Obst-Volatile-Analyse mit einem elektronische Nase

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine schnelle Analyse von flüchtigen Verbindungen in Früchten durchzuführen. Dies wird erreicht, indem das Fruchtgewebe zunächst geschnitten und homogenisiert wird. Die Dampfphase über der flüssigen Probe wird dann mit der elektronischen Nase analysiert.

Nach der elektronischen Nasenanalyse werden die Daten exportiert und transformiert. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, Covas-Indexfenster zu identifizieren und die Peaks unter einem einzigen Covas-Index-Label über die grafische Benutzeroberfläche zu konsolidieren. Letztendlich zeigen die Ergebnisse, dass Unterschiede in der Häufigkeit von Fruchtfollikeln, wie sie mit einer elektronischen Nase gemessen werden, mit experimentellen Behandlungen wie Fruchtsorte, Reife und Lagerung in Verbindung gebracht werden können.

Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden, wie z. B. der traditionellen Gaschromatographie, besteht darin, dass sie eine schnellere Analyse flüchtiger Verbindungen in Früchten ermöglicht. Bei der Durchführung dieser Analyse kann es zu geringfügigen Änderungen der Retentionszeiten des Analyten kommen. Dies könnte zu einer Fehlinterpretation der Daten führen, ohne den Peak-Alignment-Prozess sorgfältig zu berücksichtigen.

Nach der Ernte der Früchte im gewünschten Reifestadium mit Leitungswasser abspülen. Um Schmutz und Staub zu entfernen, wählen Sie die Früchte für die Analyse aus. Aufgrund des Fehlens von äußeren und inneren Defekten und der Größe werden die Früchte aus Gründen der Homogenität in Längsrichtung in Spalten geschnitten, die für die flüchtige Probenahme verwendet werden.

Entfernen Sie gegebenenfalls die Schalenkerne, das Gewebe der Samenhöhle oder die Kernfrüchte. Die Gewebeauswahl muss während des gesamten Versuchs konsistent sein, und die Variabilität innerhalb einer einzelnen Frucht sollte berücksichtigt werden. So sollten beispielsweise Proben zu gleichen Teilen aus den äquatorialen Blüten- und Stängelenden entnommen werden.

Kombinieren Sie das ausgewählte Fruchtgewebe, mischen Sie es, um es zu randomisieren, und wiegen Sie dann 200 Gramm in einen handelsüblichen Mixer. Fügen Sie 200 Milliliter gesättigte Calciumchloridlösung hinzu. Das Calciumchlorid soll als Inhibitor der enzymatischen Aktivität wirken, die nach dem Schneiden und Homogenisieren des Fruchtfleisches auftreten kann.

Dann werden 50 Mikroliter einer 100 millimolaren Lösung von zwei Methylbutylisoaten in Methanol hinzugefügt. Diese Lösung wird als interner Standard hinzugefügt, um mögliche Verluste flüchtiger Verbindungen während des Homogenisierungsprozesses zu überwachen. Anschließend die Mischung in einem Labormixer 30 Sekunden lang bei 18.000 U/min homogenisieren.

Anschließend sofort in eine Glasflasche füllen und mit einem Teflondeckel verschließen. Bewahren Sie das Homogenat in der Flasche auf, bis alle Proben vorbereitet sind. Pipettieren Sie fünf Milliliter-Aliquoten Saft ohne Schaum in 20-Milliliter-Braunglasfläschchen und bereiten Sie mindestens drei Durchstechflaschen pro Probe vor.

Als technische Repliken zu dienen. Verschließen Sie die Fläschchen mit Stahlschraubverschlüssen, die mit Teflon-Silikonsepten versehen sind. Zu diesem Zeitpunkt können die Proben sofort analysiert oder in flüssigem Stickstoff schockgefroren und für eine spätere Analyse bei extrem niedrigen Temperaturen gelagert werden.

Laden Sie die entsprechende Analysemethode auf das Xenos. Geben Sie die Parameter ein, wie sie im schriftlichen Protokoll zu finden sind. Verbinden Sie eine Edelstahlnadel mit kernfreier Spitze mit dem Xenos-Einlauf.

Spülen Sie das System mehrmals mit Umgebungsluft, bis die Basislinie stabil ist und keine Spitzen mehr als 200 Zählungen erkannt werden. Bereiten Sie das Stimmen des Instruments vor, indem Sie eine Nadel in das Septum eines Fläschchens einführen, das eine Lösung aus geradkettigen Acas enthält, um den Druck zu verringern. Führen Sie dann die mit dem Instrumenteneingang verbundene Nadel in das Septum ein.

Führen Sie die Melodie durch, indem Sie das Headspace-Sampling starten. Das Tune-Ergebnis wird von der Gerätesoftware verwendet, um die Retentionszeit der angegebenen Peaks von Zeiteinheiten in Covas-Index- oder KI-Einheiten umzuwandeln. Folglich werden die Retentionszeiten nach dem Optimieren des Systems in KI-Einheiten angegeben.

Beginnen Sie die Probenanalyse nach einer 30-minütigen Äquilibrierung der Probe, indem Sie Nadeln in das Septum des Probenfläschchens einführen. Wie für die Lösung von geradkettigen Akas gemacht. Starten Sie die Headspace-Probenahme manuell, indem Sie auf die Play-Taste klicken, wodurch die Pumpe die über der Probe vorhandenen Dämpfe aktiviert und absaugt.

Am Ende der Analyse erscheint ein Chromatogramm auf dem Bildschirm und der Sensor wird automatisch für 10 Sekunden auf 150 Grad Celsius erhitzt, um ihn zu reinigen. Wenn das Systemstatusfeld wieder grün wird, ist das Gerät bereit, eine andere Probe zu analysieren. Um eine stabile Ausgangsbasis und eine ordnungsgemäße Systemreinigung zu gewährleisten, lassen Sie mindestens einen Luftblindkörper zwischen jeder Probe laufen.

Analysieren Sie mindestens drei technische Replikate pro Probe sowie Rohproben von Fläschchen. Exportieren Sie die Daten nach der Erfassung in eine Microsoft Excel-Datei mit Hilfe der Funktion "Gespeicherte Daten" in der Mense-Software. Nachdem die Daten exportiert wurden, fügen Sie Spalten mit Beschriftungen für Variablen und Replikate hinzu.

Das aus der Gerätesoftware exportierte Datenformat kann zur einfacheren Bearbeitung mit dem von diesem Lab generierten Skript Python 0.6 transformiert werden. Der Name der Quelldatei und der Blattname für die Eingabedaten sowie der gewünschte Dateiname für die Ausgabe werden direkt im Skript bearbeitet. Dieses Skript erleichtert die Datenbearbeitung und -analyse durch die Identifizierung eindeutiger kis in allen Stichproben.

Die Daten werden neu sortiert, mit Stichprobeninformationen in Zeilen und eindeutigen KIS in Spalten, wobei jede Zelle den entsprechenden Peakbereich darstellt. Wird für einen KI-Wert in einer Stichprobe kein Peak erkannt, bleibt die entsprechende Zelle leer. Importieren Sie anschließend mit einem zweiten Skript, das von diesem Lab generiert wird, die Daten aus der Datei, die im vorherigen Schritt bearbeitet wurde.

Die Analyse basiert auf der Anzeige und Analyse, wie oft jeder KI-Wert erkannt wurde. So zeigt das Programm ein Balkendiagramm der KI-Treffer an. Werten Sie für jeden KI-Wert die K-Treffer bestimmter Teilmengen von Stichproben aus, und analysieren Sie jede Gruppe technischer Replikate zusammen.

Analysieren Sie dazu jede Behandlung oder Variable separat, indem Sie die entsprechenden Kontrollkästchen aktivieren oder deaktivieren. Nachdem Sie die Breite jedes KI-Fensters mithilfe der grafischen Benutzeroberfläche identifiziert haben, wählen Sie nach dem Zufallsprinzip einige der entsprechenden Chromatogramme aus. In mense Software bewerten Sie überlappende Spitzen zwischen den technischen Replikaten.

Sobald das KI-Fenster individualisiert ist, wird die Zusammenführungsfunktion in der grafischen Benutzeroberfläche verwendet, um die KIs, die in das Fenster fallen, mit dem am häufigsten gefüllten ki First zusammenzuführen. Klicken Sie auf die Schaltfläche Zusammenführen, um die Funktion zu aktivieren, und wählen Sie das am stärksten bevölkerte Ki in der Mitte des Fensters aus, indem Sie mit der linken Maustaste auf die entsprechende Leiste klicken. Sobald der Balken ausgewählt wurde, ändert er seine Farbe und färbt sich grün, um die KIs, die innerhalb des Fensters liegen, mit dem ausgewählten KI zusammenzuführen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die entsprechenden Balken.

Dies führt dazu, dass die Balken rot werden, während ein blauer Balken der entsprechenden Länge über dem zentralen Ki hinzugefügt wird. Sobald alle ausgewählten kis in das entsprechende zentrale Ki zusammengeführt wurden, klicken Sie erneut auf die Schaltfläche Zusammenführen, um die Änderungen zu übernehmen. Dies führt dazu, dass der Zusammenführungs-Button bei Fehlern gelb wird.

Die Schaltfläche zum Aufheben der Zusammenführung ist auch verfügbar, um die Zusammenführung aufzuheben. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Zusammenführen aufheben" in der grafischen Benutzeroberfläche. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf den roten Balken, um un merg zu sein.

Von Rot färbt sich der Balken blau. Klicken Sie erneut auf die Schaltfläche Zusammenführen aufheben, um die Änderungen zu übernehmen. Wenn man versucht, zwei Peaks in einer einzigen Probe fälschlicherweise zu einem einzigen KI-Wert zusammenzuführen, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.

Nachdem alle Zusammenführungsvorgänge die Datei gesichert haben, bevor mit der statistischen Analyse fortgefahren wird, werden die Chromatogramme der Luft- und Fläschchenrohlinge analysiert, um sie auf mögliche Verunreinigungen zu überwachen. Sobald das Ki der Peaks und der Blindproben identifiziert wurde, subtrahieren Sie den Bereich des Peaks, der in der Luft und/oder dem Fläschchenblindwert detektiert wurde, von dem Bereich des vorhandenen Peaks. In der Probe konnte die elektronische Nase Unterschiede in den flüchtigen Profilen von Melonenfrüchten erkennen, die in verschiedenen Reifestadien geerntet wurden.

Hier sind Beispiele von Chromatogrammen von frühreifen Früchten und vollreifen Früchten gezeigt, die die Unterschiede in der Peakfläche aufzeigen. Für zahlreiche Peaks wurden über alle Proben hinweg 20 K-Fenster identifiziert. Eine Analyse der Varianten zeigte, dass von diesen verschiedenen Kis die Häufigkeit von 14 Peaks, die von der elektronischen Nase detektiert wurden, zwischen zwei Reifestadien signifikant variierte. Hier ist die Spitzenhäufigkeit der frühreifen Früchte für jede dieser Kis grün und die der vollreifen Frucht orange dargestellt.

Nach Abschluss dieses Verfahrens können andere Methoden wie die Gaschromatographie in Verbindung mit der Massenspektrometrie durchgeführt werden, um die Komponenten zu identifizieren, die den einzelnen Peaks auf der elektronischen Nase nach ihrer Entwicklung entsprechen. Diese Technik wird ein schnelles Analysewerkzeug bieten und es Forschern auf dem Gebiet der Pflanzenpathologie, Pflanzenphysiologie, Nacherntebiologie und Lebensmittelwissenschaft ermöglichen, Veränderungen der flüchtigen Zusammensetzung von Früchten in Abhängigkeit von Reife, Sorte oder Lagerung zu untersuchen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie schnell flüchtige Verbindungen mit einer elektronischen Nase analysiert und die Peakausrichtung mit unserer grafischen Benutzeroberfläche durchgeführt wird.