Construction de modèles de prédiction non destructive des matières Ingrédient en Blueberries par spectroscopie proche infrarouge basée sur des mesures de CLHP

L’objectif général de cette procédure est de construire et de valider des modèles de prédiction non destructive de la teneur totale en sucre, en acide organique total et en anticyanine dans les bleuets individuels par spectroscopie proche infrarouge. Cette méthode répondra à des problématiques clés dans le domaine de l’évaluation des produits agricoles, tels que les fruits et légumes. Pour moi, l’un des avantages de cette technique est qu’un grand nombre de nos produits peuvent être vérifiés de manière non destructive par spectroscopie.

Et les modèles construits selon la procédure présentée ici. La spectroscopie proche infrarouge est un outil puissant pour l’évaluation non destructive des produits agricoles. Les modèles de prédiction sont construits en examinant la corrélation entre le spectre et les contenus déterminés par l’analyse chimique de chaque cible.

La démonstration de la procédure sera assurée par Yusuke Kimura, un étudiant diplômé de mon laboratoire, et Jingai Che, de l’université et l’un des auteurs de ce protocole. Prélever un nombre suffisant et divers types d’échantillons de bleuets des cultivars cibles. Récoltez de préférence 100 myrtilles pour la construction du modèle d’étalonnage.

Et au moins 10 pour la validation du modèle construit. Pour construire des modèles robustes, collectez des échantillons de différents types, par exemple de différentes couleurs, tailles et à différentes conditions de maturation. Pesez chaque bleuet.

Les poids mesurés sont utilisés ultérieurement pour le calcul du pourcentage de contenu des ingrédients de chaque myrtille. Ensuite, placez un échantillon de myrtille au centre de la fenêtre du spectrophotomoteur proche infrarouge pour les mesures de réflectance diffuse. À l’aide de la commande sample single channel, mesurez les spectres de chaque myrtille.

De préférence à plusieurs endroits dans le fruit. Conservez les myrtilles dans un congélateur, en dessous de moins 30 degrés Celsius si elles ne doivent pas être analysées juste après les mesures du spectre. Pour commencer le prétraitement, coupez une myrtille en plusieurs morceaux afin qu’elle puisse être facilement homogénéisée.

Couper la myrtille sans la décongeler lorsqu’elle est congelée. Mettez les morceaux dans un bécher de 50 millilitres. Ajoutez environ 10 millilitres d’eau ultra pure dans le bécher.

Faites chauffer la myrtille coupée dans de l’eau ultra pure dans un four à micro-ondes pendant 20 secondes pour désactiver les enzymes qui pourraient décomposer les sucres lors des analyses. Ajoutez environ 10 millilitres d’eau ultra pure dans le bécher. Homogénéiser le mélange pendant cinq minutes à 12 000 tr/min à l’aide d’un homogénéisateur équipé d’un arbre standard et d’un générateur.

Centrifuger le mélange homogénéisé pendant 10 minutes à 3 000 tr/min. Ensuite, prélevez le filtrat par filtration sous vide de l’échantillon centrifugé à l’aide d’un filtre en papier à cinq B. Après avoir répété deux fois les étapes d’homogénéisation, mesurez le pH du filtrat et ajustez-le à sept avec de l’acide chlorhydrique dilué et des solutions aqueuses diluées d’hydroxyde de sodium.

Diluez le filtrat à 50 millilitres avec de l’eau ultra pure. Divisez l’échantillon en deux. L’un pour l’analyse des sucres et l’autre pour l’analyse des acides organiques.

Faites passer la première solution d’échantillon à travers les colonnes reliées en série pour exclure les pigments, les cations et les anions. Jetez le premier millilitre de la solution d’échantillon des colonnes. Utilisez ensuite la solution d’échantillon des colonnes pour l’analyse des sucres par chromotographie liquide à haute performance ou HPLC.

Centrifuger la solution à 6,600 tr/min pendant 10 minutes dans un microtube équipé d’un filtre de 0,445 micron avec une mini-centrifugeuse avant l’analyse par HPLC. Disposez le système HPLC à l’aide d’une colonne de perméation de gel dans le four à colonne à 40 degrés Celsius. Utilisez de l’eau ultra pure dégazée avec un débit de 0,1 millilitre par minute comme éluant.

Utilisez également un détecteur d’indice de réfraction. Mesurez les spectrogrammes HPLC de solutions étalons en injectant une aliquote de 20 microlitres pour chaque mesure. Ici, un logiciel de solution emballée est utilisé pour la mesure.

Obtenez l’intensité de l’aire de la bande de sucre sur le chromatogramme de chaque solution étalon en cliquant sur ré-analyse avec le bouton droit de la souris. Ensuite, comparez les intensités surfaciques aux concentrations correspondantes pour obtenir la courbe de travail pour chaque sucre par régression linéaire. À partir de la courbe, on obtient l’équation représentant la relation entre l’intensité de l’aire et la concentration pour chaque sucre.

Après avoir obtenu la courbe standard, mesurer les spectrogrammes HPLC des solutions d’échantillons en injectant une aliquote de 20 microlitres pour chaque mesure. Obtenez les intensités surfaciques des bandes de sucres sur le chromatogramme de chaque solution d’échantillon comme précédemment. Reportez-vous au protocole texte pour les étapes à suivre pour effectuer des mesures HPLC des acides organiques.

Conservez les myrtilles dans un congélateur à une température inférieure à moins 80 degrés Celsius si elles ne doivent pas être analysées pour les anthocyanes juste après les mesures du spectre. Pour effectuer le prétraitement des mesures HPLC des anthocyanes, séchez chaque fruit congelé avec un lyophalyseur sous vide pendant 12 heures. Extrayez l’anthocyane de la myrtille séchée dans une solution de méthanol à un pour cent d’acide trifluruocétique en laissant le mélange dans un réfrigérateur à quatre degrés Celsius pendant 12 heures.

Centrifugez l’extrait pendant 15 minutes dans un microtube de deux millilitres à l’aide d’une ultra-centrifugeuse à moins huit degrés Celsius et 15 000 tr/min. Filtrez ensuite l’extrait à travers un filtre de 0,45 micron pour obtenir l’échantillon pour les mesures HPLC. Disposez le système HPLC à l’aide d’une colonne de phase inverse C18 dans un four à colonne à 40 degrés Celsius.

Appliquez la méthode du gradient en utilisant un acide trifluroacétique aqueux à 0,1 % comme LUNA. Et 0,5 % d’acide trifluroacétique dans l’acétonitrile sous forme de LUNB. Utilisez un débit de 0,1 millilitre par minute où le rapport de LUNB augmente de 8 % à 15 % pendant zéro à 50 minutes après l’injection.

Et de 15 % à 75 % pendant 50 à 60 minutes après l’injection. Utilisez un détecteur à matrice de photodiodes surveillant à 520 nanomètres. Mesurez les spectrogrammes HPLC de solutions standard en injectant une aliquote de 10 microlitres à travers l’échantillonneur automatique pour chaque mesure.

Utilisez le logiciel de la solution LC pour la mesure. Enfin, mesurez les spectrogrammes HPLC des solutions d’échantillons en injectant une aliquote de 10 microlitres à travers l’échantillonneur automatique pour chaque mesure. À ce stade, la construction de modèles d’étalonnage pour la prédiction de la teneur en ingrédients, suivie de la validation de ces modèles construits, est effectuée comme décrit dans le protocole textuel.

Les modèles de prédiction sont construits à l’aide des spectres observés et des teneurs en ingrédients déterminées par la procédure présentée ici. Un exemple du résultat de la validation croisée du modèle construit pour la prédiction de la teneur totale en sucre est présenté ici. La corrélation entre les valeurs prédites par spectroscopie proche infrarouge et celles déterminées par HPLC est satisfaisante.

Un résultat similaire est observé pour la validation croisée du modèle pour la teneur totale en anthocyanes. Là encore, la corrélation entre les valeurs prédites et les valeurs observées est satisfaisante. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’obtenir les valeurs précédentes du contenu des myrtilles avec HPLC.

Une évaluation différente n’est possible qu’en utilisant les modèles correctement construits sur la base du contenu prédéfini mesuré par analyse chimique destructive. Cela signifie que l’analyse chimique antérieure d’une cible est un mystère pour construire des modèles de prédiction à haute performance. Veuillez vous référer au protocole texte pour la procédure de construction des modèles de prédiction qui ne sont pas présentés dans cette vidéo.

Une fois correctement construits, les modèles de prédiction sont applicables à la prédiction du sucre, des acides organiques et de toute teneur en myrtilles. La spectroscopie proche infrarouge, comme illustré ici, devrait être applicable à la corrélation de nombreux types de produits agricoles. N’oubliez pas qu’il est nécessaire d’obtenir des barrières de contenu prédéfinies par l’analyse chimique pour la construction d’un bon modèle lors de l’application de la spectroscopie proche infrarouge à l’évaluation de tout produit agricole.