Name: Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese organischen Säuren aus Pflanzengewebe zu beziffern: ein Test Untersuchen Coffea arabica Saatgut (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 13 s
Description: Lernen Sie die Quantifizierung organischer Säuren in Pflanzengewebe mittels Kapillarelektrophorese. Diese kostengünstige Methode mit minimalem Probenvorbereitungsaufwand ermöglicht Hochdurchsatzanalysen von Coffea arabica-Samen.

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Die Autoren möchten sich für die finanzielle Unterstützung dieses Projekts durch die Firma J.M. Smucker bedanken.

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</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Wie bei jeder analytischen Technik gibt es mehrere kritische Faktoren, die die Qualität und die Zuverlässigkeit der erzeugten Daten erheblich auswirken können. Erstens ist es wichtig Proben effizient zu verarbeiten, mit einem Minimum von Gefrier- / Tau-Zyklen. Wiederholtes Einfrieren und Auftauen können die chemische Zusammensetzung der Probe vor der Verarbeitung oder Analyse beeinträchtigen. Zweitens ist es wichtig, die Schritte des Protokolls für alle Proben konstant und gleichmäßig aufzubringen. Technische Fehler von...

Carbonsäuren sind organische Verbindungen, die eine oder mehrere terminale Carboxyl-Funktionsgruppen enthalten, die jeweils an eine R-Gruppe gebunden sind, die einen oder mehrere Kohlenstoffe (R-C[O]OH) enthält. Kurzkettige Carbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht (kurzkettige Carbonsäuren, SCCAs), die zwischen einem und sechs Kohlenstoffatomen enthalten, sind wesentliche Bestandteile der Zellatmung und funktionieren in mehreren biochemischen Signalwegen, die für das Zellwachstum und die Zellentwicklung notwendig sind. SCCAs spielen eine entscheidende Rolle im zellulären Stoffwechsel1, in der zellulären Signalgebung2 und in der Reaktion des Organismus auf die Umwelt (z. B. Antibiose3). Aus diesem Grund können SCCAs als nützliche Indikatoren für Störungen des Zellstoffwechsels, der Stressreaktionen der Pflanzen4,5 und der Fruchtqualität6,7 dienen. Bisher wurden SCCAs vor allem durch chromatographische Verfahren wie die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) oder die Gaschromatographie-Massenspektroskopie (GC-MS) quantifiziert. Diese Methoden sind zwar in der Lage, sehr niedrige Nachweisgrenzen zu erreichen, können aber teuer sein, die Derivatisierung von Ziel-SCCAs mit ätzenden und/oder toxischen Reagenzien erfordern und langwierige Trennläufe auf der GC oder HPLC beinhalten. Aus diesem Grund hat das Interesse an der Verwendung der freien zonalen Kapillarelektrophorese (CZE), die keine Probenderivatisierung erfordert, zur Quantifizierung organischer Säuren stetig zugenommen8.
Die freie zonale Kapillarelektrophorese (CZE) ist eine chromatographische Trennmethode, die aufgrund ihrer hohen Anzahl theoretischer Platten, ihrer Geschwindigkeit und ihrer relativen Benutzerfreundlichkeit zunehmend sowohl die GC-MS als auch die Hochdruckflüssigkeitschromatographie als analytische Methode zur Quantifizierung (insbesondere zu Qualitätskontrollzwecken) von Anionen, Kationen, Aminosäuren, Kohlenhydraten und kurzkettigen Carbonsäuren (SCCAs) ersetzt8,9,10. Die CZE-basierte Trennung von kleinen Molekülen, einschließlich SCCAs, basiert auf zwei Hauptprinzipien: der elektrophoretischen Bewegung geladener Ionen in einem elektrischen Feld, das über den Puffer gebildet wird, der die Kapillare füllt; und die elektroosmotische Bewegung des gesamten Puffersystems von einem Ende der Kapillare zum anderen, im Allgemeinen in Richtung der negativen Elektrode. In diesem System bewegen sich kleine Moleküle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf die negative Elektrode zu, wobei die Geschwindigkeit jedes Moleküls durch das Verhältnis der Nettoladung des Moleküls zur Molekülmasse bestimmt wird. Da die Bewegung jedes einzelnen Moleküls in diesem System vom Ladungszustand des Moleküls und der Gesamtgeschwindigkeit des elektroosmotischen Flusses abhängt (die wiederum auf dem Ionengehalt des Puffers basiert, der zum Füllen der Kapillare verwendet wird), haben der pH-Wert des Puffers und die Ionenzusammensetzung einen starken Einfluss auf den Grad, in dem Moleküle mit CZE effizient getrennt werden können. Aus diesem Grund sind SCCAs mit ihren relativ hohen Ladungs-Masse-Verhältnissen ideale Ziele für die CZE-basierte Trennung. Metaboliten, die mit CZE abgetrennt werden, können mit einer Vielzahl von Methoden nachgewiesen werden, einschließlich UV-Absorption, spektraler Absorption (die in der Regel mit einem Photodiodenarray [PDA] durchgeführt wird) und/oder Massenspektroskopie (CE-MS oder CE-MS/MS)8. Die Vielfalt der Trenn- und Nachweismethoden, die CZE zur Verfügung stellt, macht es zu einer äußerst flexiblen und anpassungsfähigen Technik. Aus diesem Grund wird CZE zunehmend als Standardanalysemethode in den Bereichen Lebensmittelsicherheit und -qualität11,12, pharmazeutische Forschung13 und Umweltüberwachung13,14 eingesetzt. 
Die Kapillarelektrophorese wird seit fast zwei Jahrzehnten zum Nachweis und zur Quantifizierung von kurzkettigen Carbonsäuren verwendet13. Das Auflösungsvermögen (insbesondere für kleine, geladene Moleküle), die kurze Laufzeit und die geringen Kosten pro Probe von CZE-Analysen machen CZE zu einer idealen Technik für die Trennung und Quantifizierung von SCCAs13. Diese Methode stellt ein Protokoll zur Verwendung von CZE zur Messung der Konzentration organischer Säuren aus Pflanzengeweben dar. Durch die erfolgreiche Implementierung dieses Protokolls wurden Beispieldaten generiert, um die Veränderung des Gehalts an organischer Säure in Kaffeesamen nach einer sekundären Fermentationsbehandlung zu messen. Das Protokoll beschreibt die kritischen Schritte und häufigen Fehler der CZE-basierten Trennung von SCCAs und erörtert die Mittel, mit denen dieses Protokoll erfolgreich angewendet werden kann, um SCCAs in zusätzlichen Pflanzengeweben zu quantifizieren.

<table><tbody><tr><td>Keramikbefeuchter und Stößel</td><td>Coorstek</td><td>60310</td><td></td></tr><tr><td>Beckman Coulter P/ACE MDQ CE-System</td><td>Beckman Coulter</td><td>Verschiedene</td><td></td></tr><tr><td>Probenfläschchen aus Glas</td><td>Fisher Inc.</td><td>033917D</td><td></td></tr><tr><td>1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen&nbsp;</td><td>Fisher Inc.</td><td>02-681-5</td><td></td></tr><tr><td>Wasser in LC/MS-Qualität</td><td>Fisher Inc.</td><td>W6-1</td><td>Milli-Q Wasser (18,2&nbsp; M&Omega; &#183; cm) ist auch akzeptabel</td></tr><tr><td>15 ml Glasröhrchen / Teflon-ausgekleidete Kappe&nbsp;</td><td>Fisher Inc.</td><td>14-93331A</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm M</td><td>Fisher Inc.</td><td>13-374-12</td><td></td></tr><tr><td>CElixirOA Detektionskit pH 5,4&nbsp;</td><td>MicroSolv</td><td>06100-5.4</td><td></td></tr><tr><td>BD Safety-Lok Spritzen</td><td>Fisher Inc.</td><td>14-829-32</td><td></td></tr><tr><td>17 mm Target-Spritzenvorsatzfilter, PTFE</td><td>Fisher Inc.</td><td></td><td></td>3377154</tr><tr><td>32 Karat, V. 8.0 Steuerungssoftware</td><td>Beckman Coulter</td><td>285512</td><td></td></tr><tr><td>Kapillarelektrophorese (CE) Probenfläschchen&nbsp;</td><td>Beckman Coulter</td><td>144980</td><td></td></tr><tr><td>Kappen für CE-Fläschchen&nbsp;</td><td>Beckman Coulter</td><td>144648</td><td></td></tr><tr><td>Flüssigstickstoff</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Flüssiger Stickstoff ist in den meisten Einrichtungen erhältlich.</td></tr></tbody></table>

mit hilfe der kapillarelektrophorese organischen säuren aus pflanzengewebe zu beziffern: ein test untersuchen<em&gt; coffea arabica</em&gt; saatgut

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Carbonsäuren sind organische Säuren einen oder mehrere endständige Carboxyl (COOH) funktionelle Gruppen enthält. Kurzkettige Carbonsäuren (SCCAs; Carbonsäuren mit drei bis sechs Kohlenstoffatomen), wie Malat und Citrat, sind entscheidend für das reibungslose Funktionieren vieler biologischer Systeme, in denen sie in der Zellatmung funktionieren und können als Indikatoren für die Zellgesundheit dienen. In Lebensmitteln kann Gehalt an organischer Säure erhebliche Auswirkungen auf den Geschmack haben, mit einer erhöhten SCCA Ebenen, was zu einem sauren oder &quot;Säure&quot; Geschmack. Wegen dieses Verfahren für die schnelle Analyse von organischen Säurewerte sind von besonderem Interesse für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Leider jedoch sind die meisten Methoden zur Quantifizierung SCCA sind zeitraubend Protokollen abhängig erfordern analysiert die Derivatisierung der Proben mit gefährlichen Reagenzien, gefolgt durch aufwendige chromatographische und / oder massenspektrometrischen. Dieses Verfahren Informationen ein alternatives Verfahren zum Nachweis und zur Quantifizierung von organic Säuren aus Pflanzenmaterial und Lebensmittelproben frei zonale Kapillarelektrophorese (CZE) mit, manchmal einfach als Kapillarelektrophorese (CE). CZE stellt ein kostengünstiges Verfahren für SCCAs mit einer niedrigen Nachweisgrenze (0,005 mg / ml) zu messen. Dieser Artikel beschreibt die Extraktion und Quantifizierung von SCCAs von Pflanzenproben. Während das Verfahren auf der Messung der SCCAs von Kaffeebohnen vorgesehen konzentriert, kann das Verfahren bereitgestellt, um mehrere auf pflanzlicher Basis Nahrungsmittelmaterialien angewendet werden.

Dieses Protokoll wurde erfolgreich die Auswirkungen der Saatgutbehandlung auf dem SCCA-Gehalt von grünen Kaffeesamen zu messen verwendet. In diesem Experiment wurden die sechs Behandlungen: eine gesättigte Keimsuspension von Leuconostoc - Stamm GCP674 in ihrem Wachstumsmedium pseudomesenteroides (1), eine wässrige Suspension von GCP674 Mikroben in Wasser (2), eine wässrige Lösung von Essigsäure und Milchsäure (0,15 und 0,4 mg / ml) (3), ein M1 - Wachstumsmedium Behandlu...

Dieser Artikel stellt eine Methode zum Nachweis und zur Quantifizierung von organischen Säuren aus Pflanzenmaterial frei zonale Kapillarelektrophorese. Ein Beispiel für die mögliche Anwendung dieses Verfahrens, um die Auswirkungen einer Nachgärung auf organischen Säure Ebenen in Kaffeesamen zu bestimmen, vorgesehen.

Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese organischen Säuren aus Pflanzengewebe zu beziffern: ein Test Untersuchen<em&gt; Coffea arabica</em&gt; Saatgut

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Konzentrationen organischer Säuren in Pflanzengeweben zu quantifizieren. Diese Methode kann verwendet werden, um Fragen in der pflanzlichen Biochemie und Physiologie zu beantworten, beispielsweise bezüglich der Auswirkungen von Umweltreizen auf die Wurzelentwicklung, die Kulturpflanzenentwicklung sowie die Qualität von Lebensmitteln oder Getränken. Die wesentlichen Vorteile dieser Methode liegen in der geringen Probenvorbereitung, der hohen Durchsatzkapazität und der kostengünstigeren Durchführung mittels Kapillarelektrophorese im Vergleich zur Massenspektrometrie.Obwohl diese Methode zur Aufklärung pflanzlicher physiologischer Reaktionen verwendet wird, kann sie auch in der Lebensmittelforschung und -qualität eingesetzt werden, wo organische Säuren geschmackliche Eigenschaften, Sicherheit und Stabilität entscheidend beeinflussen. Beginnen Sie damit, Proben für die Extraktion kurzkettiger Carbonsäuren, oder SCCA, zusammenzustellen. Bereiten Sie jeweils ein Gramm Kaffeekorn vor, um sicherzustellen, dass nach der Aufbereitung genügend Probe übrig bleibt.Um eine einheitliche Partikelgröße für eine maximale SCCA-Extraktionseff

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Forschung

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Chemie

Kombination von Genomics, Co-Expression Gen-Analyse und die Identifizierung von Zielverbindungen über Stoffwechsel-Gen geben funktionellen Annotation.

Annotation of Plant Gene-Funktion über Kombinierte Genomics, Metabolomik und Informatik

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Sammlung und Analyse von<em&gt; Arabidopsis</em&gt; Phloemexsudaten Mit der EDTA-Methode erleichtert

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Zerstörungsfreie SPE-UPLC-basierte Quantifizierung von Aflatoxinen und Stilbenoid-Phytoalexinen in einzelnen Erdnüssen (Arachis spp.) Samen

Lernen Sie die Quantifizierung organischer Säuren in Pflanzengewebe mittels Kapillarelektrophorese. Diese kostengünstige Methode mit minimalem Probenvorbereitungsaufwand ermöglicht Hochdurchsatzanalysen von Coffea arabica-Samen.

Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese organischen Säuren aus Pflanzengewebe zu beziffern: ein Test Untersuchen Coffea arabica Saatgut (Video) | JoVE Journal

Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese organischen Säuren aus Pflanzengewebe zu beziffern: ein Test Untersuchen

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