek düşük maliyetli kullan-at tipi test kitinin geliştirilmesi öngörülmüştür. Projemizde kullanılan kalem ucu grafit tabanlı sensörlerin son on beş yıl içersinde global olarak bir çok inovatif fikre zemin oluşturduğu görülmekte; kanser teşhisi, kalıtımsal hastalık tanısından toksin analizine, çevresel kirleticilerden metal analizine kadar geniş bir yelpazede uygulanabilirliğinin söz konusu olduğu dikkati çekmektedir. Ticari ürünün sadece gıda alanında glüten analizi için değil, yakın gelecekte sağlık, çevre ve savunma alanında farklı birçok maddenin analizi için de geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu kapsamda ürünün geliştirilmesi üzerine çalışmalarımız devam etmektedir. Prototipini geliştirdiğimiz ürünün günümüz koşullarındaki maliyeti oldukça düşüktür, ancak küçültülerek elde taşınabilir bir portatif cihaz haline getirilmesi basamaklarındaki maliyet analizleri yapılacaktır.