Perfilado de compuestos volátiles en fruta de grosella negra utilizando microextracción de fase sólida de headspace acoplada a cromatografía de gases-espectrometría de masas

Summary

Aquí se describe una plataforma de microextracción-gas-cromatografía de gases en fase sólida para una identificación y cuantificación volátil rápida, confiable y semiautomatizada en frutas maduras de grosella negra. Esta técnica se puede utilizar para aumentar el conocimiento sobre el aroma de la fruta y para seleccionar cultivares con sabor mejorado con el propósito de la cría.

Abstract

Existe un creciente interés en medir los compuestos orgánicos volátiles (COV) emitidos por las frutas maduras con el fin de mejorar variedades o cultivares con características organolépticas mejoradas y, por lo tanto, aumentar la aceptación del consumidor. Recientemente se han desarrollado plataformas metabolómicas de alto rendimiento para cuantificar una amplia gama de metabolitos en diferentes tejidos vegetales, incluidos los compuestos clave responsables del sabor y la calidad del aroma de la fruta (volatilomics). Aquí se describe un método que utiliza la microextracción de fase sólida del espacio de cabeza (HS-SPME) junto con cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) para la identificación y cuantificación de los COV emitidos por las frutas maduras de grosella negra, una baya muy apreciada por su sabor y beneficios para la salud.

Los frutos maduros de las plantas de grosella negra (Ribes nigrum) se cosecharon y congelaron directamente en nitrógeno líquido. Después de la homogeneización del tejido para producir un polvo fino, las muestras se descongelaron e inmediatamente se mezclaron con una solución de cloruro de sodio. Después de la centrifugación, el sobrenadante se transfirió a un vial de vidrio con espacio para la cabeza que contenía cloruro de sodio. Los COV se extrajeron utilizando una fibra de microextracción en fase sólida (SPME) y un cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas de trampa de iones. La cuantificación volátil se realizó en los cromatogramas iónicos resultantes mediante la integración del área de pico, utilizando un ion m/z específico para cada COV. La anotación correcta de COV se confirmó comparando los tiempos de retención y los espectros de masas de los estándares comerciales puros que se ejecutan en las mismas condiciones que las muestras. Se identificaron más de 60 COV en frutas maduras de grosella negra cultivadas en lugares europeos contrastantes. Entre los COV identificados, los compuestos aromáticos clave, como los terpenoides y los volátiles C6, se pueden utilizar como biomarcadores para la calidad de la fruta de grosella negra. Además, se discuten las ventajas y desventajas del método, incluidas las posibles mejoras. Además, se ha hecho hincapié en el uso de controles para la corrección de lotes y la minimización de la intensidad de la deriva.

Introduction

El sabor es un rasgo de calidad esencial para cualquier fruta, lo que afecta la aceptación del consumidor y, por lo tanto, afecta significativamente la comercialización. La percepción del sabor implica una combinación de los sistemas gustativo y olfativo y depende químicamente de la presencia y concentración de una amplia gama de compuestos que se acumulan en partes de plantas comestibles, o en el caso de los COV, son emitidos por la fruta ^madura1,2. Mientras que la cría tradicional se ha centrado en rasgos agronómicos como el rendimiento y la resistencia a las plagas, la mejora de los rasgos de calidad de la ....

Protocol

1. Cosecha de frutas

1. Cultivar entre 4 a 6 plantas por genotipo y/o tratamiento para asegurar suficiente material frutal y variabilidad.
2. Si es posible, cosechar las muestras en la misma fecha; si no hay suficiente material frutal, reúna las muestras cosechadas en diferentes fechas.
   NOTA: Se recomienda que el tiempo de cosecha (mañana, mediodía, tarde) permanezca aproximadamente idéntico ya que los perfiles de COV se ven afectados por el ritmo diurno/circadiano28,29,30,31.
3. Evaluar la etapa de maduración del fru....

Results

El perfil de COV de alto rendimiento en un gran conjunto de cultivos frutales cultivados en diferentes condiciones o ubicaciones o que pertenecen a genotipos distintos es necesario para un fenotipado aromático preciso. Aquí, se presenta una plataforma HS-SPME/GC-MS rápida y semiautomatizada para la cuantificación relativa de COV en cultivares de grosella negra. La detección e identificación de COV se basó en una biblioteca que se desarrolló para perfilar las especies de frutos de bayas (Tabla 1). En la <.......

Discussion

La cría para el aroma de la fruta se ha visto obstaculizada durante mucho tiempo por la compleja genética y bioquímica que subyace a la síntesis de compuestos volátiles y la falta de tecnologías para el fenotipado adecuado. Sin embargo, los recientes avances en plataformas metabolómicas, combinados con herramientas genómicas, están permitiendo finalmente la identificación de los metabolitos responsables de las preferencias de los consumidores y de criar cultivos con sabor ^mejorado3. Si bien se ha .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Viales de espacio de cabeza con tapa de rosca de 10 ml	Thermo Scientific	10-HSV
Tapón de rosca de 18 mm Silicona/PTFE	Thermo Scientific	18-MSC
Tubo de 5 ml con tapón de rosca de PEAD	VWR	216-0153
Centrífuga	Thermo Scientific	75002415
metanol para HPLC	Merck	34860-1L-R
N-pentadecano (D32, 98%)	Cambridge Isotope Laboratories	DLM-1283-1
Cloruro de sodio	Merck	S9888
SPME fibra PDMS/DVB	Merck	57345-U
Tarros de molienda de acero inoxidable para TissueLyser	Qiagen	69985
TissueLyser II	Qiagen	85300	Puede ser sustituido por mortero o molino criogénico
Cromatógrafo de gases Trace GC-ITQ900 espectrómetro de masas con trampa de iones	Thermo Scientific
Triplus RSH con dispositivo SPME automatizado	Thermo Scientific	1R77010-0450
Agua para HPLC	Merck	270733-1L
Xcalibur 4.2 SP1	Software Thermo Scientific