Development of a Low-cost Colorimetric Measurement Device for Food Component Analysis and Determination of its Performance: A Model Study for Glucose and Protein Assays

Year 2018, , 282 - 286, 29.10.2018

Deniz Baş

https://doi.org/10.24323/akademik-gida.475350

Abstract

Reliable determination of food components and contaminants is a crucial
necessity for a modern society. Moreover, Current food industry demands in-situ
and rapid methods with low analysis and investment costs. In this study, a portable
and low-cost LED-based optoelectronic device was developed as an alternative to
conventional spectrophotometric methods. The performance of a LED-based device
was determined by performing two common colorimetric assays as a model, namely
glucose and protein. These two colorimetric assays were performed
simultaneously with a conventional spectrophotometer, and the analytical
performance of a LED-based device was determined. Limit of detection (LOD)
values of the LED-based analysis were 1.25 mM for glucose and 0.084 mg/mL for protein
determinations. LOD values of a conventional spectrophotometer were 0.70 mM
glucose and 0.101 mg/mL protein. As a result, this low-cost optoelectronic
device has a potential as a competitive and promising alternative to conventional
spectrophotometers, and performance analysis on model assays indicates that it can
be also used for assays other than glucose and protein.

Keywords

Food component, Glucose, Protein, Optoelectronic, Colorimetric assay

Gıda Bileşen Analizine Yönelik Düşük Maliyetli Kolorimetrik Ölçüm Cihazı Geliştirilmesi ve Performansının Belirlenmesi: Glukoz ve Protein Tayini ile Model Çalışma

Abstract

Gıda bileşen ve bulaşanlarının hassas ve güvenilir bir
şekilde analiz edilmeleri modern toplum için vazgeçilmez bir gerekliliktir.
Gıda endüstrisinin günümüz koşulları düşük analiz ve yatırım maliyetine sahip,
yerinde (in-situ) ve hızlı analizlere gereksinim duymaktadır. Bu çalışma
kapsamında, konvansiyonel spektrofotometrelere alternatif olacak taşınabilir ve
düşük maliyetli LED tabanlı optoelektronik bir cihaz geliştirilmiştir.
LED-tabanlı cihazın performans testlerinde kolorimetrik analizler içerisinde yaygın
olarak kullanılan glukoz ve protein analizleri model olarak seçilmiştir. Bu iki
kolorimetrik analiz, konvansiyonel spektrofotometre ile eşzamanlı olarak
gerçekleştirilmiş ve LED-tabanlı cihazın performansı belirlenmiştir.
LED-tabanlı cihazda tayin limiti değerleri glukoz analizi için 1.25 mM glukoz,
protein analizi için 0.084 mg/mL protein olarak saptanmıştır.
Konvansiyonel spektrofotometrede elde edilen tayin limiti değerleri sırasıyla
0.70 mM glukoz ve 0.101 mg/mL protein olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak,
geliştirilen optoelektronik cihazın maliyet ve performans açısından
konvansiyonel cihaza önemli bir alternatif olabileceği görülmüş, model
analizlerde kullanılabilirliği diğer analizlere de uygulanabilirliğini göstermiştir.

Keywords

Gıda bileşeni, Glukoz, Protein, Optoelektronik, Kolorimetrik analiz

References

• [1] Gündüz, T. (2007). İnstrümental Analiz. Gazi Kitabevi, Ankara.
• [2] Toole, M.O., Lau, K.T., Diamond, D. (2005). Photometric detection in flow analysis systems using integrated PEDDs. Talanta, 66, 1340-1344.
• [3] Lau, K.-T., Baldwin, S., O’toole, M., Shepherd, R., Yerazunis, W.J., Izuo, S., Ueyama, S., Diamond, D. (2006). A low-cost optical sensing device based on paired emitter–detector light emitting diodes. Analytica Chimica Acta, 557, 111-116.
• [4] Mieczkowska, E., Koncki, R., Tymecki, Ł. (2011). Hemoglobin determination with paired emitter detector diode. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 399, 3293-3297.
• [5] Strzelak, K., Koncki, R., Tymecki, Ł. (2012). Serum alkaline phosphatase assay with paired emitter detector diode. Talanta, 96, 127-131.
• [6] Bueno, D., Alonso, G., Muñoz, R., Marty, J.L. (2014). Low-cost and portable absorbance measuring system to carbamate and organophosphate pesticides. Sensors and Actuators B: Chemical, 203, 81-88.
• [7] Yeh, T.-S., Tseng, S.-S., 2006. A low cost LED based spectrometer. Journal of the Chinese Chemical Society, 53, 1067-1072.
• [8] Mohammad, K.A., Zekry, A., Abouelatta, M. (2015). LED Based Spectrophotometer can compete with conventional one. International Journal of Engineering & Technology, 4(2), 399-407.
• [9] Trinder, P. (1969). Determination of blood glucose using an oxidase-peroxidase system with a non-carcinogenic chromogen. Journal of Clinical Pathology, 22(2), 158-161.
• [10] Bradford, M.M. (1976). Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72, 248-254.